DE10146085A1

DE10146085A1 - Windenergie-Gewinnungs-Anlage

Info

Publication number: DE10146085A1
Application number: DE10146085A
Authority: DE
Inventors: Lothar Himmelreich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-09-19
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2003-04-03

Abstract

Vom Wind angetriebene spurgeführte Fahrzeuge bewegen sich auf einem Rundkurs und übertragen die Bewegungsenergie auf Energiewandler wie Elektrogeneratoren. Die Fahrzeuge sind miteinander verbunden zu einem Zug. DOLLAR A Jedes Fahrzeug ist mit beliebigen Windangriffsflächen ausgestattet, die sich auf den jeweils günstigsten Winkel einstellen.

Description

Von Wind angetriebene spurgeführte Fahrzeuge bewegen sich auf einem Rundkurs und übertragen die Bewegungsenergie auf Energiewandler.
Die Erfindung betrifft eine Anlage entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, Windenergie mit Hilfe von Windrädern zu nutzen.
Ebenso ist bekannt Windenergie zum Antrieb von Fahrzeugen wie Schiffen, Strandseglern oder Eisseglern zu nutzen.
Dabei werden Windangriffsflächen in Form von Segeln aus textilem Material, einrollbar oder aus starrem Material mit integriertem Mast, Flügel, Propeller, teils mit Profil und einstellbar, mit Hilfsflächen, Klappen und ähnlichen Vorrichtungen zur Form- und Flächen-Veränderung verwendet. Diese Windangriffsflächen sind im allgemeinen einstellbar, um an die Windverhältnisse wie Richtung und Stärke angepaßt zu werden.
Bekannte rotierende Windenergie-Gewinnungs-Anlagen haben den Nachteil, daß der Wind nur auf einer kreisringförmigen Fläche genutzt wird.
Weiterhin wird durch die unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeit der Rotorblätter am Außen- und Innen- Durchmesser trotz unterschiedlicher Formgebung der Propeller nur in unzureichender Weise der Windgeschwindigkeit entsprochen.
Ein weiterer Nachteil besteht in der schwierigen Montage und Wartung der schweren Rotationsteile wie Propeller und Generatoren auf hohen Masten und Türmen.
Es ist verhältnismäßig hoher Aufwand zu treiben, um von einzelnen Windrädern auf Bergen die relativ geringe gewonnene elektrische Energie ins Tal zu transportieren.
Ein weiterer Nachteil der Windräder tritt auf, wenn Propellerblätter am Mast vorbei bewegt werden. Durch diese Störung der Luftströmung kommt es zu Schlägen in der Antriebseinheit der Generatoren, denen bekanntlich meist Getriebe vorgeschaltet sind. Dies erfordert Überdimensionierung der Konstruktionen.
Auch die Geräuschentwicklung der Windräder durch die hohen Umfangsgeschwindigkeiten an den Spitzen der Rotorblätter oder deren Schattenwurf wird oft störend empfunden.
Bei Windparks mit vielen einzelnen Windrädern benötigt jedes einen eigenen Generator mit Umrichter. Der Wirkungsgrad sinkt hierdurch nochmals.

Aufgabe der Erfindung ist es, Windenergie in großem Umfang bei hoher Nutzung des vom Wind durchströmten Geländes zu gewinnen.

Dies wird durch die Merkmale nach Anspruch 1. gelöst.

Vorteile der Erfindung gegenüber herkömmlichen rotierenden Windkraftmaschinen sind die bessere Ausnutzung der Windenergie pro Gelände-Querschnitt. Der Rundkurs kann einige Kilometer lang sein. Hinzu kommt der relativ geringe Kostenaufwand für Herstellung, bodennahe Montage und Wartung. Schwere Lasten wie Generatoren oder Führungselemente z. B. Schienen werden bodennah angeordnet. Das gilt auch bei "Offshore"-Bauten und geständerten Führungselementen auf Erdwällen.

Die Ausführung einer Anlage kann verschiedenartig sein.
Auf Ständern oder Erdwällen befestigten Führungselemente in beliebiger Anordnung bewegen sich Fahrzeuge, die durch Windkraft angetrieben werden. Die Führung und Konstruktion ist so gestaltet, daß auftretende Kräfte und Drehmomente aufgenommen werden können.
Dazu Fig. 2 die Führungselemente 1 nehmen die Horizontal- und Vertikalkräfte auf.
Die Führungsrollen 2, 3 und 4 sind am Fahrzeug 5 befestigt.
Das Fahrzeug 5 trägt den Wetterschutz 15 sowie den Mast 8 mit Lagerungen 9 und 10 sowie Drehvorrichtung 11 für den Mast. Am hinteren Teil des Fahrzeuges 5 ist ein Energieübertragungs-Element 12 z. B. eine Zahnstange angebracht. Hiervon wir das Ritzel 13 des Elektrogenerators 14 angetrieben. Ständer 6 für die Führungselemente 1 werden von Fundamenten 7 gehalten.
Fig. 3 zeigt eine Variante. Hier übernehmen die Führungsrollen 2 und 3 die horizontalen und vertikalen Kräfte und die Führungsschienen 1 sind in Betonständer 6 eingelassen, die sich im Fundament 7 fortsetzen.
Fig. 4 zeigt eine weitere Variante: Die Führungselemente 1 sind hier als Rund- Schiene, z. B. Rohr, ausgeführt, während die Führungsrollen 2 sowohl horizontale als auch vertikale Kräfte aufnehmen. Die Reibfläche 3 treibt das Reibrad 5 und damit den Elektrogenerator 4.
Die Fahrgestelle der Fahrzeuge sind an die Schienenkonstruktion angepaßt, wegen der Kurvenfahrt auch als Drehgestelle oder ähnlich ausgeführt. Die Fahrzeuge sind aneinander gekuppelt, vorzugsweise über die Energie- Übertragungselemente, die als Zugelemente fungieren.
Bei Kleinanlagen mit kreisförmiger Schienenführung kann die Aneinanderkopplung auch über Stangen zu einer mittig angeordneten Horizontalachse erfolgen. Hier kann ein Generator zentral angetrieben werden.
Dazu Fig. 5 mit Wagen 1 und Laufrollen 2, Mast 3, Segel 4, Generator 5.
Jedes Fahrzeug ist mit einer oder mehreren Anordnungen von Windangriffsflächen ausgerüstet. Die Windangriffsflächen sind auf die jeweiligen Windverhältnisse einstellbar z. B. drehbar, auch automatisch, mit Hilfsenergie und Computer gesteuert.
Als Windangriffsflächen kommen vorwiegend Starrsegel mit Hilfsklappen zur Profilveränderung und symmetrischer Lagerung um die Vertikalachse infrage.
Auch bekannte, bei Schiffen übliche Segelanordnungen, können verwendet werden.
Die Übertragung der Bewegungsenergie von den Fahrzeugen zu Energiewandlern kann ebenfalls verschiedenartig erfolgen:

1. Energieübertragung kann mit kraft- oder formschlüssigen Elementen, wie Zahnstangen, Zahnriemen, Flach- oder Rund-Riemen, Ketten, Seilen, o. a. auf Antriebsräder von Energiewandlern wie zum Beispiel Elektrogeneratoren erfolgen, die stationär angeordnet sind. Dazu Fig. 2, 3, 4
2. Energieübertragung kann auch durch die Rotation der Fahrzeugräder auf E-Generatoren wirken. Die elektrische Energie wird dann über Fahrdrähte und Stromabnehmer abgeleitet.
3. Energieübertragung mittels Linear-Generatoren vom Fahrzeug und den dort befestigten Magneten zum Unterbau mit den Statoren.

Claims

1. Windenergie-Gewinnungs-Anlage, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Rundkurs geführte durch Wind angetriebene Fahrzeuge miteinander verbunden sind.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeuge mit einzelnen oder mehreren Windangriffsflächen versehen sind.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windangriffsflächen entsprechend den Windverhältnissen selbsttätig oder mit Hilfsenergie einstellbar und um die vertikale Achse drehbar sind.

4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Führungsschienen oder Führungselemente nebeneinander, übereinander oder schräg versetzt angeordnet sind.

5. Anlage nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß Führungsschienen oder Führungselemente in der Unterbaukonstruktion integriert sind.

6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeuge sowohl auf bodennahen als auch auf geständerten Führungen laufen.

7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Bewegungsenergie auf stationäre Energiewandler mit kraft- oder formschlüssigen Elementen erfolgt.

8. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb von elektrischen Generatoren durch die Rotation von Fahrzeugrädern erfolgt und die elektrische Energie entweder über Fahrdrähte und Schleifer weggeleitet wird oder über Leitungen zum Zentrum der Anlage geführt und dort an Schleifringen abgenommen wird.

9. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß berührungslose Energieübertragung mittels Linear-Generatoren vom Fahrzeug zum Unterbau stattfindet.

10. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Windangriffsflächen mit starren und beweglichen Teilflächen zur Profiländerung versehen sind.

11. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Wind angetriebenen Fahrzeuge sich auf einer Kreisbahn bewegen, über die vertikale zentrale Achse miteinander verbunden sind und ein Energiewandler mit dieser Achse gekoppelt ist.