DE102008038895A1

DE102008038895A1 - Windkraftanlage zum Erzeugen von Energie aus Windkraft, insbesondere einer Anlage, die unter dem Dach eines beliebigen Gebäudes oder innerhalb eines beliebigen Gebäudes angeordnet ist oder die selbst das Dach bilden kann

Info

Publication number: DE102008038895A1
Application number: DE102008038895A
Authority: DE
Inventors: Joachim Fehr; Michael Fehr; Stephan Fehr; Cutcheon Barbara Fehr-Mc
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-08-13
Filing date: 2008-08-13
Publication date: 2010-02-25

Abstract

Es handelt sich um eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus Windkraft, insbesondere einer Windkraftanlage, die unter dem Dach (1.1) eines Gebäudes (1) eingebaut ist oder die selbst das Dach bildet. Der Wind wird durch die Dachfläche (1.1) oder die Hauswand, die dann mit der Dachfläche (1.1) gleichzusetzen ist, die unter den Klappen (2) liegt, verstärkt und durch die Öffnungen im Dach (1.1) umgeleitet. Die Leitbleche (4.1) führen die Luft zum Gehäuse (4) in dem der Rotor (5) sitzt. Die Luft treibt den Rotor (5) an, der dann wiederum z.B. eine Viscokupplung (6) oder einen Kompressor (6) oder einen Generator (6) antreibt. Bei der Viscokupplung kann die Windenergie z.B. in Wärmeenergie umgewandelt werden, die dann z.B. in einem Pufferspeicher gespeichert wird. Die Leitbleche (4.1) dienen sowohl zum Einführen als auch zum Abführen der Luft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage, die es ermöglicht Energie aus Windkraft innerhalb eines Gebäudes zu erzeugen. Die Vorrichtung hat die Merkmale aus dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1.
Windkraftanlagen sind an sich bekannt, sowohl in vertikalen als auch in axialen Anordnungen.
Das Problem bei diesen Windkraftanlagen besteht jedoch darin, dass sie nicht direkt dort stehen können, wo die Energie benötigt wird. Bis auf Ausnahmen, wie zu Beispiel die alten Windmühlen zum Getreidemahlen. Dadurch kann meistens nur elektrische Energie erzeugt werden, die nicht praktikabel gespeichert und für private Haushalte nur teilweise genutzt werden kann. Außerdem gibt es Probleme mit der Auswahl des Standortes, da die meisten Windkraftanlagen nicht immer in die Landschaft passen. Es gibt auch Anlagen, die man auf dem Dach eines Hauses anbringen kann, jedoch sieht eine solche Anlage nicht gut aus und zerstört das Erscheinungsbild des Hauses. Außerdem wird das Dach eines normalen Hauses meist zu stark belastet, sodass man die Anlage aus statischen Gründen nicht anbringen kann.
Bisher wurden die Windkraftanlagen nur außerhalb von Gebäuden angebracht und sind dadurch weit sichtbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Windkraftanlage mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1 so auszugestalten, dass einerseits Windenergie besser genutzt werden kann und andererseits die Anlage nicht stört und auf kleinstem Raum untergebracht werden kann. Außerdem soll sie leistungsfähig sein, eine hohe Lebensdauer haben, sowie konstruktiv einfach und kostengünstig aufgebaut sein.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, eine Windkraftanlage zu konzipieren, die nicht stört und gleichzeitig Energie zur Verfügung stellt, wo sie gebraucht wird. Die Windkraftanlage wird direkt unter dem Dach eines Gebäudes eingebaut oder bildet das Dach selbst und sie wird durch Dachklappen, durch die der Wind geleitet wird, versorgt. Bei geeignetem Rotor ist die Anlage nahezu geräuschlos und erzeugt auch keinen Infraschall.
Die Dachklappen können sowohl feststehen, als auch variabel sein. Die Windkraft wird durch das Dach verstärkt, da durch die Dachfläche ein Druckaufbau erfolgt. Dadurch kann der Wind mit erhöhtem Luftdruck durch die Anlage geführt werden. Dadurch, dass auf der einen Seite des Daches der Luftdruck erhöht ist, entsteht auf der anderen Dachseite ein Sog, der die Effektivität der Anlage erhöht, da der aus der Anlage kommende Luftstrom besser mitgerissen wird.
Meistens gibt es zwei Haupt-Windrichtungen, sodass bei günstiger Lage des Daches der Wind in den meisten Fällen genutzt werden kann. Die Anlage kann durch Leitflächen (z. B. Leitbleche) sogar auch Wind, der aus ungünstiger Richtung kommt, noch nutzen.
Der Aufbau der Anlage ist einfach gehalten. Der Rotor, hier zum Beispiel ein Savonius-Rotor, sitzt in einem Gehäuse, durch welches die Luft durchgeführt wird. Das Gehäuse wird unter dem Dach, zum Beispiel an den Dachsparren und/oder auf einer extra Plattform (Boden) befestigt. Dies kann sowohl mit als auch ohne Schwingungsdämpfungselemente geschehen. Durch Leitbleche wird die Windkraft an den Rotor geführt, wodurch die Windkraft umgesetzt wird.
Die Anlage kann beliebig durch Segmentbauweise erweitert werden. Auch die Größe des Rotors ist beliebig. Die Größe des Rotors und die Größe des Gehäuses sind aufeinander abgestimmt.
Möglich sind auch kleine Windräder, ähnlich wie Ventilatoren, die nebeneinander angeordnet wären, aber bei diesen Anlagen würde sich die Drehrichtung bei Wind aus der anderen Richtung umkehren und man bräuchte relativ viele zusätzliche kleine Aggregate um die Energie nutzen zu können.
Mit dem Rotor (mit dieser Windkraftanlage) könnte man beispielsweise einen Generator oder einen Kompressor betreiben und/oder man könnte eine wassergekühlte verschleißfreie Viscokupplung, die die Wärmeenergie in einen Pufferspeicher abführt, nutzen.
In den Zeichnungen zeigen:
1 Die schematische Ansicht eines Gebäudes, in dem eine Windkraftanlage montiert ist.
2 Die Windkraftanlage nach 1 im Teilschnitt und in gleicher Perspektive wie 1
3 Die Windkraftanlage nach 1 im Teilschnitt und in anderer Perspektive wie 2
4 Ausschnitt aus 2
5 Vorderansicht von 2
6 Querschnitt durch das Dach von 2
7 Längsschnitt durch das Dach von 2
Die 1 zeigt ein Gebäude 1, in dem die Windkraftanlage eingebaut ist. Die Klappen 2 sehen ähnlich wie Erker bei einem herkömmlichen Gebäude aus. Man kann bewegliche Klappen 2 einbauen, die dann mit einem Gelenk 2.1 ausgestattet sind. Die Klappen 2 können durch eine nicht dargestellte Mimik (z. B. eine Spindel) geöffnet oder geschlossen werden oder sie können in stufelosen Zwischenstellungen betrieben werden. Die Klappen 2 können auch starr (unbeweglich) eingebaut werden, da dem Rotor 5 unterschiedliche Windstärken nichts ausmachen. Man kann in den Öffnungen den Wind auch aus schrägen Richtungen einfangen und zum Rotor 5 umleiten. Dazu dienen die Leitbleche 3.
2 und 3 zeigen die Anlage im Teilschnitt sowie das Dach 1.1 und die Dachsparren 1.2 zwischen denen die Öffnungen im Dach sind. Hier sind bewegliche Klappen 2 mit Gelenk 2.1 dargestellt. Im Gehäuse 4 sitzt der Rotor 5, der zum Beispiel ein Aggregat 6 antreibt. Das Aggregat kann z. B. ein Generator, eine Viscokupplung oder ein Kompressor sein. Man kann das Gehäuse 4 so gestalten, dass es einen Bausatz bildet, an den man dann die Leitbleche 4.1 und den Deckel 4.2 je nach Dach entsprechend ausformen und anschließen kann.
4 und 5 zeigen die Front- und die Seitenansicht. Man sieht den Aufbau der Anlage unter dem Dach 1.1, die man je nach Gegebenheit unter anderem an den Dachsparren 1.2 befestigen kann. Man sieht die Klappen 2 mit gegebenenfalls den Gelenken (Scharnieren) 2.1, die Leitbleche 3, das Gehäuse 4 mit den Leitblechen 4.1, die mit den Gelenken (Scharnieren) 4.3 mit dem Gehäuse verbunden sind. Der Rotor 5 ist mit dem Aggregat 6 verbunden.
6 zeigt einen Querschnitt durch die Anlage. Die strichpunktierten Pfeile zeigen wie der Wind von links durch die Anlage geleitet wird. Durch das Leitblech 7 (es können auch mehrere Leitbleche sein) wird der Wind in die richtige Richtung geleitet. Je nach Bauweise des Rotors 5 und der Luftführung kann auch auf die Leitbleche 7 verzichtet werden. Die Pfeile mit durchgezogener Linie zeigen wie der Wind von rechts durch die Anlage durchgeführt wird. Man sieht wie der Wind vor das Dach 1.1 bläst und von den Klappen 2 aufgefangen wird. Das Dach 1.1 verstärkt den Wind, weil die ganze Dachfläche unter den Klappen 2 zum Sammeln der Windenergie zur Verfügung steht. Dadurch, dass der Wind in einem Kanal zum Rotor 5 geführt wird, erhöht sich zusätzlich die Windkraft am Rotor 5.
7 zeigt einen Längsschnitt durch die Anlage unter dem Dach 1.1. Das Gehäuse 4 kann aus Blechen geformt sein, möglich sind auch Teile aus Kunststoff oder andere Materialien, die entsprechend geformt sind. Der Rotor 5 wird durch eine nicht dargestellte Lagerung, die bei stabilem Gehäuse 4 links und rechts in den Deckeln 4.2 sitzen können, gelagert. Bei einem Gehäuse, das nicht ausreichend stabil ist, wird die Lagerung direkt mit oder ohne Schwingungsdämpfungselemente am Gebäude 1 befestigt. Zur Befestigung nutzbar sind auch die Dachsparren 1.1, da sie gleichzeitig auch schwingungsdämpfend sind.
Das Material für die Anlage wie auch die Leitbleche kann dabei beliebig gewählt werden (z. B. Metall, Kunststoff, Holz, Verbundstoffe etc.). Befestigungs- und Verbindungselemente der Anlage können handelsübliche oder nicht handelsübliche Materialien sein, die z. B. auch frei und speziell für die örtlichen Gegebenheiten angefertigt werden.

Claims

Eine Windkraftanlage für ein Gebäude (1), die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie unter dem Dach (1.1) oder als Dach selbst angeordnet ist.
Die Luftführungen durch die Leitbleche (3), (4.1) und (7) mit den Klappen (2), die starr oder beweglich eingebaut sind und die Windenergie, die durch das Dach (1.1) verstärkt wird, einfangen.
Bei beweglichen Klappen (2), verschiedene (stufenlos einstellbare) Winkeleinstellungen der Klappen durch eine nicht dargestellte Mimik.
Öffnungen im Dach (1.1), an die die Leitbleche (3) und (4.1) angebunden sind.
Ein Gehäuse (4), in dem ein oder mehrere Rotoren (5) sind, die die Windenergie in andere Energieformen umwandeln, z. B. in elektrische Energie durch einen Generator (6) und/oder in Druckluftenergie durch einen Kompressor (6) und/oder direkt in Wärmeenergie durch z. B. eine Viscokupplung (6) mit entsprechendem Pufferspeichersystem. Möglich ist auch jedes andere Hydrauliksystem wie z. B. Retarder, Ölpumpe etc. zur Wärmeerzeugung. Durch einen Wärmetauscher wird z. B. das Öl der Viscokupplung (Retarder-Turbobremse, Wärmekraftmaschine) gekülhlt. Die entstehende Wärme im Wärmetauscher wird in einem oder in mehreren Pufferspeichern gespeichert und kann somit dem Gebäude (1) als Wärmequelle (z. B. für heißes Wasser oder zum Heizen) zur Verfügung gestellt werden.
Ein Gehäuse (4) als Baueinheit, wobei die Windenergie über Leitbleche an das Gehäuse (4) herangeführt wird. Die Leitbleche sind dabei mit Gelenken (4.3) oder anders geformten Trennstellen verbunden.
Die Windkraftanlage ist ohne Probleme mit jeder Art von Solaranlagen kombinierbar, auch mit dem verwendeten Dach, in dem die Windkraftanlage eingesetzt wird.
Der Einbau von Windkraftanlagen mit Propellerflügeln ist bei entsprechendem Gehäuse auch möglich.
Die Windkraftanlage kann sowohl als komplette Einheit als auch als Segmentbausätze hergestellt werden, wodurch die Anlage dann beliebig erweiterbar ist.