DE102004031105A1 - Vertikalachsenrotor mit Drehzahlregulierung einer Windkraftanlage - Google Patents

Vertikalachsenrotor mit Drehzahlregulierung einer Windkraftanlage Download PDF

Info

Publication number
DE102004031105A1
DE102004031105A1 DE102004031105A DE102004031105A DE102004031105A1 DE 102004031105 A1 DE102004031105 A1 DE 102004031105A1 DE 102004031105 A DE102004031105 A DE 102004031105A DE 102004031105 A DE102004031105 A DE 102004031105A DE 102004031105 A1 DE102004031105 A1 DE 102004031105A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wind turbine
turbine
turbine according
masses
molds
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102004031105A
Other languages
English (en)
Inventor
Uwe Westphal
Marcel Dipl.-Ing. Pforr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102004031105A priority Critical patent/DE102004031105A1/de
Publication of DE102004031105A1 publication Critical patent/DE102004031105A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/005—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being vertical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/06—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/21—Rotors for wind turbines
    • F05B2240/211—Rotors for wind turbines with vertical axis
    • F05B2240/213—Rotors for wind turbines with vertical axis of the Savonius type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05B2260/75—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades the adjusting mechanism not using auxiliary power sources, e.g. servos
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05B2260/76—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades the adjusting mechanism using auxiliary power sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05B2260/77—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades the adjusting mechanism driven or triggered by centrifugal forces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05B2260/78—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades the adjusting mechanism driven or triggered by aerodynamic forces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine drehzahl- bzw. leistungsregulierte Windturbine mit senkrechter Achse, bestehend aus mehreren, an einer drehbaren Achse angeordneten, mit gekrümmten Flächen versehenen Formkörpern zur Energieübertragung an die zentrale Achse, wobei die zur Energiekonvertierung benutzten Formkörper drehbar gelagert sind. Die Steuerungsbewegung wird durch Fliehkraft von Massen oder einem Hilfsantrieb realisiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine drehzahl- bzw. leistungsregulierte Windturbine mit senkrechter Achse (Savonius-Turbine).
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehzahl- bzw. Leistungsregulierung eines Vertikalachsenrotors (Savonius -Turbine) bestehend aus mehreren, an einer drehbaren Achse angeordneten, mit gekrümmten Flächen versehenen Formkörpern zur Energieübertragung an die zentrale Achse, wobei die zur Energiekonvertierung benutzten Formkörper drehbar gelagert sind und im leistungslosen Zustand einen geschlossenen strömungstechnisch günstigen Formkörper ergeben. Die Problematik der derzeit verwendeten Vertikalachsenrotoren besteht in der schwer zu beherrschenden Drehzahlkontinuität und Leistungsbegrenzung. Für die notwendige Drehzahlbegrenzung einer Windkraftanlage mit Vertikalrotor konnten bisher nur Schalt- oder Verstellgetriebe bzw. ein entsprechend dimensioniertes Bremssystem verwendet werden. Die Leistungsbegrenzung, zum Beispiel bei Sturm, war nicht möglich. Eine kommerzielle Nutzung der dabei entstehenden Elektroenergie ist zur Zeit nur über elektrische Regel- und Wandlersysteme möglich. Bei Verwendung preisgünstiger Asynchrongeneratoren ergibt sich nicht die gewünschte Einschaltdauer bzw. Leistungsausbeute der Gesamtanlage.
    •
  • Aus allgemeinen Erkenntnissen ist die Leistungsausbeute aus Windenergie eine kubische Funktion zur auftretenden Windgeschwindigkeit. Zweck dieser Erfindung ist es, einen bei hohen Windgeschwindigkeiten auftretenden Leistungsüberschuß technisch kostengünstig zu beherrschen. Es sei hierbei zu bemerken, dass die in der vorliegenden Erfindung verwendbare Getriebeform einer festen Übersetzung eine wesentlich höhere Lebensdauer gegenüber der variablen Übersetzung besitzt.
    •
  • Die Ausführung mit zwei schräg gegenüberliegenden halbkreisförmigen Schalen (1) ergibt in Zusammenhang mit einer nahe am Scheitelpunkt des Halbkreises gelegenen Lagerung (2) der Schalen im abgeregelten Zustand die strömungstechnisch günstige Form eines Kreises bzw. in der Seitenansicht die Form eines Rohres. Die Einstellung der Drehzahl erfolgt entweder über an den zur Zentralachse liegenden Enden der halbkreisförmigen Schalen angebrachten Massestücken (7) oder einen Hilfsantrieb zur Drehung der Schalen. Es ist hierbei zu beachten, dass die Schalenkörper zur Synchronisation der Drehbewegung (Verstellbewegung) über ein den wechselnden Belastungen konstruktiv angepasstes Gestänge (3) verbunden sind. Die Variante der Massesteuerung ist aus Kostengründen der Regelung über einen Hilfsantrieb vorzuziehen, zumal für die Massestücke beliebiges Material hoher Dichte Verwendung finden kann. Die Massestücke sind hierbei mit einem Doppelgelenk (5), zum Ausgleich der teilkreisförmigen Bewegung, an der Zentralachse (4) über einen Hebel (6) an den Innenseiten der an zur Zentralachse befindlichen Enden der Schalenkörper an vertikalen Schienen (8) angeordnet, wobei die Vertikalbewegung durch den Hebel begrenzt wird. Im strömungslosen Zustand gleiten die Massestücke, geführt durch den Hebel in die Ausgangsstellung zurück (1 und 3). Bei Rotoren größerer Bauhöhe können mehrere Massestücke über Gestänge übereinander verbunden werden, wobei die Masse des Gestänges sowie die ausreichende Torsionssteifigkeit der Schalenkörper mit zu berücksichtigen ist. Die Regelung erfolgt über die Flieh- und Gravitationskraft der Massestücke. Zur Dimensionierung ist zu beachten, dass die sich mit der Außenseite nach jeder halben Umdrehung auf die Luftströmung zu bewegende Halbschale eine die Regelung in Richtung Endpunkt unterstützende Kraft liefert. Weiterhin trägt die beim Regelungsfall auftretende Verringerung der Rotorquerschnittsfläche zum Regelverhalten positiv bei. Zur Einstellung einer exakt definierten Drehzahl bzw. des Arbeitspunktes ist ein Modellversuch empfehlenswert, da hierbei verschiedene Faktoren (z.B. Oberflächenreibung der Halbschalen, Seitenverhältnis des Rotors, Strömungsveränderungen durch eingesetzte innere Verstrebungen usw.) unterschiedlich in das Gesamtsystem eingreifen. Die dargelegte Steuerung des Rotors ermöglicht die Unterbringung einer groß dimensionierten Zentralachse. Eine Abweichung der Form der Schalen vom idealen Halbkreis oder die Ausführung als Volumenkörper ist möglich. Wird der Befestigungspunkt an der Zentralachse des verwendeten Hebels (6) in seiner Höhe verstellbar ausgelegt, ergibt sich kostengünstig eine Variante der schnellen Abschaltung der Anlage, indem das Hebelgestänge durch sein Eigengewicht geführt nach unten gleitet.
  • Verzeichnis:
  • 1 Skizze der Ansicht von oben mit Gleitschienen im Ruhezustand
  • 2 Skizze der Ansicht von oben mit Gleitschienen im vollständig abgeregelten Zustand
  • 3 Skizze der Seitenansicht mit Gleitschienen im Ruhezustand
  • 4 Skizze der Seitenansicht mit Gleitschienen im vollständig abgeregelten Zustand
  • 5 Skizze der Seitenansicht mit Hebeln im Ruhezustand
  • 6 Skizze der Seitenansicht mit Hebeln im vollständig abgeregelten Zustand

Claims (8)

  1. Windkraftanlage mit vertikaler Drehachse, dadurch gekennzeichnet, dass die die Strömungsenergie aufnehmenden Flächen drehbar gelagert sind.
  2. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Strömungsenergie aufnehmenden Flächen unmittelbar oder in der Nähe an einem durch ihre Form gegebenen Scheitelpunkt gelagert sind.
  3. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Strömungsenergie aufnehmenden Flächen an einer beliebigen senkrechten Achse gelagert sind.
  4. Windkraftanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungsgestänge eine synchrone Verstellung zweier oder mehrerer die Windenergie aufnehmenden Flächen ermöglichen.
  5. Windkraftanlage nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsbewegung der die Strömungsenergie aufnehmenden Flächen durch an Hebeln aufgehängten Massen oder Hilfsantrieben auslösbar ist.
  6. Windkraftanlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Steuerung verwendeten Massen an vertikalen Schienen gleitend gelagert sein können.
  7. Windkraftanlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Steuerung verwendeten Massen an beliebigen Hebeln gelagert sind.
  8. Windkraftanlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gesamtanlage aus mehreren übereinander angeordneten baugleichen Segmenten besteht welche untereinander verbunden sind.
DE102004031105A 2004-06-22 2004-06-22 Vertikalachsenrotor mit Drehzahlregulierung einer Windkraftanlage Withdrawn DE102004031105A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004031105A DE102004031105A1 (de) 2004-06-22 2004-06-22 Vertikalachsenrotor mit Drehzahlregulierung einer Windkraftanlage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004031105A DE102004031105A1 (de) 2004-06-22 2004-06-22 Vertikalachsenrotor mit Drehzahlregulierung einer Windkraftanlage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102004031105A1 true DE102004031105A1 (de) 2006-01-12

Family

ID=35501873

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102004031105A Withdrawn DE102004031105A1 (de) 2004-06-22 2004-06-22 Vertikalachsenrotor mit Drehzahlregulierung einer Windkraftanlage

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102004031105A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2065594A1 (de) * 2006-09-07 2009-06-03 Buktukov, Nikolay Windkraftanlage
JP2009540191A (ja) * 2006-06-09 2009-11-19 ブツコフ ニコライ 風力発電装置
EP2609325A1 (de) * 2010-08-26 2013-07-03 Guy Andrew Vaz Turbine mit vertikaler achse
DE212016000270U1 (de) 2016-03-02 2018-11-06 Nikolay Buktukov Windkraftstation
CN113898527A (zh) * 2021-10-13 2022-01-07 南京师范大学中北学院 一种自动调整质心的翼臂伸缩式垂直轴风力机

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB343399A (en) * 1929-05-14 1931-02-19 Energy Res Company Improvements in current motors
US3093194A (en) * 1959-05-05 1963-06-11 Rusconi Fausto Aeromotor
US4061926A (en) * 1976-03-24 1977-12-06 Peed Paul V Wind driven electrical generator
DE19715373A1 (de) * 1997-04-14 1998-10-15 Wolfgang Kuester Durchströmrotor
DE19950103C2 (de) * 1999-10-18 2002-06-20 Bm Machmadow Deutschland Gmbh Windkraftanlage
WO2003044362A1 (en) * 2001-11-21 2003-05-30 Fernando Augusto Baptista Vertical axis wind turbine
DE10251388A1 (de) * 2002-11-01 2004-05-19 Hinrich Storch Rotor einer Windkraftanlage

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB343399A (en) * 1929-05-14 1931-02-19 Energy Res Company Improvements in current motors
US3093194A (en) * 1959-05-05 1963-06-11 Rusconi Fausto Aeromotor
US4061926A (en) * 1976-03-24 1977-12-06 Peed Paul V Wind driven electrical generator
DE19715373A1 (de) * 1997-04-14 1998-10-15 Wolfgang Kuester Durchströmrotor
DE19950103C2 (de) * 1999-10-18 2002-06-20 Bm Machmadow Deutschland Gmbh Windkraftanlage
WO2003044362A1 (en) * 2001-11-21 2003-05-30 Fernando Augusto Baptista Vertical axis wind turbine
DE10251388A1 (de) * 2002-11-01 2004-05-19 Hinrich Storch Rotor einer Windkraftanlage

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009540191A (ja) * 2006-06-09 2009-11-19 ブツコフ ニコライ 風力発電装置
EP2065594A1 (de) * 2006-09-07 2009-06-03 Buktukov, Nikolay Windkraftanlage
EP2065594A4 (de) * 2006-09-07 2012-11-21 Buktukov Nikolay Windkraftanlage
EP2609325A1 (de) * 2010-08-26 2013-07-03 Guy Andrew Vaz Turbine mit vertikaler achse
EP2609325A4 (de) * 2010-08-26 2013-11-13 Guy Andrew Vaz Turbine mit vertikaler achse
US8882439B2 (en) 2010-08-26 2014-11-11 Guy Andrew Vaz Vertical axis turbine
DE212016000270U1 (de) 2016-03-02 2018-11-06 Nikolay Buktukov Windkraftstation
CN113898527A (zh) * 2021-10-13 2022-01-07 南京师范大学中北学院 一种自动调整质心的翼臂伸缩式垂直轴风力机
CN113898527B (zh) * 2021-10-13 2023-12-01 南京师范大学中北学院 一种自动调整质心的翼臂伸缩式垂直轴风力机

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102616388B (zh) 一种大面积展开的太阳电池阵展开装置
DE112008000344T5 (de) Leistungsübertragungsvorrichtung und Herstellungsverfahren dafür
DE102004031105A1 (de) Vertikalachsenrotor mit Drehzahlregulierung einer Windkraftanlage
DE102019133840B4 (de) Hydropneumatisches Schwungrad zur Energiespeicherung
DE102021118953A1 (de) Strömungskraftanlage mit Schwenkflügeln
WO2003103113A2 (de) Vertikaler rotor mit lenkbaren flügel
DE102004022730A1 (de) Rotor für Windkraftmaschinen horizontaler Drehachse mit veränderbarer Flügellänge
CN105804949B (zh) 塔式卧叶液压储能风力发电机
DE19544401A1 (de) Einrichtung zum selbsttätigen Einstellen der Blätter von Vertikalachs-Rotoren nach der Anströmung im Bahnumlauf
WO2013185982A1 (de) Gasturbinenprozess mit aufwindkraftwerk
WO2006136117A1 (de) Windturbine mit senkrechter drehachse
WO2014134822A1 (zh) 悬浮轮减速器
CN208749483U (zh) 一种风机专用功率调节装置
CN201354711Y (zh) 风力发电装置桨叶变桨矩装置
CN202883242U (zh) 机械式风力发电机稳速变桨装置
CN207145141U (zh) 一种双子座联排风力发电装置
CN103821671A (zh) 风轮在集风罩内位置可调的小型风力发电机
CN108223314A (zh) 电动汽车动能驱动的循环发电装置
CN107310868A (zh) 防爆型太阳能360度旋转扇形防寒闸门
CN203756445U (zh) 垂直轴风力发电系统及其风叶智能迎风装置
DE102017004909A1 (de) Vorrichtung zur Verstellung der Rotorblätter einer Strömungskraftanlage
DE102012014627A1 (de) Konischer Rotor zur Aufladung von Akkumulatoren bei Verkehrsmitteln mit Elektro- und Hybridantrieb
CH702753B1 (de) Doppelter Darrieus-Rotor.
DE102021120420A1 (de) Vorrichtung zum Umwandeln einer Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung und zugehörige Anordnung
DE102009051457A1 (de) Rotierende Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8122 Nonbinding interest in granting licences declared
8139 Disposal/non-payment of the annual fee