DE102008044806A1

DE102008044806A1 - System zur Nutzung von Hydro- und/oder Windenergie

Info

Publication number: DE102008044806A1
Application number: DE102008044806A
Authority: DE
Inventors: Erhard Sahm; Michael Rau
Original assignee: SAHM MARION
Current assignee: SAHM MARION
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2010-03-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (100; 100'; 100") zur Nutzung von Hydro- und/oder Windenergie, insbesondere für den häuslichen und/oder kleingewerblichen Bereich, mit wenigstens einem von einer Windströmung oder Wasserströmung antreibbaren Rotor (1) und einer mit dem Rotor (1) wirkverbundenen Einrichtung (2; 3; 4) zum Wandeln der von dem Rotor (1) erzeugten Bewegungsenergie in eine Nutzenergie. Es ist vorgesehen, dass die Einrichtung (2; 3; 4) zum Wandeln der Bewegungsenergie des Rotors (1) in eine nutzbare thermische Energie ausgebildet ist (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Nutzung von Hydro- und/oder Windenergie, insbesondere für den häuslichen und/oder kleingewerblichen Bereich, mit wenigstens einem von einer Windströmung oder Wasserströmung antreibbaren Rotor und einer mit dem Rotor wirkverbundenen Einrichtung zum Wandeln der von dem Rotor erzeugten Bewegungsenergie in eine Nutzenergie.
Stand der Technik
Ein derartiges System ist aus der DE 20 2005 013 658 U1 bekannt. Das System dient dort zur Nutzung von Windenergie und weist dazu einen Rotor mit einer vertikal verlaufenden zentralen Abtriebswelle auf. Derartige Rotoren sind aus dem Stand der Technik als sogenannte Savonius-Rotoren vielfach bekannt. Bei dem bekannten System ist die Abtriebswelle des Rotors mit einer Arbeitsmaschine, wie beispielsweise einem elektrischen Generator koppelbar, sodass die Windenergie mittels des Systems in eine für den Endverbraucher nutzbare elektrische Energie umgewandelt wird.
Aufgabenstellung
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein System zur Nutzung von Hydro- und/oder Windenergie mit den eingangs genannten Merkmalen vorzuschlagen, welches eine Alternative zu den bisher bekannten Systemen der hier angesprochenen Art ist.
Erfindung und vorteilhafte Wirkungen
Zur Lösung der Aufgabe wird ein System zur Nutzung von Hydro- und/oder Windenergie vorgeschlagen, welches die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist.
Das System ist besonders für den häuslichen und/oder kleingewerblichen Bereich geeignet und weist wenigstens einen von einer Windströmung oder Wasserströmung antreibbaren Rotor und eine mit dem Rotor wirkverbundene Einrichtung zum Wandeln der von dem Rotor erzeugten Bewegungsenergie in eine Nutzenergie auf. Unter der Nutzenergie wird im Sinne der Erfindung diejenige Energie verstanden, die dem Endnutzer zur Verfügung steht.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Einrichtung zum Wandeln der Bewegungsenergie des Rotors in eine nutzbare thermische Energie ausgebildet ist.
Durch diese Maßnahme ist gegenüber der bisher bereitgestellten elektrischen Energie eine alternative Energieform als Nutzenergie bei Hydro- bzw. Windenergie-Anlagen ermöglicht. Dadurch ist das erfindungsgemäße System besonders für einen Einsatz im häuslichen und/oder kleingewerblichen Bereich geeignet, da gerade dort ein Bedarf an thermischer Energie beispielsweise zur Wohnraumbeheizung in besonderer Weise gegeben ist. Durch das erfindungsgemäße System wird eine Wohnraumbeheizung ohne zusätzliche fossile Energieträger ermöglicht.
Technisch besonders einfach und kostengünstig ist es, wenn der Wandler durch Reibung erzeugte Wärme als Nutzenergie bereitstellt. Da einer Vielzahl von Energiewandlereinrichtungen das Wandeln von einer Energieform in eine andere Energieform zusammen mit einer durch Reibe erzeugten Abwärme bzw. Verlustwärme einhergeht, kann auf eine Reihe handelsüblicher und ausgereifter Maschinen bzw. Einrichtungen zurückgegriffen werden.
Es bietet sich daher an, dass der Wandler wenigstens einen Reibungserzeuger aufweist, dessen Abwärme der Wandler als Nutzenergie bereitstellt.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Reibungserzeuger von einem Wärmeträgermedium des Wandlers zumindest teilweise umgeben ist. Durch das Wärmeträgermedium ist ein Wärmetransport weg von dem Reibungserzeuger zu jedem beliebigen Ort, auch über eine große Entfernung, realisierbar. Als Wärmeträgermedium kann dazu beispielsweise Wasser oder Thermoöl verwendet werden. Insbesondere Wasser stellt dazu eine besonders kostengünstige Variante dar. Das Wärmeträgermedium sollte dabei den Reibungserzeuger wenigstens teilweise umgeben, um ein hohes Maß an Wärmeübertragung auf das Wärmeträgermedium zu erzielen.
Bevorzugt sollte das Wärmeträgermedium den Reibungserzeuger bleibend zumindest teilweise umgeben, um dauerhaft eine besonders effektive Wärmeübertragung von dem Reibungserzeuger auf das Wärmeträgermedium realisieren zu können.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens ein Wärmetauscher vorgesehen, mittels welchem die thermische Energie des Wärmeträgermediums des Wandlers auf ein anderes Wärmeträgermedium übertragbar ist.
Dabei bietet es sich an, dass wenigstens ein Wärmetauscher vorgesehen ist, mittels welchem die thermische Energie des Wärmeträgermediums des Wandlers auf ein anderes Wärmeträgermedium übertragbar ist. Dadurch ist das erfindungsgemäße System mit Endenergie nutzenden anderen Systemen bzw. Einrichtungen besonders flexibel koppelbar, sodass beispielsweise ein Transport der von dem erfindungsgemäßen System erzeugten thermischen Energie zu Endverbrauchern in großer Entfernung einfach und flexibel realisiert werden kann.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Reibungserzeuger und der Wärmetauscher in einem gemeinsamen Gehäuse, Behälter oder dergleichen Baueinheit angeordnet sind. Durch diese Maßnahme ist das erfindungsgemäße System, insbesondere der Wandler, besonders kompakt bauend realisierbar. Darüber hinaus ist eine besonders kostengünstige und technisch einfache Übertragung des von dem Reibungsträger erzeugten Wärme ermöglicht, da hierzu das erfindungsgemäße System keine zusätzlichen Einrichtungen, wie beispielsweise Umwälzpumpen, Druckausgleichsgefäße, Rohrleitungen, benötigt.
Nach einer alternativen Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass der Wärmetauscher in einer separaten Baueinheit angeordnet ist. Diese räumliche Trennung zwischen Reibungserzeuger und Wärmetauscher ermöglicht es, dass Reibungserzeuger und Wärmetauscher an unterschiedlichen Orten des Systems angeordnet sein können. Beispielsweise kann der Reibungserzeuger in unmittelbarer Nähe des Rotors, der Wärmetauscher dagegen in der Nähe des Endverbrauchers, beispielsweise im Wohnhaus, vorgesehen sein. Auch ist durch die Trennung von Wärmetauscher und Reibungserzeuger in zwei separaten Baueinheiten der Austausch eines der beiden Einheiten möglich, ohne dass die andere Baueinheit zugleich auch mit ausgetauscht werden muss.
Bevorzugt sollte die separate Baueinheit mit dem Wärmetauscher als Wärmespeicher ausgebildet sein. Damit können Schwankungen in der Wärmebereitstellung seitens des erfindungsgemäßen Systems durch die vorgehaltene gespeicherte Wärme problemlos kompensiert werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Reibungserzeuger durch wenigstens einen hydrodynamischen Retarder gebildet ist.
Dadurch ist eine Wärmeerzeugung mittels einer verschleißfreien Einrichtung realisiert, sodass eine Wärmeerzeugung dauerhaft und mit geringstem Wartungsaufwand erfolgen kann. Darüber hinaus kommt durch den hydrodynamischen Retarder eine besonders einfache Technik zum Einsatz, welche in der Fahrzeugindustrie, beispielsweise bei Omnibussen und Lastkraftfahrzeugen heute üblicherweise als sogenannte hydraulische Bremse zum Einsatz kommt. Anders als in der Fahrzeugindustrie wird bei dem erfindungsgemäßen System nicht auf die Bremswirkung des Retarders, sondern vielmehr auf die erzeugte Reibungswärme abgestellt. Der Rotor des erfindungsgemäßen Systems muss dazu lediglich die von dem hydrodynamischen Retarder hervorgerufene Bremskraft überwinden. Mit anderen Worten wird durch den hydrodynamischen Retarder der Rotor abgebremst und die bei dem Bremsvorgang entstehende Reibungswärme genutzt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es dabei vorgesehen, dass der Retarder als Arbeitsmedium das Wärmeträgermedium des Wandlers nutzt. Hierdurch ist eine Kostenersparnis gegenüber der Verwendung von separaten Medien für Wandler und Retarder erreicht. Auch ist hierdurch der Wandler konstruktiv besonders einfach realisierbar, da die Wandungen und Kanäle des Gehäuses für den Retarder lediglich auf ein gemeinsames Medium zu konstruieren und zu dimensionieren sind.
Anstelle eines hydrodynamischen Retarders kann es auch vorgesehen sein, dass der Reibungserzeuger durch wenigstens einen Verdichter gebildet ist. Durch diese Maßnahme wird die bei der Komprimierung von Gasen erzeugte Verlustwärme gezielt ausgenutzt. Verdichter kommen in einer Vielzahl von technischen Anwendungen seit langem zum Einsatz und stellen daher eine ausgereifte Technik dar. Je nach Bauart des Verdichters sind sie zudem relativ kostengünstig.
Nach einer Weiterentwicklung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Wandler zum Wandeln der Bewegungsenergie des Rotors in eine nutzbare elektrische Energie ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme ist mittels des erfindungsgemäßen Systems eine Kraft-Wärme-Kopplung realisiert, bei der also die Bewegungsenergie des Rotors sowohl in eine thermische Energie als auch in eine elektrische Energie umgewandelt und für eine Nutzung bereitgestellt wird. Das erfindungsgemäße System ist daher dazu geeignet, Wohnhäuser und Gewerbebetriebe mit Wärme und Strom zu versorgen, ohne dass eine zusätzliche Nutzung fossiler Energieträger, wie beispielsweise Kohle, Öl oder Gas notwendig ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Wandler wenigstens einen Verdichter, einen Speicher für das im Verdichter komprimierte Gas, und einen mit dem Verdichter gekoppelten Gasexpansionsmotor aufweist, welcher einen elektrischen Generator antreibt. Hierdurch ist eine Erzeugung von elektrischer Nutzenergie auf besonders einfache Weise realisiert, wobei auch Schwankungen in der Bewegungsenergie des Rotors ausgeglichen werden können, indem ein Energiespeicher in Art eines Druckspeichers zwischengeschaltet ist. Diese Maßnahme kann auch als separater Erfindungsgedanken gesehen werden.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Reibungserzeuger als Verdichter dient, dessen Abwärme der Wandler als Nutzenergie bereitstellt. Dadurch kommt dem Verdichter eine Doppelfunktion zu. Der Verdichter dient zum einen der Umwandlung der Bewegungsenergie in eine Fluidenergie. Darüber hinaus dient der Verdichter als Erzeuger für die thermische Energie. Damit kann auf besonders einfache und kostengünstige Art und Weise bei dem erfindungsgemäßen System eine Kraft-Wärme-Kopplung realisiert werden, welche sich besonders für einen Einsatz im häuslichen und kleingewerblichen Bereich eignet.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Verdichter ein Kolbenverdichter ist, dessen Hubelement von der Bewegung eines Exzenters betätigt wird. Hierdurch lässt sich auf besonders einfache und kostengünstige Weise die Bewegungsenergie in eine Fluidenergie umwandeln.
Es bietet sich an, dass mehrere Verdichter vorgesehen sind, welche von dem Exzenter betätigt werden. Dadurch ist eine Erhöhung der Verdichterleistung problemlos durch die Hinzunahme weiterer Verdichter möglich. Es ist damit die Auslegung des erfindungsgemäßen Systems auf die jeweiligen Gegebenheiten der Endverbraucher in flexibler Art und Weise möglich.
Es bietet sich ferner an, dass die Verdichter mit ihrem Hubelement an der gleichen Stelle am Exzenter angreifen, vorzugsweise daran drehbar gelagert sind. Hierdurch ist eine besonders wirkungsvolle Betätigung der Verdichter durch den Exzenter möglich, welcher bevorzugt mit der Abtriebswelle des Rotors gekoppelt ist.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Rotor ein Savonius-Rotor ist. Der Savonius-Rotor zeichnet sich durch ein hohes Drehmoment, insbesondere Anfahrdrehmoment, auch bei geringer Drehzahl aus. Darüber hinaus ist der Savonius-Rotor konstruktiv einfach realisierbar und in einfacher Weise montierbar. Bevorzugt weist der Savonius-Rotor eine vertikale Drehachse auf. Hierdurch ist der Rotorbetrieb unabhängig von der Windrichtung, sodass eine Ausrichtung des Rotors nach der Windrichtung nicht erforderlich ist. Ein weiterer Vorteil des Savonius-Rotors besteht darin, dass der Rotor bereits bei extrem niedrigen Windgeschwindigkeiten anfährt, sodass der Rotor bereits bei relativ geringen Winden Bewegungsenergie erzeugt.
Bevorzugt ist zwischen dem Rotor und dem Wandler ein Getriebe angeordnet. Bevorzugt sollte dieses Getriebe ein Übersetzungsgetriebe sein. Durch das Übersetzungsgetriebe wird die Drehzahl des Rotors in eine höhere Drehzahl gewandelt. Hierdurch kann die Bewegungsenergie des Rotors in der Weise transformiert werden, dass der mit dem Rotor gekoppelte Wandler in einem optimalen Wirkungsgrad betrieben werden kann. Bei dem Einsatz eines hydrodynamischen Retarders als Wandler ist für den Wandlerbetrieb eine Mindestdrehzahl erforderlich. Durch das Übersetzungsgetriebe ist eine entsprechende Transformation auf die erforderliche Drehzahl ermöglicht. Vorteilhaft ist es hierbei, dass der Savonius-Rotor ein besonders hohes Drehmoment erzeugt, sodass eine Transformation auf hohe Drehzahlen problemlos realisierbar ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Wandler und/oder ein dem Wandler vorgeschaltetes Getriebe dem Rotor zugeordnet ist. Hierdurch können die Bauteile in einer Einheit untergebracht werden, sodass das gesamte System bereits werkseitig vormontiert werden kann und eine aufwendige Montage vor Ort entfällt.
Vorzugsweise sollte der Wandler und/oder ein dem Wandler vorgeschaltetes Getriebe dem Rotor im Bereich des Turmaufbaus oder dergleichen Tragestruktur für den Rotor angeordnet sein. Dadurch sind Wandler bzw. Getriebe für den Betrachter von außen nicht sichtbar, sodass das System in einer optisch besonders ansprechenden und kompakten Einheit realisiert werden kann.
Um den Wandler in einfacher Weise mit möglichst geringem Montageaufwand gegen einen anderen Wandler austauschen zu können, bietet es sich an, dass der Wandler und ggf. ein dem Rotor vorgeschaltetes Getriebe an die Abtriebswelle des Rotors ankoppelbar, vorzugsweise anflanschbar, ist.
Ausführungsbeispiele
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
1 eine mögliche Ausführungsform eines Systems zur Nutzung von Hydro- und/oder Windenergie mit einem hydrodynamischen Retarder als Wandler in schematischer Darstellung,
2 ein weiteres mögliches Ausführungsbeispiel eines Systems zur Nutzung von Hydro- und/oder Windenergie mit einem Verdichter als Wandler in schematischer Darstellung,
3 eine mögliche Anordnung mehrerer Verdichter in einem System gemäß 2 und
4 ein wiederum weiteres System zur Nutzung von Hydro- und/oder Windenergie, bei der Wärmetauscher und Wandler in einer einzigen Baueinheit angeordnet sind, in schematischer Darstellung.
1 zeigt ein System 100 zur Nutzung von Hydro- und/oder Windenergie, welches bevorzugt für einen Einsatz im häuslichen und/oder kleingewerblichen Bereich geeignet ist. Selbstverständlich kann das System 100 auch im industriellen Bereich zum Einsatz kommen.
Das System 100 weist wenigstens einen von einer Windströmung oder Wasserströmung antreibbaren Rotor 1 auf, welcher in Art eines Savonius-Rotors ausgebildet ist. Der Rotor 1 ist an seiner Abtriebswelle 18 mit einem Getriebe 17 gekoppelt, wobei bevorzugt die Abtriebswelle 18 des Rotors 1 die Eingangswelle des Getriebes 17 ist. Das Getriebe 17 ist bei dem System 100 gemäß der 1 als Übersetzungsgetriebe ausgebildet, sodass die Drehzahl der Ausgangswelle 19 des Getriebes 17 gegenüber der Eingangswelle bzw. Abtriebwelle 18 des Rotors 1 erhöht ist.
Dem Getriebe 17 nachgeschaltet ist eine Einrichtung 2 zum Wandeln der von dem Rotor 1 erzeugten Bewegungsenergie in eine Nutzenergie.
Es ist vorgesehen, dass die Einrichtung 2 zum Wandeln der Bewegungsenergie des Rotors 1 in eine thermische Energie ausgebildet ist. Bevorzugt ist es ferner vorgesehen, dass der Wandler 2 durch Reibung erzeugte Wärme als Nutzenergie bereitstellt. Dazu weist der Wandler 2 wenigstens einen Reibungserzeuger 5 auf, dessen Abwärme der Wandler 2 als Nutzenergie bereitstellt. Die Bereitstellung der Nutzenergie erfolgt dabei mittels eines Wärmeträgermediums 7 des Wandlers, welches den Reibungserzeuger 5 zumindest teilweise umgibt. Als Wärmeträgermedium ist bei dem System 100 gemäß der 1 Thermoöl vorgesehen. Selbstverständlich können auch andere Wärmeträgermedien zum Einsatz kommen, wie beispielsweise Wasser.
Das Wärmeträgermedium 7 wird von dem Wandler 2 über wenigstens eine Medienleitung 19 einem Wärmetauscher 8 zugeführt und von dort über wenigstens eine weitere Medienleitung 20 dem Wandler wieder rückgeführt, sodass das Wärmeträgermedium 7 im Kreislauf gefördert ist. Es ist bevorzugt eine Umwälzpumpe 21 vorgesehen, um das Wärmeträgermedium 7 im Kreislauf zu fördern.
Bei der dem System 100 gemäß der 1 ist der Wärmetauscher 8 in einem Wärmespeicher 11 angeordnet, welcher die in dem Wärmestrom des Wärmeträgermediums 7 des Wandlers 2 enthaltene Wärmeenergie speichert und als Nutzwärmestrom 22 zur Verfügung stellt. Bei dem System 100 gemäß der 1 ist der Reibungserzeuger des Wandlers 2 durch wenigstens einen hydrodynamischen Retarder 5 gebildet. Der Retarder 5 nutzt als Arbeitsmedium das Wärmeträgermedium 7 des Wandlers 2. Als hydrodynamischer Retarder kommt dabei ein an sich bereits im Fahrzeugbereich, insbesondere bei Lastkraftwagen und Omnibussen zum Einsatz kommender, handelsüblicher hydrodynamischer Retarder zum Einsatz. Der Retarder 5 weist zwei Schaufelräder 24, 25 auf, von denen das eine Schaufelrad 24 drehbar ist und bevorzugt drehfest mit der Ausgangswelle 23 des Getriebes 17 oder mit der Abtriebswelle 18 des Rotors 1 verbunden ist. Das andere Schaufelrad 25 ist gehäusefest angeordnet. Beide Räder 24 und 25 weisen Schaufeln auf, welche bevorzugt in entgegengesetzter Richtung zueinander angeordnet sind. Durch die Form der Rotorschaufeln wird das Arbeitsmedium bzw. das Wärmeträgermedium 7 des Wandlers 2 von dem drehbaren Schaufelrad 24 beschleunigt und gegen die Rotorschaufeln des gehäusefesten Schaufelrades 25 gedrückt, durch welches es zu einer Abbremsung kommt.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Retarders 100' zur Nutzung von Hydro- und/oder Windenergie. Bauteile des Systems 100' gemäß der 2, welche mit den Bauteilen des Systems 100 gemäß der 1 identisch sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Insofern wird auf die Ausführungen zu dem System 100 gemäß der 1 verwiesen.
Das System 100' gemäß der 2 unterscheidet sich von dem System 100 gemäß der 1 unter anderem dadurch, dass ein Wandler 3 vorgesehen ist, dessen wenigstens ein Reibungserzeuger 6 als Verdichter ausgebildet ist. Damit erfolgt die Bereitstellung der Nutzwärme aufgrund der von dem wenigstens einen Verdichter 6 durch Reibung erzeugten Wärme, welche das System 100' als Nutzwärme bereitstellt.
Bei dem System 100' gemäß der 2 ist bevorzugt der Wandler 3 zusätzlich zum Wandeln der Bewegungsenergie des Rotors 1 in eine nutzbare elektrische Energie ausgebildet. Dazu wird die von dem wenigstens einen Verdichter 6 vorgenommene Verdichterarbeit ausgenutzt. Der Verdichter 6 ist mit einem Speicher 12 für das in dem Verdichter 6 komprimierte Gas gekoppelt und daran nachgeschaltet ist ein Gasexpansionsmotor 13, welcher einen elektrischen Generator 14 antreibt. Das System 100' stellt somit neben dem Wärmestrom 22 auch den elektrischen Strom 26 des elektrischen Generators 14 als Nutzenergie bereit.
Bei dem System 100 gemäß 2 sind bevorzugt drei Verdichter 6 vorgesehen. Die Verdichter 6 sind bevorzugt zueinander in der Weise angeordnet, wie aus 3 ersichtlich ist. Die Verdichter 6 sind dazu als Kolbenverdichter ausgebildet, deren Hubelemente 16 an einer gemeinsamen Drehachse 27 eines Exzenteres 15 drehbar gelagert sind. Der Exzenter 15 ist bevorzugt mit der Abtriebswelle 18 des Rotors 1 oder der Ausgangswelle 23 des Getriebes 17 gekoppelt und dreht mit der Antriebswelle 18 oder der Ausgangswelle 23 um eine gemeinsame Drehachse 28, zu welcher in einem Abstand die Drehachse 27 versetzt liegt. Die Verdichter 6 sind radial zu der Drehachse 27 angeordnet, wobei jeweils benachbarte Verdichter 6 in einem Winkel von etwa 60 Grad zueinander liegen. Die Verdichter 6 sind mit ihrem jeweiligen radial nach außen liegenden Enden drehbar gelagert, sodass zumindest eine Drehbewegung in der von den Verdichtern 6 aufgespannten Ebene ermöglicht ist. Die Funktionsweise dieser Anordnung ist wie folgt:
Durch die Drehbewegung des Exzenters 15 um seine Mitteldrehachse 28 werden die Verdichter 6 betätigt. Dabei ist je nach Drehstellung des Exzenters 15 das Hubelement 16 eines der Verdichter 6 in eingefahrenem Zustand vorliegt, das Hubelement 16 des nächsten Verdichters 6 in ausgefahrenem Zustand und das sich anschließende Hubelement 16 des Verdichters 6 in etwas ausgefahrenem Zustand. Auf diese Weise findet bei dem einem der Verdichter 6 gerade eine Komprimierung des Gases statt, wohingegen bei wenigstens einem anderen der Verdichter 6 das Hubelement 16 nach außen gefahren wird. Eine solche Anordnung der Verdichter kann auch mit mehr als drei Verdichtern ausgeführt sein. Grundsätzlich sind eine beliebige Anzahl an Verdichtern vorgesehen, beispielsweise neben drei Verdichtern auch sechs Verdichter, neun Verdichter usw.
In 4 ein wiederum weiteres mögliches System 100'' zur Nutzung von Hydro- und/oder Windenergie gezeigt. Bauteile des Systems 100'' gemäß der 4, welche mit den Bauteilen des Systems 100 gemäß der 1 und/oder dem System 100' gemäß der 2 identisch sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Insoweit wird auf die Ausführungen zu dem System 100 gemäß 1 und bzw. dem System 100' gemäß 2 verwiesen.
Das System 100'' weist eine mit dem Rotor 1 wirkverbundene Einrichtung 4 zum Wandeln der von dem Rotor 1 erzeugten Bewegungsenergie in eine nutzbare thermische Energie auf, mit einem Reibungserzeuger 5 in Art eines hydrodynamischen Retarders und einem Wärmetauscher 9 zur Übertragung der erzeugten Wärmeenergie an einen Endverbraucher.
Das System 100'' zur Nutzung von Hydro- und/oder Windenergie unterscheidet sich gegenüber dem System 100 gemäß 1 und 100' gemäß 2 unter anderem dadurch, dass der Reibungserzeuger 5 und der Wärmetauscher 9 in einer gemeinsamen Einheit angeordnet sind. Die Einheit kann beispielsweise ein gemeinsames Gehäuse oder ein gemeinsamer Behälter sein.

1: Rotor
2: Wandler
3: Wandler
4: Wandler
5: Reibungserzeuger, hydrodynamischer Retarder
6: Reibungserzeuger, Verdichter
7: Wärmeträgermedium
8: Wärmetauscher
9: Wärmetauscher
10: Gehäuse, Behälter, Einheit
11: Gehäuse, Behälter, Einheit, Wärmespeicher
12: Druckspeicher
13: Gasexpansionsmotor
14: Elektrischer Generator
15: Exzenter
16: Hubelement
17: Getriebe
18: Abtriebswelle
19: Medienleitung
20: Medienleitung
21: Umwälzpumpe
22: Nutzwärmestrom
23: Ausgangswelle
24: Schaufelrad
25: Schaufelrad
26: Elektrischer Strom
27: Drehachse
28: Drehachse
100, 100', 100'': System zur Nutzung von Hydro- und/oder Windenergie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 202005013658 U1 [0002]

Claims

System (100; 100'; 100'') zur Nutzung von Hydro- und/oder Windenergie, insbesondere für den häuslichen und/oder kleingewerblichen Bereich, mit wenigstens einem von einer Windströmung oder Wasserströmung antreibbaren Rotor (1) und einer mit dem Rotor (1) wirkverbundenen Einrichtung (2; 3; 4) zum Wandeln der von dem Rotor (1) erzeugten Bewegungsenergie in eine Nutzenergie, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (2; 3; 4) zum Wandeln der Bewegungsenergie des Rotors (1) in eine nutzbare thermische Energie ausgebildet ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (2; 3; 4) durch Reibung erzeugte Wärme als Nutzenergie bereitstellt.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (2; 3; 4) wenigstens einen Reibungserzeuger (5; 6) aufweist, dessen Abwärme der Wandler (2; 3; 4) als Nutzenergie bereitstellt.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibungserzeuger (5; 6) von einem Wärmeträgermedium (7) des Wandlers (2; 3; 4), wie beispielsweise Wasser oder Thermoöl, vorzugsweise bleibend zumindest teilweise umgeben ist.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Wärmetauscher (8; 9) vorgesehen ist, mittels welchem die thermische Energie des Wärmeträgermediums (7) des Wandlers (2; 3; 4) auf ein anderes Wärmeträgermedium, vorzugsweise zur Wärmeversorgung von Endverbrauchern, übertragbar ist.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibungserzeuger (5) und der Wärmetauscher (9) in einem gemeinsamen Gehäuse, Behälter oder dergleichen Baueinheit (10) angeordnet sind.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (8) in einer separaten Baueinheit (11) angeordnet ist, welche vorzugsweise als Wärmespeicher ausgebildet ist.
System nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibungserzeuger durch wenigstens einen hydrodynamischen Retarder (5) gebildet ist.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Retarder (5) als Arbeitsmedium das Wärmeträgermedium (7) des Wandlers (2; 3; 4) nutzt.
System nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibungserzeuger durch wenigstens einen Verdichter (6) gebildet ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (3) zum Wandeln der Bewegungsenergie des Rotors (1) in eine nutzbare elektrische Energie ausgebildet ist.
System (100') zur Nutzung von Hydro- und/oder Windenergie, insbesondere für den häuslichen und/oder kleingewerblichen Bereich, mit wenigstens einem von einer Windströmung oder Wasserströmung antreibbaren Rotor (1) und einer mit dem Rotor (1) wirkverbundenen Einrichtung (3) zum Wandeln der von dem Rotor (1) erzeugten Bewegungsenergie in eine Nutzenergie, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (3) wenigstens einen Verdichter (6), einen Speicher (12) für das im Verdichter (6) komprimierte Gas, und einen mit dem Verdichter (6) gekoppelten Gasexpansionsmotor (13) aufweist, welcher einen elektrischen Generator (14) antreibt.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibungserzeuger (6) als Verdichter dient, dessen Abwärme der Wandler (2; 3; 4) als Nutzenergie bereitstellt.
System nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (6) ein Kolbenverdichter ist, dessen Hubelement (16) von der Bewegung eines Exzenters (15) betätigt wird.
System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verdichter (6) vorgesehen sind, welche von dem Exzenter (15) betätigt werden.
System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichter (6) mit ihrem Hubelement (16) an der gleichen Stelle am Exzenter (15) angreifen, vorzugsweise daran drehbar gelagert sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) ein Savonius-Rotor ist und vorzugsweise zwischen Rotor (1) und Wandler (2; 3; 4) ein Getriebe (17), insbesondere Übersetzungsgetriebe, angeordnet ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (2; 3; 4) und/oder ein dem Wandler vorgeschaltetes Getriebe (17) dem Rotor (1) zugeordnet ist, vorzugsweise im Bereich des Turmaufbaus oder dergleichen Tragstruktur für den Rotor angeordnet ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (2; 3; 4) und ggf. ein dem Rotor (1) vorgeschaltetes Getriebe (17) an die Abtriebswelle (18) des Rotors (1) ankoppelbar sind.