DE10160836A1

DE10160836A1 - Windkraftanlage

Info

Publication number: DE10160836A1
Application number: DE10160836A
Authority: DE
Inventors: Mathias Krohn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-12-03
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2003-06-12

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Windkraftanlage. Auf diesem Gebiet überwiegen die Großanlagen. Bedingt durch Bauart und Größe können diese Anlagen nicht überall zur flächendeckenden Nutzung der Windenergie aufgestellt werden. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Windkraftanlage anzugeben, die unabhängig von den örtlichen Gegebenheiten, gerade auch in Gebieten mit hoher Bevölkerungsdichte bei nahezu allen Windverhältnissen universell und flächendeckend einsetzbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Windkraftanlage einen modularen Aufbau aufweist und aus mindestens zwei miteinander verbundenen vorzugsweise einheitlichen Modulen besteht. Durch den modularen Aufbau lassen sich die unterschiedlichsten Windkraftanlagen realisieren.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Windkraftanlage.
Auf diesem Gebiet überwiegen die leistungsstarken Großanlagen.
Diese bekannten Anlagen bestehen aus einem Mast mit aufgesetztem Generator, welcher mittels angebrachtem Propeller Windenergie in elektrischen Strom umwandelt.
Bedingt durch Bauart und Größe können diese Anlagen nicht überall zur flächendeckenden Nutzung der Windenergie aufgestellt werden. Sie kommen überwiegend in bevölkerungsschwachen zumeist ländlichen Gebieten oder auf See zum Einsatz. Die oft langen Verbindungsleitungen zum Stromnetz verteuern die Anlagen. Meist bilden mehrere Anlagen sogenannte Windparks. Geeignete Flächen hierfür sind rar.
Die großen rotierenden Propeller werden von vielen Menschen als störend empfunden und die öffentliche Meinung reagiert abweisend. Die positive Einstellung der Bevölkerung zur Windenergie schwindet.
Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus einer eingeschränkten Nutzbarkeit der windstärkenabhängigen Anlagen. Während bei schwachem Wind die Kraft nicht ausreicht um den großen und schweren Anlagenpropeller zu bewegen wird bei starkem Wind der Propeller aus Sicherheitsgründen festgesetzt. So wird einer Zerstörung des Generators oder dem Abreißen des Propellers durch zu schnelle Rotation vorgebeugt. In beiden Fällen produziert die Anlage keinen Strom.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Windkraftanlage anzugeben, die unabhängig von den örtlichen Gegebenheiten, gerade auch in Gebieten mit hoher Bevölkerungsdichte bei nahezu allen Windverhältnissen universell und flächendeckend einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Windkraftanlage einen modularen Aufbau aufweist und aus mindestens zwei miteinander verbundenen vorzugsweise einheitlichen Modulen besteht.

Durch den erfindungsgemäß modularen Aufbau lassen sich die unterschiedlichsten Windkraftanlagen realisieren. Die vorzugsweise einheitlichen Module können dabei schnell und einfach zu einer in Größe und Form dem Aufstellort optimal angepaßten Anlage zusammengefügt werden. Hausbesitzern ermöglicht die erfindungsgemäße Anlage eine eigene Stromproduktion aus Windkraft. So können gerade auch private Kleinanlagen zu einer intensiveren Nutzung der Windkraft beitragen.

Nach einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens verfügen die Module über ein Einschubsystem. Dieses verbindet die Module mechanisch miteinander und stellt in einer bevorzugten Ausführung auch die elektrische Verbindung der Module her. Durch die Ein- und Ausschiebbarkeit der einzelnen Module läßt sich eine schnelle und einfache, kostengünstige Reparatur der Windkraftanlage realisieren.

Eine weitere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens sind Profilelemente. Sie unterscheiden sich vorzugsweise in Konstruktions- und Rahmenelemente, die in unterschiedlichsten Längen und Formen zur Anwendung kommen. Die Konstruktionselemente werden zwischen den Modulen eingesetzt und ermöglichen einen horizontal und vertikal winklig bis bogenförmigen Aufbau bzw. Verlauf der erfindungsgemäßen Windkraftanlage. Dies wird durch die unterschiedliche Anordnung der Moduleinschübe in den Konstruktionselementen erreicht. Daraus ergeben sich unterschiedlichste Querschnittformen der Konstruktionselemente. Es sind quadratische, dreieckige, bogenförmige sowie weitere symmetrische und asymmetrische Formen möglich. Die Rahmenelemente bilden vorzugsweise den Sockel und/oder die Umrahmung der Windkraftanlage und weisen Vorrichtungen auf, um die Anlage im Boden und/oder an Bauwerken und/oder Konstruktionen zu verankern. Zusätzlich verleiht die Umrahmung der Anlage Stabilität.

Erfindungsgemäß ist die Windkraftanlage auch während des Betriebs veränderbar. Unabhängig von defekten Modulen, deren Reparatur oder Austausch oder einem Anlagenumbau produzieren die restlichen Module weiter Strom.

Durch ihren erfindungsgemäß modularen Aufbau kann die Windkraftanlage in bzw. an bestehende Bauwerke und Konstruktionen wie Gebäude, Dächer, Fassaden, Brücken, Türme, Bohrinseln, Kräne, Strommasten, Verkehrsschildmasten und Ampelanlagen integriert bzw. angebracht werden. Sie ist ebenso als mobile Konstruktion errichtbar, die je nach Anforderung von einem zum nächsten Standort verbracht werden kann. Auch eigenständige Bauwerke wie Zäune und Windfänge sind mit den erfindungsgemäßen Modulen realisierbar. An Bahntrassen und Tunneln, Start- und Landebahnen von Flughäfen und Autobahnrandstreifen, in nahezu allen Bereichen wo Luftströmungen auftreten, können diese mit der erfindungsgemäßen Anlage in elektrischen Strom umgewandelt werden.

Nach einer bevorzugten Ausführung bestehen die erfindungsgemäßen Module aus einem ein Gehäuse bildenden rechteckigen Rahmen in den ein Generator mit Windrad integriert ist. Dabei ist der Generator vorzugsweise in der Windradnabe untergebracht. Diese Kompaktbauweise ermöglicht einen flächesparenden Aufbau der Anlage und eine effektive Nutzung der Windkraft. Vorzugsweise sind Module von Anlagen in Größe und Form einheitlich. Von Anlage zu Anlage können sie sich unterscheiden. In einer weiteren Ausgestaltung sind die Module mit einem Schutzgitter versehen das verhindert, dass Vögel in die Anlage geraten.

In einer Spezialisierung des Erfindungsgedankens wird die Windradstellung der sich ändernden Windrichtung horizontal und vertikal angepaßt. Dies führt zu einer besseren Ausnutzung der Windenergie. Durch die erfindungsgemäße Verstellung der Windradflügel wird der Anlaufwiderstand des Windrads den Windverhältnissen angepaßt. So wird auch bei schwachem Wind eine Rotation des Windrads ermöglicht. Die vorzugsweise über Stellmotoren ausführbaren jeweiligen Verstellungen verbessern die Windkraftnutzung und erhöhen somit die Effektivität der erfindungsgemäßen Anlage.

In einer weiteren Spezialisierung der Erfindung verfügt jedes Modul über eine eigene Meß- und Regeltechnik. Diese Elektronik steuert direkt die Radflügelstellung des Moduls und meldet Defekte. Die einzelnen Modulelektroniken sind vorzugsweise miteinander verbunden und bilden ein Datennetzwerk über das die Windradeinstellungen der erfindungsgemäßen Anlage gesteuert werden.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung der der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Fig. 1 drei miteinander verbundene Module mit Konstruktionselement auf einem Rahmenelement als Sockel.
Fig. 2 Draufsicht auf eine Windkraftanlage mit von links nach rechts winklig bis runder Anordnung der Module und Profilelemente.
Von den dargestellten Ausführungsbeispielen kann in vielfacher Hinsicht abgewichen werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Dies betrifft sowohl die Module und Profilelemente mit allen ihren Teilen als auch deren Anordnung.
In Fig. 1 sind drei Module (10) mittels Einschubsystem (17) miteinander verbunden. Das linksseitig mit den Modulen (10) verbundene Konstruktionselement (30) dient der winkligen Anordnung weiterer Module (10). Durch diese Konstruktionselemente (30) wird eine den Örtlichkeiten horizontal und vertikal individuell angepaßte Flächenausformung der erfindungsgemäßen Windkraftanlage ermöglicht. Das unterseitig angeordnete Rahmenelement (35) bildet dabei den Boden der Anlage. Fig. 1 verdeutlicht, dass direkt miteinander verbundene Module (10) nur eine gerade Ausrichtung der Anlage ermöglichen. Die Module (10) sind in einer bevorzugten Ausführung dargestellt, während die Moduleinschübe nur eine beliebige Ausführung zeigen. Der Modulgenerator ist vorzugsweise in die Nabe des Windrads (15) integriert.
Die Fig. 2 gibt eine stark vereinfachte Draufsicht einer beliebig gestalteten Anlage mit von links nach rechts winklig bis bogenförmig angeordneten Modulen wieder. Dabei sind die Module (10) über richtungsweisende Konstruktionselemente (30) miteinander verbunden. Unterschiedliche Querschnittformen der Konstruktionselemente (30) ergeben sich aus den entsprechenden Winkelanordnungen der Moduleinschübe (17). Den jeweils linken und rechten horizontalen Anlagenabschluss bilden die beiden Rahmenelemente (30). Auf die Darstellung des oberen vertikalen Rahmenabschlusses wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.

Claims

1. Windkraftanlage, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen modularen Aufbau aufweist und aus mindestens zwei miteinander verbundenen vorzugsweise einheitlichen Modulen (10) besteht.

2. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Module (10) vorzugsweise mittels Einschub (17), mechanisch und/oder elektrisch verbunden sind.

3. Windkraftanlage nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie vorzugsweise Profilelemente (35, 30) aufweist.

4. Windkraftanlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ihr Aufbau auch während des Betriebs veränderbar ist und Module (10) austauschbar sind.

5. Windkraftanlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie in bestehende Bauwerke integrierbar ist und/oder als mobile Konstruktion und/oder eigenständiges Bauwerk erstellbar ist.

6. Modul der Windkraftanlage nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es vorzugsweise aus einem Rahmen (12) mit Generator und Windrad (15) besteht.

7. Modul(10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung des Windrads (15) und/oder seiner Radflügel (16) vorzugsweise veränderbar ist, und diese sich vorzugsweise automatisch den Windverhältnissen anpaßt.

8. Modul(10)nach Anspruch 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es vorzugsweise eine Meß- und Regeltechnik aufweist.