DE102006032004A1

DE102006032004A1 - Windrotor mit 3 Rotorblättern und vertikaler Rotorachse

Info

Publication number: DE102006032004A1
Application number: DE102006032004A
Authority: DE
Inventors: Manuel Ritter
Original assignee: Individual
Current assignee: RITTER, MANUEL, 29485 LEMGOW, DE
Priority date: 2006-07-11
Filing date: 2006-07-11
Publication date: 2008-01-17

Abstract

Dieser Windrotor bietet gegenüber aktuellen Windkraftanlagen viele Vorteile. Durch die einfache Konstruktion sind die Produktionskosten wesentlich geringer als bei herkömmlichen Windkraftanlagen. Außerdem ist die Wartung der Anlage durch die Anordnung der Bauteile wesentlich vereinfacht. Durch die verbesserte Ausnutzung des Windspektrums erreicht dieser Rotor eine bessere Ausbeute. Wegen der platzsparenden Konstruktion lassen sich mehr Anlagen auf einer Fläche realisieren, als dies aktuell der Fall ist. Die Risiken für die Umwelt durch Vogelschlag und Schattenwurf (Diskoeffekt) werden minimiert. Die einzelnen Rotoren werden in einem Winkel von 120° zueinander angeordnet. In der Mitte des Rotors muss jedoch eine Lücke bleiben, um die durchströmende Luft nicht zu behindern. Deshalb werden die drei Rotoren mit Hilfe eines einfachen gleichseitigen Dreiecks in der Mitte angordnet, so dass jeweils ein Rotor eine Seite des Dreiecks verlängert. Dieser Windrotor kann eingesetzt werden, um elektrische Energie mit Hilfe eines Generators zu erzeugen. Durch die kompakte Bauform kann er auch an Orten errichtet werden, die nicht gerade ideal für eine Windkraftanlage sind. Dazu zählen Gegenden, wo nicht viel Platz für einen großen hohen Turm ist, oder auch die Dächer von Gebäuden.

Description

Windkraftanlagen werden dazu genutzt Windenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Es gibt zwei Arten von Windkraftanlagen, zum einen die so genannten Auftriebsläufer und zum anderen die Widerstandläufer. Auftriebsläufer werden wegen ihres besseren Wirkungsgrades für die Stromproduktion eingesetzt. Diese müssen jedoch um mehr Leistung zu erbringen immer größer und höher gebaut werden. Widerstandsläufer wie der Savonius Rotor und der Darrieus Rotor sind wegen ihres geringeren Wirkungsgrades nicht so weit verbreitet. Aber genau genommen kommt es nicht auf den Wirkungsgrad oder die maximale Leistung an, sondern darauf das jede KW/h die mit Hilfe von Windkraft erzeugt wurde nicht mehr in herkömmlichen Kraftwerken erzeugt werden muss.
Dieser Rotor dient einer verbesserten Ausnutzung der gesamten Bandbreite der Windgeschwindigkeiten. Vereinfacht den Bau, Transport, Aufbau und die Wartung einer solchen Anlage. Darüber hinaus verringert der Rotor die Gefahr für Vögel, minimiert die Lärmbelastung und reduziert den Schattenwurf (Diskoeffekt). Außerdem benötigt dieser Typ von Rotor wesentlich weniger Platz als eine herkömmliche Anlage.
Dies ergibt sich durch die Senkrechte Anordnung der Rotorblätter und die spezielle Ausrichtung der Rotorblätter auf dem Grundkreis.
Dadurch dass dieser Rotor schon bei niedrigen Windgeschwindigkeiten anfängt sich zu drehen und bei Höheren Windgeschwindigkeiten sich durch den eigenen Luftwiderstand selbst Drosselt ist es möglich selbst bei niedrigen Windgeschwindigkeiten elektrische Energie zu erzeugen. Da die Einzelteile nicht unbedingt aus einem Stück sein müssen lassen sich die Bauteile einfacher transportieren. Weil der Generator hier nicht wie sonst Üblich in einer Kleinen Kanzel hoch oben auf einem Turm angebracht ist, vereinfacht sich der Aufbau und die Wartung erheblich. Diese Art von Rotor erzeugt durch die geringe Geschwindigkeit wesentlich weniger Lärm. Wegen der kompakten form ist es auch Vögeln möglich diesen Rotor als Hindernis zu und ausweichen. Die Zylindrische Form begrenzt die Größe des Schattens und verhindert einen schnellen Wechsel zwischen Licht und Schatten. Es ist aber darauf zu achten, dass die Oberfläche nicht glänzt, da sonst unangenehme Spiegelungen entstehen. Außerdem benötigt er nur so viel Platz wie der Durchmesser des Rotors groß ist, somit können auf der gleichen Fläche mehrere Anlagen installiert werden als das aktuell der Fall ist.
Die Konstruktion des Rotors ist denkbar einfach. Zuerst benötigt man einen Kreis. In die Mitte des Kreises kommen 4 Kleine gleichseitige Dreiecke die ein großes Dreieck bilden (1). Die Größe des großen Dreiecks in der Mitte sollte mindestens 10% und maximal 50% des Kreisdurchmessers betragen damit in der Mitte Platzt bleibt für die durchströmende Luft ist. Jetzt werden die Spitzen des Großen gleichseitigen Dreiecks mit den Spitzen des kleinen mittleren Dreiecks verbunden. Dadurch erhält man den Mittelpunkt des Dreiecks (2). Dieser Mittelpunkt muss jetzt über den Mittelpunkt des Kreises gelegt werden und erhält damit die Position der Rotorachse. Danach werden die einzelnen Seiten des großen Dreiecks ab der Hälfte weiter verlängert (3). Dadurch erhält man die Positionen der Rotorblätter und bestimmt die Drehrichtung (4). Die Rotoren können flach, gebogen oder ein aerodynamisches Profil haben. Diese Rotoren werden dann jeweils unten und oben an dem Kreis befestigt (5). Die Rotorachse verläuft senkrecht durch den gesamten Rotor und dem Generatorgehäuse. Sie ist fest am oberen und unteren Kreis montiert und überträgt die Kraft auf den Generator. Der Generator befindet sich zusammen mit den andern Bauteilen die für die Stromproduktion benötigt werden in einem separaten Gehäuse unter dem Rotor (6). Die Rotorachse verläuft durch dieses Gehäuse durch und ist an ihrem unteren Ende und am Oberen Ende des Generatorgehäuses Drehbar gelagert. Durch diese Befestigung ist es der Achse möglich horizontale Kräfte die auf den Rotor einwirken aufzunehmen und gewährleistet somit einen sicheren Stand. Das Gehäuse solle dabei aber groß genug sein um alle Kräfte die auf es einwirken aufnehmen zu können. Die Äußere Form ist dabei nicht von belang (7).
Als Material für die gesamte Konstruktion kommen leichte Metalle oder Kunststoffe in Frage. Möglich ist Aluminium, Kohlefaserverbundstoffe (Karbon) oder Glasfaserverstärkte Kunststoffe. Es können auch andere Materialen aus dem bereich Luft- und Raumfahrt genutzt werden. Es ist auf maximale Stabilität und geringes Gewicht wert zu legen. Das Gehäuse in dem der Generator untergebracht ist kann auch aus herkömmlichen Materialien wie Stahlbeton errichtet werden. Die Rotorachse jedoch muss sehr stabil sein, deshalb kommen hier nur hochfeste Werkstoffe in Frage wie Stahl, Aluminium oder Karbon.
Die Wartung und Reparatur ist denkbar einfach, da sich der Generator und alle anderen Wichtigen Bauteile sich Ebenerdig auf dem Boden befinden. Somit können Defekte Bauteile ohne großen Aufwand ausgetauscht werden.
Als mögliche Standorte kommen Gebiet in frage wo die Windverhältnisse nicht gerade optimal sind. Wo Winde mit unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten herrschen oder wo bedingt durch die Natur oder Gebäude der Wind abgelenkt oder gebremst wird. Als Standort sind auch Dächern von hohen Gebäuden möglich, vorausgesetzt dass die dafür geeignet sind.

Als Beispiel für die Abmessungen der Gesamten Konstruktion und des Rotors die Daten des Prototyps:

Rotordurchmesser:	500 mm
Rotorhöhe:	1000 mm
Seitenlänge kleine Dreiecke:	125 mm
Seitenlänge großes Dreieck:	250 mm
Rotorblatt Breite:	240 mm
Durchmesser Rotorachse (Rohr):	20 mm
Länge Rotorachse:	1310 mm
Höhe Generatorgehäuse	300 mm

Claims

Windrotor mit 3 Rotorblättern und vertikaler Rotorachse ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der vertikalen Rotorblätter auf dem Grundkreis die Verlängerung der 3 Seiten eines gleichseitigen Dreiecks bildet, die jeweils ab der Mitte der einzelnen Seiten verlängert werden.