DE102009026595B4 - Windkraftanlage mit einer im Wesentlichen senkrecht zur Windrichtung angeordneten Rotationsachse - Google Patents

Windkraftanlage mit einer im Wesentlichen senkrecht zur Windrichtung angeordneten Rotationsachse Download PDF

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Abstract

Windkraftanlage mit einer im Wesentlichen senkrecht zur Windrichtung angeordneten Rotationsachse (18), einem sich um diese Rotationsachse (18) drehenden ringförmigen Rotor (21) sowie mindestens einer Windeinleiteinrichtung (12), wobei der Rotor (21) Rotorblätter (26) aufweist, wobei die Windeinleiteinrichtung (12) so ausgebildet ist, dass sie einen Wind (22) einfängt und so auf die Rotorblätter (26) leitet, dass der Wind (22) die Rotorblätter (26) im Wesentlichen rundum den Rotor (21) beaufschlagt und dadurch den Rotor (21) in eine Drehbewegung versetzt oder eine bestehende Drehbewegung aufrechterhält, wobei der Rotor (21) oder die Rotorblätter (26) des Rotors (21) an der von der Rotationsachse (18) wegweisenden Außenseite mittels eines außen am Rotor (21) oder an den Rotorblättern (26) angeordneten ersten Außenrings (28) und auf der zur Rotationsachse (18) hinweisenden Innenseite des Rotors (21) mittels eines innen am Rotor (21) oder an den Rotorblättern (26) angeordneten Innenrings (32) gelagert ist/sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit einer im Wesentlichen senkrecht zur Windrichtung angeordneten Rotationsachse, einem sich um diese Rotationsachse drehenden ringförmigen Rotor sowie einer um die Rotationsachse drehbaren Windeinleiteinrichtung.
  • Eine derartige Windkraftanlage ist aus der DE 203 08 705 U1 bekannt. Dabei handelt es sich um eine Windkraftanlage mit vertikal angeordneter Windradachse, einer Windradabdeckung als Wetterschutz, einer Windfahne und zwei schwenkbaren Windleitbahnen. An der Abdeckung ist ein großes Vordach angebracht und die Windradabdeckung ist komplett mit einem Drehkranz über Pfeiler starr verbunden. Mit Hilfe der Windfahne stellt sich die Windradabdeckung gegen die Windrichtung ein.
  • Aus der DE 196 35 379 A1 ist eine Windkraftanlage mit einem Gerüst und einem in dem Gerüst gelagerten Windschaufelrad bekannt. Dabei ist in dem Bereich, in dem das zumindest eine Windschaufelrad mit Windkraft beaufschlagt ist, zumindest eine Windleiteinrichtung angeordnet.
  • Aus der GB 2 448 333 A ist eine durch ein Fluid angetriebene Turbine mit einer vertikalen Achse zur Erzeugung von Energie bekannt. Die Turbine umfasst einen Fuß und einen darauf angeordneten Rotor mit zwei sich vertikal erstreckenden hohlen Flügeln sowie einer Flüssigkeitsquelle und Mitteln, um die Flüssigkeit in die hohlen Flügel zu pumpen und ihr zu erlauben daraus abzufließen. Die abfließende Flüssigkeit kann durch Düsen austreten und dadurch ein Rotieren des Rotors verursachen. Die Turbine kann dadurch Energie speichern.
  • Aus der DE 11 2005 003 534 T5 ist ein Flügelrad-Windkraft-Wandler mit einer Windführungsvorrichtung bekannt, wobei die Windführungsvorrichtung an ihren beiden Enden mit Öffnungen versehen und als länglicher Hohlkörper ausgeführt ist. Die beiden Öffnungen sind als Windeintrittsöffnung bzw. Windaustrittsöffnung ausgeführt, wobei sich der Querschnitt von der Windeintrittsöffnung bis hin zur Windaustrittsöffnung verjüngt. Weiterhin ist ein Flügelrad vorgesehen, das in einer der Windaustrittsöffnung benachbarten Stelle angebracht ist und eine kreisförmige Unterscheibe aufweist, wobei das Flügelrad in der Mitte mit einer Mehrzahl von Windaufnahmeblättern versehen ist und wobei das Gewicht des Flügelrads gleichmäßig auf ein distales Ende des Außenrands einer Unterscheibe verteilbar ist. Weiterhin ist eine Drehwelle vorgesehen, die zylindrisch ausgeführt ist und das Flügelrad verbindet, um die Rotationsenergie nach außen auszugeben.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die aus der DE 203 08 705 U1 bekannte Windkraftanlage zu verbessern. Insbesondere soll die Effizienz der Windkraftanlage gesteigert werden.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patenanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 2 bis 38.
  • Erfindungsgemäß ist eine Windkraftanlage mit einer im Wesentlichen senkrecht zur Windrichtung angeordneten Rotationsachse, einem sich um diese Rotationsachse drehenden ringförmigen Rotor sowie mindestens einer Windeinleiteinrichtung vorgesehen. Die Rotationsachse ist dabei bevorzugt vertikal angeordnet. Der Rotor weist Rotorblätter auf. Die Windeinleiteinrichtung ist so ausgebildet, dass sie einen Wind einfängt und so auf die Rotorblätter leitet, dass der Wind die Rotorblätter im Wesentlichen rund um den Rotor, vorzugsweise in eine Drehrichtung des Rotors, mit dem Wind beaufschlagt und dadurch den Rotor in eine Drehbewegung versetzt oder eine bestehende Drehbewegung aufrechterhält. Durch diese Maßnahme wird vermieden, dass die Windenergie nur auf einer Seite der Rotationsachse des Rotors ausgenutzt wird, während sich der Rotor auf der dieser Seite gegenüberliegenden Seite entgegen einem Luftwiderstand drehen muss. Das Einfangen des Winds durch die Windeinleiteinrichtung kann durch kiemenartig angeordnete Luftleitflächen, insbesondere Luftleitbleche, erfolgen. Die Luftleitflächen können dabei im Verhältnis zum Rotor oberhalb, unterhalb, tangential und/oder in Bezug auf die Windrichtung frontal angeordnet sein. Um eine bessere Zugänglichkeit der Windkraftanlage für den Wind zu erreichen, kann diese erhöht, vorzugsweise auf Stelzen, insbesondere mindestens drei Stelzen, angeordnet sein.
  • Der Rotor oder die Rotorblätter des Rotors der erfindungsgemäßen Windkraftanlage ist/sind an der von der Rotationsachse wegweisenden Außenseite mittels eines außen am Rotor oder an den Rotorblättern angeordneten ersten Außenrings und auf der zur Rotationsachse hinweisenden Innenseite des Rotors mittels eines innen am Rotor oder an den Rotorblättern angeordneten Innenrings gelagert. Durch diesen Aufbau ist es möglich, einen Rotor in einer Größe, beispielsweise mit einem Rotordurchmesser von 20 m bis über 50 m, bereitzustellen, welche das Erbringen einer deutlich höheren elektrischen Leistung als mit herkömmlichen Windkraftanlagen ermöglicht. Diese Leistung kann bei der erfindungsgemäßen Windkraftanlage mit nur einem Generator oder wenigen Generatoren erbracht werden. Weiterhin ermöglicht es die erfindungsgemäße Windkraftanlage, diese Leistung auf einer geringeren Fläche zu erzeugen. Herkömmliche Windkraftanlagen sind im Gegensatz dazu nicht so effizient, weil sie pro Anlage jeweils einen Generator mit verhältnismäßig geringer Leistung benötigen und gleichzeitig eine Vielzahl derartiger Windkraftanlagen auf einer verhältnismäßig großen Fläche angeordnet werden muss, um eine gewünschte Gesamtleistung zu erreichen.
  • Der erste Außenring und/oder der Innenring der erfindungsgemäßen Windkraftanlage kann/können aus Segmenten zusammengesetzt sein. Dadurch ist der Aufwand der Herstellung derartiger Ringe verhältnismäßig gering.
  • Die bei einer herkömmlichen Windkraftanlage mit senkrechter Rotationsachse übliche zentrale Welle, mit welcher der Rotor fest verbunden ist und die üblicherweise der drehbaren Lagerung und der Kraftübertragung dient, kann bei der erfindungsgemäßen Windkraftanlage entfallen. Mit zunehmender Größe des Rotors würde der Aufwand für eine derartige Lagerung des Rotors so stark zunehmen, dass dadurch die Größe des Rotors beschränkt werden würde. Dies ist jedoch beim erfindungsgemäßen Rotor durch dessen Lagerung mittels Innen- und Außenringen nicht der Fall. Die Lagerung des Rotors bei der erfindungsgemäßen Windkraftanlage kann darüber hinaus so gestaltet sein, dass sie im Gegensatz zu der Lagerung mittels einer zentralen Welle ein geringes Auswandern des Rotormittelpunkts von der idealen Rotationsachse des Rotors toleriert. Ein solches Auswandern kann beispielsweise durch eine ungleichmäßige Beaufschlagung mit Wind verursacht werden. Vorzugsweise ist die Lagerung jedoch so gestaltet, dass der Rotor dann wieder in seine Idealposition zurückgedrückt wird.
  • Der Rotor, die Rotorblätter und die Windeinleiteinrichtung können so ausgebildet sein, dass der Wind nach dem Beaufschlagen der Rotorblätter über ein keine Rotorblätter aufweisendes Inneres des Rotors und/oder über eine Oberseite, Außenseite und/oder Unterseite abgeleitet wird.
  • Bevorzugt ist die Windeinleiteinrichtung, insbesondere mittels eines außen an der Windeinleiteinrichtung angeordneten zweiten Außenrings, um die Rotationsachse drehbar oder schwenkbar gelagert. Dadurch ist ein einfaches Ausrichten der Windeinleiteinrichtung möglich, um dadurch den Wind möglichst effizient auf den Rotor zu leiten.
  • Vorzugsweise weist die Windeinleiteinrichtung oder die Windkraftanlage eine Windfahne und/oder einen Stellmotor zum Ausrichten der Windeinleiteinrichtung entsprechend der Windrichtung auf. Bei der Windfahne handelt es sich um eine Fläche, welche um die Rotationsachse oder eine weitere Rotationsachse so drehbar montiert ist, dass sie sich, wie bei einem Wetterhahn, entsprechend der Windrichtung so ausrichtet, dass sie dem Wind den geringstmöglichen Widerstand entgegensetzt. Die Fläche kann beispielsweise durch ein Blech oder durch einen mit einem Gewebe bespannten Rahmen bereitgestellt werden. Die Windfahne kann direkt an der Windeinleiteinrichtung angebracht oder mechanisch, z. B. über einen Mitnehmer, damit verbunden sein. Dann kann sie die Windeinleiteinrichtung entsprechend der Windrichtung ausrichten. Da dies jedoch bei schwachem Wind oft nur ungenügend funktioniert, ist es vorteilhaft, wenn zusätzlich zu oder anstatt der Windfahne ein Stellmotor vorhanden ist, mit dem dann die Windeinleiteinrichtung ausgerichtet werden kann. Sofern ein Stellmotor vorhanden ist, ist vorzugsweise auch eine Windmesseinrichtung vorhanden, welche die Windrichtung und ggf. auch die Windstärke erfasst und den Stellmotor entsprechend der erfassten Windrichtung und ggf. Windstärke steuert. Bei der Windmesseinrichtung kann es sich auch um die Windfahne handeln, welche mit Sensoren zur Erfassung von deren Stellung usgestattet ist, so dass dadurch der Stellmotor in Abhängigkeit von der Stellung der Windfahne gesteuert werden kann.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn weiterhin eine, vorzugsweise um die Rotationsachse drehbare oder schwenkbare, Windausleiteinrichtung vorgesehen ist, durch welche der aus dem Rotor abgeleitete Wind in der Windrichtung aus der Windkraftanlage herausgeleitet werden kann. Die Windausleiteinrichtung kann mittels eines außen an der Windausleiteinrichtung angeordneten dritten Außenrings gelagert sein. Die Windausleiteinrichtung kann durch denselben Stellmotor oder dieselbe Windfahne ausgerichtet werden, welche auch die Windeinleiteinrichtung entsprechend der Windrichtung ausrichtet. Dies kann beispielsweise durch einen an der Windeinleiteinrichtung oder der Windfahne vorhandenen Mitnehmer erfolgen. Dadurch kann vermieden werden, dass der auszuleitende Wind entgegen dem außerhalb der Windkraftanlage herrschenden Wind ausgeleitet wird. Wenn die Ausleitung in Richtung des äußeren Winds erfolgt, wird die Effizienz der Anlage dadurch erhöht, dass am Austritt der Windausleiteinrichtung durch den außerhalb der Windkraftanlage herrschenden Wind ein Unterdruck entsteht und so der Wind aus der Windkraftanlage herausgesaugt wird. Es ist auch möglich, dass die Windausleiteinrichtung eine weitere Windfahne und/oder die Windausleiteinrichtung oder die Windkraftanlage einen weiteren Stellmotor zum Ausrichten der Windausleiteinrichtung entsprechend der Windrichtung aufweist.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Rotor durch die Windeinleiteinrichtung, die Windausleiteinrichtung oder eine zusätzlich vorhandene Abschirmeinrichtung vor einer direkten Beaufschlagung mit dem die Windkraftanlage umgehenden Wind abgeschirmt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Rotorblätter nur durch den durch die Windeinleiteinrichtung eingeleiteten Wind beaufschlagt und nicht durch zusätzlichen Wind gebremst werden. Die Effizienz der Windkraftanlage wird dadurch gesteigert. Weiterhin kann deren Sicherheit gesteigert werden, weil beispielsweise bei Starkwind ein Einleiten von Wind in die Windkraftanlage durch die Windeinleiteinrichtung reduziert oder sogar abgestellt werden kann. Es ist dadurch möglich, die in die Windkraftanlage eingeleitete Windmenge so zu steuern, dass eine Beschädigung, beispielsweise durch Sturm, Hagel oder sonstiges Unwetter, vermieden werden kann. Weiterhin kann die Anlage dadurch vor Verschmutzung geschützt werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der eingefangene Wind bevor er auf den Rotor geleitet wird, bevorzugt von der Windeinleiteinrichtung, in Teilwinde aufgeteilt, welche die Rotorblätter an verschiedenen Positionen des Rotors beaufschlagen. Dadurch kann eine im Wesentlichen gleichmäßige Beaufschlagung des Rotors mit Wind in seinem gesamten Umfang gewährleistet werden, weil dadurch der Tatsache Rechnung getragen werden kann, dass ein stark umgeleiteter Wind durch die Umleitung an Windenergie verliert. Ein stark umzuleitender Teilwind kann dabei einen größeren Anteil vom insgesamt eingeleiteten Wind darstellen als ein nahezu direkt auf den Rotor geleiteter Wind. Dadurch kann die Windkraftanlage auch bei einem starken Wind betrieben werden, ohne dass der Rotor dadurch Schaden nimmt, weil keine ungleichmäßige und sehr starke Beaufschlagung des Rotors an einer Stelle erfolgt. Die Belastung der gesamten Windkraftanlage kann dadurch deutlich verringert und ihre Effizienz wegen der möglichen Nutzung auch bei starkem Wind gesteigert werden. Die erfindungsgemäße Windkraftanlage kann bei Windverhältnissen betrieben werden, bei welchen herkömmliche Windkraftanlagen abgeschaltet werden müssen.
  • Bevorzugt sind die Rotorblätter bei der erfindungsgemäßen Windkraftanlage so ausgebildet oder montiert, dass ein Winkel der Rotorblätter zur Rotationsachse verstellbar ist. Dadurch ist eine weitere Anpassung an die Windverhältnisse und dadurch eine gesteigerte Effizienz der Windkraftanlage möglich, so dass die Windkraftanlage sowohl bei sehr schwachem als auch sehr starkem Wind noch effizient betrieben werden kann. Technisch kann die Verstellbarkeit beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Rotorblätter um radial im Rotor verlaufende Längsachsen der Rotorblätter schwenkbar montiert sind. Auf der Achse kann jeweils ein Zahnrad montiert sein, welches in eine sich mit dem Rotor mitdrehende Verzahnung in Form eines Zahnkranzes eingreift. Durch eine Veränderung der Stellung des Zahnkranzes im Verhältnis zum Rotor ändert sich dann auch die Stellung sämtlicher der Rotorblätter.
  • Die Windkraftanlage kann mindestens einen ersten Stromgenerator oder mindestens einen Kompressor aufweisen, welcher durch den Rotor angetrieben wird
  • Vorzugsweise ist der erste Außenring scheibenförmig ausgebildet und weist einen, insbesondere auf oder unter dem ersten Außenring, senkrecht dazu angeordneten ringförmig umlaufenden Kamm auf. Der erste Außenring ist zwischen einer Vielzahl von auf und unter dem ersten Außenring angeordneten ersten Rollen geführt. Der Kamm ist zwischen einer Vielzahl von auf der zur Rotationsachse hinweisenden Seite und der von der Rotationsachse wegweisenden Seite des Kamms angeordneten zweiten Rollen geführt. Die ersten Rollen und die zweiten Rollen sind in einer Vielzahl von Rollenhaltern drehbar angeordnet. Die Rollenhalter sind so gelagert, dass sie jeweils um eine Ruheposition herum schwingen können. Dadurch kann eine Lagerung eines großen Rotors mit technisch relativ einfachen Mitteln gewährleistet werden, weil der erste Außenring und insbesondere der erste Außenring mit dem Kamm, segmentweise aufgebaut werden kann. Der erste Außenring und der ringförmig umlaufende Kamm kann aus Segmenten zusammengesetzt sein. Der Kamm und der erste Außenring bzw. die den Kamm und den ersten Außenring bildenden Segmente können einstückig ausgebildet sein. Der Kamm kann aber auch separat von dem ersten Außenring an geordnet sein. Das Vorsehen einer Vielzahl von Rollenhaltern ermöglicht es, einzelne Rollenhalter bei Beschädigung oder zu Wartungszwecken auszutauschen, ohne dass dadurch der Betrieb der Anlage stark beeinträchtigt werden würde. Die Rollenhalter können beispielsweise durch Federn freischwingend aufgehängt sein und in ihrer Position gehalten werden, so dass diese ausgelenkt und durch Federzug und Federdruck wieder in ihre Ruheposition gedrängt werden können. Es ist auch möglich, dass der Rollenhalter in einer ersten Schiene geführt wird, innerhalb derer er in vertikaler Richtung um eine Ruheposition herum schwingen kann und dass diese erste Schiene in einer senkrecht zur ersten Schiene stehenden zweiten Schiene geführt ist, so dass diese um eine weitere Ruheposition herum in radialer Richtung schwingen kann. Zur Begrenzung der Schwingung können Puffer aus einem elastischen Material vorgesehen sein, die jeweils einen Anschlag bilden.
  • Der Innenring ist vorzugsweise scheibenförmig ausgebildet, wobei der Innenring zwischen einer Vielzahl von auf und unter dem Innenring angeordneten dritten Rollen geführt ist. Der Innenring kann einen, vorzugsweise auf oder unter dem Innenring, senkrecht dazu angeordneten ringförmig umlaufenden weiteren Kamm aufweisen, wobei der weitere Kamm zwischen einer Vielzahl von auf der zur Rotationsachse hinweisenden Seite und der von der Rotationsachse wegweisenden Seite des weiteren Kamms angeordneten vierten Rollen geführt ist. Die dritten und ggf. vierten Rollen sind in einer Vielzahl von weiteren Rollenhaltern drehbar angeordnet, wobei die weiteren Rollenhalter so gelagert sind, dass sie jeweils um eine weitere Ruheposition herum schwingen können. Der Innenring und der weitere Kamm können aus Segmenten zusammengesetzt sein. Der Innenring und der weitere Kamm bzw. die den Innenring und den weiteren Kamm bildenden Segmente können einstückig ausgebildet sein, so dass der weitere Kamm direkt mit dem Innenring verbunden ist. Die weiteren Rollenhalter ermöglichen in Kombination mit dem weiteren Kamm eine zusätzliche Stabilisierung der Position des Rotors um eine gewünschte Position herum. Auch die weiteren Rollenhalter lassen sich zur Reparatur oder zur Wartung ohne großen Aufwand und ohne eine starke Beeinträchtigung des Betriebs der Windkraftanlage austauschen. Die erfindungsgemäße Windkraftanlage ist damit sehr wartungs- und reparaturfreundlich.
  • Die Rollenhalter und/oder die weiteren Rollenhalter können durch Druck und/oder Zugfedern und/oder hydraulische und/oder pneumatische Federelemente in ihrer Ruheposition gehalten werden. Die hydraulischen und/oder pneumatischen Federelemente können während des Betriebs auch dynamisch geregelt werden, beispielweise indem Sensoren stets die Position des Rotors erfassen und bei einer Abweichung von der gewünschten Position durch eine entsprechende Regelung der Federelemente der Abweichung von dieser Position entgegenwirken.
  • Die Rollenhalter und/oder die weiteren Rollenhalter können anstatt der ersten, zweiten, dritten und vierten Rollen auch Kugeln zur Lagerung aufweisen. Eine solche Lagerung mittels Kugeln erlaubt beim Auftreten entsprechender Kräfte ein seitliches Auswandern des Rotors und eine Zurückdrängen des Rotors in seine Idealposition.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung weisen/weist der erste Außenring, der Innenring, der Kamm und/oder der weitere Kamm jeweils eine Verzahnung auf, in die mindestens ein Zahnrad eingreift, über welches der erste Stromgenerator oder Kompressor angetrieben wird. Durch diese Konstruktion braucht der erste Stromgenerator oder der Kompressor bzw. das damit verbundene Getriebe nicht so ausgestaltet zu sein, dass er/es durch das Gewicht des Rotors verursachte Kräfte aufnehmen muss. Diese Elemente der erfindungsgemäßen Windkraftanlage können daher einfacher und kostengünstiger aufgebaut sein.
  • Insbesondere ermöglicht die Bauweise der erfindungsgemäßen Windkraftanlage die Verwendung von Standardbauteilen für den ersten Stromgenerator, den Kompressor oder das ggf. mit dem ersten Stromgenerator oder Kompressor verbundenen Getriebe.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Stromgenerator so ausgebildet, dass er auch als Elektromotor betrieben werden kann, der über das Zahnrad den Rotor in eine Drehbewegung versetzen oder den sich drehenden Rotor bremsen kann. Alternativ kann mindestens ein Elektromotor vorhanden sein, der über ein weiteres Zahnrad in die Verzahnung eingreifen und den Rotor in eine Drehbewegung versetzen oder den sich drehenden Rotor bremsen kann. Ist bei schwachem Wind der durch die Lagerung des ersten Außenrings und des Innenrings bedingte Reibungswiderstand zu groß, um durch die vorhandene Windkraft überwunden zu werden, kann der Rotor durch den Elektromotor oder den als Elektromotor betriebenen ersten Stromgenerator in eine Drehbewegung versetzt und dadurch der anfängliche Reibungswiderstand überwunden werden. Die Drehbewegung des Rotors kann dann durch den schwachen Wind aufrechterhalten werden. Der erste Stromgenerator und/oder der Elektromotor kann ggf. auch eingesetzt werden, um den Rotor zu bremsen, sofern durch starken Wind eine zu hohe Drehzahl erreicht wird oder aus irgendwelchen Gründen eine Unwucht auftritt. Alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäße Windkraftanlage eine, insbesondere am ersten Außenring oder am Innenring angreifende, Bremse aufweisen, um die Drehbewegung des Rotors bei Bedarf bremsen oder stoppen zu können.
  • Vorzugsweise sind/ist der Elektromotor und/oder der Stromgenerator oder Kompressor am Rollenhalter und/oder weiteren Rollenhalter angeordnet. Dadurch vollziehen diese Bauteile jede Bewegung des Rotors und damit des Rollenhalters bzw. des weiteren Rollenhalters mit und es sind keine Maßnahmen erforderlich, um bei veränderlicher Position des Rotors eine ununterbrochene Kraftübertragung zum Elektromotor, ersten Stromgenerator oder Kompressors sicherzustellen. Eine Leitung, mit welcher durch den Kompressor komprimiertes Gas weitergeleitet wird, muss in diesem Fall flexibel sein. Derartige Leitungen sind im Stand der Technik bekannt.
  • Vorzugsweise ist an dem ersten Außenring oder dem Innenring ein Stellmotor zur Verstellung des Winkels zwischen mindestens einem der Rotorblätter und der Rotationsachse angeordnet.
  • Bevorzugt ist bei einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage mit mindestens einem Kompressor mindestens ein Druckgasspeicher vorgesehen, in welchen durch den mindestens einen Kompressor verdichtetes Gas, insbesondere Luft, bis zu dessen weiterer Verwendung geleitet wird. Verdichtetes Gas stellt eine günstige Speichermöglichkeit für die Windenergie dar. Die Windenergie kann so jederzeit abgerufen und verlustfrei gespeichert werden.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Windkraftanlage weist die Windkraftanlage einen turmartigen Aufbau auf. Mehrere der Rotoren und genauso viele der Windeinleiteinrichtungen sind dabei, vorzugsweise mit einer gemeinsamen Rotationsachse, übereinander angeordnet. Die Rotoren können dabei vollständig im Inneren des turmartigen Aufbaus angeordnet sein. Die Windeinleiteinrichtungen sind dann außen am turmartigen Aufbau angeordnet, um dort den Wind einzufangen und ins Innere des turmartigen Aufbaus und dort auf die Rotorblätter zu leiten. Es ist jedoch auch möglich, dass zumindest ein Teil der Rotoren auch außerhalb des turmartigen Aufbaus so angeordnet ist, dass beispielsweise die Rotorblätter außen um den turmartigen Aufbau herumlaufen. Eine Vorrichtung zur Lagerung des Innenrings kann dabei an einer Außenwand des turmartigen Aufbaus angeordnet sein.
  • Bei einem turmartigen Aufbau ist es möglich, eine Turmhöhe von bis zu 400 Metern mit etwa 30 außerhalb des turmartigen Aufbaus angeordneten Rotoren zu realisieren. Der Abstand zwischen den Rotoren kann dabei jeweils ca. zehn Meter betragen. Dabei wird zwischen den Rotoren eine laminare Luftströmung ermöglicht, welche eine effizientere Ausnutzung der Energie des Windes ermöglicht, als eine turbulente Luftströmung. Durch die beim Drehen übereinander angeordneter Rotoren in dem turmartigen Aufbau entstehenden Kräfte wird der turmartige Aufbau stabilisiert. Die stabilisierende Wirkung ist um so größer, je stärker der Wind und damit die Drehgeschwindigkeit der Rotoren ist.
  • Vorzugsweise sind bei einem turmartigen Aufbau auch genauso viele Windausleiteinrichtungen und/oder Abschirmungen wie Rotoren vorgesehen. Weiterhin können genauso viele erste Stromgeneratoren oder Kompressoren wie Rotoren vorgesehen sein. Sofern Kompressoren vorgesehen sind, ist es vorteilhaft, wenn für jeden der Kompressoren einer der Druckgasspeicher vorgesehen ist. Dadurch kann in einzelnen Druckgasspeichern ein im Bedarfsfall abrufbarer höherer Gasdruck realisiert werden als bei nur einem gemeinsamen Druckgasspeicher.
  • Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn mindestens einer der Druckgasspeicher gasleitend mit einer Gaseinlassseite von einem der Kompressoren verbunden ist. Dadurch kann der Kompressor bereits von einem anderen Kompressor vorkomprimiertes Gas weiter komprimieren, so dass dadurch ein höherer Druck aufgebaut werden kann, als wenn dieser Kompressor nicht vorkomprimiertes Gas komprimieren würde. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind mehrere Kompressoren und Druckgasspeicher so hintereinandergeschaltet, dass, abgesehen vom ersten Kompressor der Reihe, jeder der Kompressoren vorkomprimierte Luft weiter komprimiert. Dadurch kann ein sehr hoher Druck aufgebaut werden. Zur Zwischenspeicherung des komprimierten Gases kann mindestens ein weiterer Druckgasspeicher vorgesehen sein.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung kann das Gas um zumindest einen, vorzugsweise jeden, der Druckgasspeicher oder der weiteren Druckgasspeicher durch eine dazu jeweils zusätzlich vorhandene Bypass-Leitung mit dazu gehörendem Ventil herumgeführt werden. Dadurch kann der Druckgasspeicher, um den das Gas herumgeführt wird, beispielsweise zu Wartungs- oder Reparaturzwecken, aus dem System entnommen werden, ohne dass das restliche System in dieser Zeit außer Betrieb genommen werden muss.
  • Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Strängen vorgesehen, die jeweils von einer Mehrzahl der Druckgasspeicher oder einer Mehrzahl der Druckgasspeicher und der weiteren Druckgasspeicher gebildet sind, wobei die Druckgasspeicher oder die Druckgasspeicher und die weiteren Druckgasspeicher eines Strangs in Reihe gasleitend miteinander verbunden sind. ”In Reihe” bedeutet dabei, dass jeder der Druckgasspeicher und der weiteren Druckgasspeicher an einer Gaseinlassseite nur mit einem der Kompressoren oder einem anderen der Druckgasspeicher oder der weiteren Druckgasspeicher gasleitend verbunden ist und an einer Gasauslassseite nur mit einem anderen der Kompressoren oder einem weiteren der Druckgasspeicher oder der weiteren Druckgasspeicher oder direkt oder indirekt mit einem Sammelbehälter gasleitend verbunden ist. Weitere gasleitende Verbindungen sind in den Strängen und zwischen den Strängen nicht vorgesehen.
  • Vorzugsweise wird durch das unter Druck stehende Gas, welches in dem Druckgasspeicher oder dem weiteren Druckgasspeicher gespeichert ist, direkt oder über eine Sammelleitung und/oder über einen Sammelbehälter ein zweiter Stromgenerator angetrieben. Bei der Sammelleitung kann es sich um eine Leitung handeln, welche gasleitend mit mehreren der Druckgasspeicher und/oder mehreren der weiteren Druckgasspeicher verbunden ist. Die Sammelleitung kann in den Sammelbehälter münden. Vorteilhaft ist, dass durch die Speicherung der Windenergie durch unter Druck stehendes Gas unabhängig davon Strom erzeugt werden kann, ob gerade Wind vorhanden ist oder nicht. Weiterhin kann dadurch, die Leistung des zweiten Stromgenerators unabhängig von einer schwankenden Windstärke konstant gehalten werden. Durch Nutzung oder Erzeugung von Temperaturunterschieden zwischen den Druckgasspeichern kann in dem Druckgasspeicher, in dessen Richtung sämtliche der Ventile das Gas passieren lassen, ein höherer Druck als in den anderen Druckgasspeichern erzeugt werden. Dadurch kann von diesem Druckgasspeicher kurzfristig mehr Leistung abgerufen werden, als von den anderen Druckgasspeichern. Um eine möglichst hohe Energieeffizienz zu erreichen erfolgt nur eine geringe Erwärmung bzw. Abkühlung benachbarter Druckgasspeicher. Wenn eine Vielzahl der Reihen der Druckerspeicher vorgesehen ist, stellen diese einen großen Energiespeicher dar. Bei Windmangel können die Druckgasspeicher in einer durch den jeweiligen Gasdruck vorgegebenen Reihenfolge entleert werden, wobei der Druckgasspeicher mit dem höchsten Druck zuerst entleert wird. Gleichzeitig kann in Druckgasspeichern, in denen ein niedrigerer Gasdruck herrscht weiterhin Gasdruck aufgebaut werden.
  • Sind elektrisch steuerbare Ventile vorgesehen, kann deren Steuerung automatisch erfolgen. Auch die Erwärmung bzw. Abkühlung benachbarter Druckgasspeicher kann automatisch gesteuert werden. Beispielsweise können benachbarte Druckgasspeicher automatisch erwärmt bzw. abgekühlt werden bis Drucksensoren in diesen Druckgasspeichern das Erreichen einer vorgegebenen Druckdifferenz messen. Durch das Erreichen der Druckdifferenz wird ein Öffnen des Ventils und dadurch ein Druckausgleich ausgelöst.
  • Bei schwankender Windstärke mit kurzfristig sehr starkem Wind hat das beschriebene System den Vorteil, dass durch die Reihe der Druckgasspeicher ein großer Puffer zur Verfügung steht, der auch einen sich schnell aufbauenden großen Gasdruck aufnehmen kann, sodass die durch den starken Wind bereitgestellte Energie nicht verloren geht.
  • Der zweite Stromgenerator kann durch das unter Druck stehende Gas mittels einer Druckgas-Turbine, eines Druckgas-Kolbenmotors oder eines weiteren Rotors mit außen angeordneten Düsen, die beim Ausstoßen des Gases einen Rückstoß erzeugen und den weiteren Rotor dadurch in eine Drehbewegung versetzen oder eine bestehende Drehbewegung aufrechterhalten, angetrieben werden. Der weitere Rotor kann dabei ebenso wie der Rotor an der Außenseite mittels eines vierten Außenrings und auf der zu dessen Rotationsachse hinweisenden Innenseite mittels eines weiteren Innenrings gelagert sein. Das Gas kann zentral über ein, insbesondere ölgespeistes, Drucklager in den weiteren Rotor eingeleitet werden. Die außen am weiteren Rotor angeordneten Düsen können dadurch mit dem unter Druck stehenden Gas versorgt werden, während das Drucklager gleichzeitig den weiteren Rotor reibungsarm lagert. Die Düsen des weiteren Rotors können etwa 10 m vom Mittelpunkt des weiteren Rotors entfernt sein.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Windkraftanlage kann an mindestens einen, vorzugsweise an jeden, vorhandenen Kompressor oder ersten Stromgenerator ein weiterer Kompressor oder dritter Stromgenerator angekoppelt werden. ”Angekopppelt” bedeutet dabei, dass von dem Rotor, welcher bereits den Kompressor oder ersten Stromgenerator antreibt, jeweils eine kraftschlüssige Verbindung zum weiteren Kompressor oder dritten Stromgenerator hergestellt wird, so dass der weitere Kompressor oder dritte Stromgenerator ebenfalls durch diesen Rotor angetrieben wird. Dadurch kann bei einem Überangebot an Wind die Drehzahl des Rotors verringert werden. Dies ermöglicht auch die Ausnutzung der Energie von Wind zur Stromerzeugung, der so stark ist, dass übliche Windkraftanlagen dabei abgeschaltet werden müssen.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist zumindest ein Teil der Rotorblätter jeweils einen Flüssigkeitsbehälter auf, der mit Flüssigkeit gefüllt werden kann. Flüssigkeit kann aus einem Vorratsbehälter oder einer an ein Leitungsnetz angeschlossenen Wasserleitung in den Flüssigkeitsbehälter gefüllt werden. Dadurch kann die Schwungmasse des Rotors und damit die in dem sich drehenden Rotor gespeicherte kinetische Energie erhöht werden. Diese Maßnahme ist insbesondere bei stark schwankendem Windaufkommen vorteilhaft, um auch bei sich zwischendurch abschwächenden Winden eine gleichmäßige Rotordrehzahl zu erreichen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird ein bei einem turmartigen Aufbau in der Windkraftanlage durch einen Kamineffekt entstehender Luftstrom zum Antrieb mindestens eines zusätzlichen Rotorblätter aufweisenden Rotors, der seinerseits einen vierten Stromgenerator oder zusätzlichen Kompressor antreibt, genutzt. Die Kaminwirkung kann, dabei durch das Gasansaugen der bereits vorhandenen Kompressoren und durch den Gasausstoß der Druckgas-Turbine, des Druckgas-Kolbenmotors oder des weiteren Rotors mit Düsen am Fuß des turmartigen Aufbaus sowie durch den Druckunterschied zwischen dem unteren und dem oberen Ende des turmartigen Aufbaus bewirkt werden. Der vom vierten Stromgenerator erzeugte Strom kann zur Deckung eines Eigenenergiebedarfs der erfindungsgemäßen Windkraftanlage genutzt werden.
  • Vorzugsweise ist mindestens einer der Druckgasspeicher oder der weiteren Druckgasspeicher in Kompartimente unterteilt, die jeweils gasleitend über ein weiteres Ventil miteinander verbunden sind. Dabei ist das weitere Ventil entweder ein elektrisch steuerbares Ventil oder es ist als Einwegeventil ausgebildet, das unter Druck stehendes Gas nur in Richtung des geringeren Gasdrucks passieren lässt. Bei Vorhandensein mehrerer als Einwegeventil ausgebildeter weiterer Ventile lassen sämtliche dieser weiteren Ventile das Gas nur in Richtung eines der Kompartimente passieren. Das Kompartiment, in dessen Richtung das Gas transportiert und in welchem der höchste Druck aufgebaut werden kann, kann an einem Ende des Druckgasspeichers angeordnet sein. Dabei wird in dieses Kompartiment nur von einer Seite her Gas eingeleitet.
  • Mindestens eines der Kompartimente weist eine Vorrichtung zum Heizen oder Kühlen oder zum abwechselnden Heizen und Kühlen des darin enthaltenen Gases, insbesondere ein Peltierelement, auf. Dadurch kann der Druck in einem der Kompartimente ohne mechanische Mittel verändert werden. Durch Erhöhen des Drucks in einem der Kompartimente mittels Temperaturerhöhung ist ein Transport von Gas durch das weitere Ventil in ein anderes der Kompartimente, in welchem ein geringerer Gasdruck herrscht, möglich. Durch das Kühlen des in einem der Kompartimente enthaltenen Gases kann dessen Druck verringert werden. Auch dadurch kann der Druck zwischen zwei benachbarten Kompartimenten so verändert werden, dass durch das weitere Ventil ein Gastransport stattfindet. Nach Erreichen eines Druckausgleichs zwischen zwei benachbarten Kompartimenten wird das weitere Ventil wieder geschlossen oder es schließt, falls es als Einwegeventil ausgebildet ist, selbstständig. Anschließend kann zwischen dem Kompartiment, in welches auf diese Weise Gas transportiert worden ist, und einem weiteren benachbarten Kompartiment des Druckgasspeichers wiederum durch Erzeugen einer Temperaturdifferenz ein solcher Druckunterschied erzeugt werden, dass dadurch ein Gastransport und ein Druckaufbau erfolgt. Durch eine Vielzahl von Kompartimenten in einer Reihe kann so langsam und mit relativ geringem Energieaufwand unter relativ hohem Druck stehendes Gas zum Antrieb des zweiten Stromgenerators bereitgestellt werden. Dadurch kann die Effizienz der Windkraftanlage gesteigert werden. Besonders effizient kann eine solche Anlage arbeiten, wenn zum Heizen des in einem der Kompartimente enthaltenen Gases Sonneneinstrahlung ausgenutzt wird, beispielsweise indem in Sonnenkollektoren gesammelte Wärme jeweils zu unterschiedlichen der Kompartimente geleitet wird.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele sowie der Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Teilschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage mit einer Windeinleiteinrichtung, einem Rotor und einer Windausleiteinrichtung,
  • 2 eine schematische Darstellung des in 1 dargestellten Rotors der Windkraftanlage in Aufsicht,
  • 3 eine schematische Darstellung der Lagerung des Rotors mittels des ersten Außenrings in Aufsicht,
  • 4 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts der in 3 dargestellten Lagerung, wobei der Schnitt entlang der Linie A-A geführt ist,
  • 5 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts der Lagerung des Rotors mittels des Innenrings der erfindungsgemäßen Windkraftanlage,
  • 6a schematische Darstellungen einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage mit mehreren Rotoren, mehreren hintereinandergeschalteten Kompressoren, Druckgasspeichern und weiteren Druckgasspeichern, einer Sammelleitung, einem Sammelbehälter und einem Stromgenerator,
  • 6b eine schematische Schnittdarstellung eines Kompartimente aufweisenden Druckgasspeichers,
  • 7a eine schematische Darstellung eines Sammelbehälters, eines weiteren Rotors mit außen angeordneten Düsen zur Erzeugung eines Rückstoßes, eines Getriebes und eines Stromgenerators,
  • 7b eine schematische Teilschnittdarstellung eines Ausschnitts aus 7a mit im Sammelbehälter angeordnetem gasdichten Lager des weiteren Rotors,
  • 7c eine schematische Darstellung des weiteren Rotors in Aufsicht und
  • 8 eine schematische Teilschnittdarstellung einer turmartig aufgebauten erfindungsgemäßen Windkraftanlage.
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Windkraftanlage mit einem zentralen Turm 10 sowie einer Windeinleiteinrichtung 12 mit einer Windfahne 14 sowie darauf angeordneten Windeinleitkiemen 16. Die Windeinleiteinrichtung 12 ist drehbar um die Rotationsachse 18 in hier nicht dargestellten Lagern angeordnet. Die Windeinleiteinrichtung 12 schützt den Rotor 21 auch vor die Windkraftanlage umgebendem Wind 22. Weiterhin sind ein dem Schutz vor Verschmutzung und Regen dienender Schutzring 19 und eine mit der Windeinleiteinrichtung 12 verbundene Windausleiteinrichtung 20 vorhanden, welche den vom Rotor 21 abgeleiteten Wind 22 über Windausleitkiemen 24 in Windrichtung ausleitet. Durch das Ausleiten des Windes 22 in Windrichtung wird durch den außen an der Windeinleiteinrichtung 12 entlangströmenden Wind 22 im Inneren der Windkraftanlage ein Sog erzeugt, welcher die Ausnutzung der Windkraft weiter unterstützt. Der Rotor 21 weist einen ersten Außenring 28 mit einem senkrecht dazu angeordneten Kamm 30 und einen Innenring 32 mit einem senkrecht dazu angeordneten weiteren Kamm 34 auf.
  • 2 zeigt den Rotor mit den Rotorblättern 26, dem ersten Außenring 28, dem senkrecht dazu unterhalb des ersten Außenrings 28 angeordneten Kamm 30, dem Innenring 32 und dem senkrecht dazu unterhalb des Innenrings 32 angeordneten weiteren Kamm 34 in Aufsicht. Die Pfeile stellen den Wind 22 außerhalb des Rotors 21 sowie den durch die Windeinleiteinrichtung 12 umgeleiteten Wind 22, wie er auf die Rotorblätter 26 trifft, dar.
  • Im Betrieb wird die Windeinleiteinrichtung 12 durch den auf die Windfahne 14 treffenden Wind 22 so ausgerichtet, dass der Wind 22 durch die Windeinleitkiemen 16 eingefangen wird. Der Wind 22 wird in der Windeinleiteinrichtung 12 aufgeteilt und so umgeleitet, dass er die Rotorblätter 26 im Wesentlichen rund um den Rotor 21 von der Oberseite her in Drehrichtung des Rotors 21 mit Wind 22 beaufschlagt und dadurch den Rotor 21 in eine Drehbewegung versetzt oder eine bestehende Drehbewegung aufrechterhält. Das Beaufschlagen der Rotorblätter 26 des Rotors 21 mit Wind 22 und die Richtung der Beaufschlagung ist in 2 durch die den Wind 22 darstellenden Strömungspfeile verdeutlicht. Nach Beaufschlagen der Rotorblätter 26 tritt der Wind 22 auf der Unterseite des Rotors 21 aus und wird von der Windausleiteinrichtung 20 aus der erfindungsgemäßen Windkraftanlage ausgeleitet.
  • 3 zeigt die Lagerung der Rotorblätter 26 mittels des Außenrings 28. Auf dem Außenring 28 befinden sich Stellmotoren 36 zum Verstellen der Neigung der Rotorblätter 26. Der Außenring 28 ist zwischen oberhalb und unterhalb des Außenrings 28 angeordneten ersten Rollen 38 geführt. Auf der Unterseite des Außenrings 28 ist ein senkrecht zum Ring rundum verlaufender Kamm 30 angeordnet. Der Kamm 30 ist zwischen zweiten Rollen 40 geführt. Die ersten Rollen 38 und die zweiten Rollen 40 sind am Rollenhalter 42 angeordnet. Der Rollenhalter 42 ist seinerseits im Rollenhalterlager 44 um eine Ruheposition herum schwingbar gelagert. Der Außenring 28 ist zwischen auf und unter dem Außenring 28 angeordneten ersten Rollen 38 geführt. Der Kamm 30 ist zwischen zweiten Rollen 40 geführt, die auf der zu der Rotationsachse 18 hinweisenden Seite und der von der Rotationsachse 18 wegweisenden Seite des Kamms 30 angeordnet sind. Die ersten Rollen 38 und die zweiten Rollen 40 sind in einer Vielzahl von Rollenhaltern 42 drehbar angeordnet. Die Rollenhalter 42 sind jeweils in einem Rollenhalterlager 44 vertikal schwingbar zwischen Zug- und Druckfedern angeordnet. Zur Verminderung der Reibung in dem Rollenhalterlager 44 können darin zusätzliche Rollen oder Gleitlager vorgesehen sein. Das Rollenhalterlager 44 ist mittels weiterer Zug- und Druckfedern radial schwingbar gelagert. Auch dazu können zusätzliche Rollen oder Gleitlager zur Verminderung der Reibung vorgesehen sein. Die Rollenhalter 44 sind rings um den Rotor 21 angeordnet, so dass der Rotor 21 dadurch sowohl radial als auch vertikal in einer Ruheposition gehalten wird. Die möglichen Schwingungen können hydraulisch und/oder pneumatisch gedämpft sein. Anstatt der Zug- und Druckfedern kann auch durch eine hydraulische und/oder pneumatische Regelung ein Ausschwingen von einer Ruheposition und ein Rückkehren in diese Ruheposition ermöglicht werden.
  • 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der in 3 dargestellten Lagerung, wobei der Schnitt entlang der Linie A-A geführt ist. Der Außenring 28 ist zwischen den ersten Rollen 38 und der Kamm 30 zwischen den zweiten Rollen 40 geführt. Die ersten Rollen 38 und die zweiten Rollen 40 sind jeweils drehbar in dem Rollenhalter 42 gelagert. Der Kamm 30 weist auf seiner Außenseite einen Zahnkranz 41 auf. In den Zahnkranz 41 greift ein Zahnrad 43 ein, welches über eine Welle von einem auf dem Rollenhalter 42 angeordneten Elektromotor 45 angetrieben werden kann. Eine vom Elektromotor 45 bewirkte Drehbewegung des Zahnrades 43 versetzt über den Zahnkranz 41 den Rotor 21 in eine Drehbewegung und kann dadurch helfen, den beim Einsetzen der Drehung des Rotors 21 vorhandenen Reibungswiderstand zu überwinden. Der Rollenhalter 42 ist in dem Rollenhalterlager 44 mittels der ersten gedämpften Federn 46 vertikal schwingbar gelagert. Zur Verminderung der Reibung bei der Schwingung ist ein erstes Rollenlager 50 vorgesehen. Das Rollenhalterlager 44 ist zwischen den zweiten gedämpften Federn 48 schwingbar gelagert. Zur Verminderung der Reibung bei der Schwingung sind hier ein zweites Rollenlager 52 und ein drittes Rollenlager 54 vorgesehen. Zur Begrenzung des radialen Ausschwingens ist ein erster Puffer 56 vorgesehen. Der Rotor 21 ist über eine Vielzahl von Rollenhaltern 42 und Rollenhalterlagern 44 auf einer Plattform 58 angeordnet.
  • Die Rotorblätter 26 sind zwischen dem Innenring 32 und dem Außenring 28 schwenkbar gelagert und in einer durch einen an dem Außenring angeordneten Stellmotor 36 eingestellten Position fixiert.
  • 5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der Lagerung des Rotors 21 mittels eines Innenrings 32, die im Prinzip analog zu der Lagerung mittels des Außenrings 28 aufgebaut ist. Der Innenring 32 ist scheibenförmig ausgebildet. Auf der Unterseite des Innenrings 32 ist senkrecht dazu ein ringförmig umlaufender weiterer Kamm 34 vorgesehen. Der Innenring 32 ist zwischen auf und unter dem Innenring 32 angeordneten dritten Rollen 62 geführt. Der weitere Kamm 34 ist zwischen vierten Rollen 64 geführt, die auf der zur Rotationsachse 18 hinweisenden Seite und der von der Rotationsachse 18 wegweisenden Seite des weiteren Kamms 34 angeordnet sind. Die dritten Rollen 62 und vierten Rollen 64 sind in einer Vielzahl weiterer Rollenhalter 66 drehbar angeordnet. Die weiteren Rollenhalter 66 sind so gelagert, dass sie jeweils um eine weitere Ruheposition herum schwingen können. Die vertikale und die radiale Schwingung wird dabei durch dritte gedämpfte Federn 68 und vierte gedämpfte Federn 70 gewährleistet. Zur Verminderung der Reibung bei der Schwingung sind ein viertes Rollenlager 80, ein fünftes Rollenlager 82 und ein sechstes Rollenlager 84 vorgesehen. Weiterhin ist ein zweiter Puffer 72 zur Begrenzung der radialen Schwingung vorgesehen.
  • Der weitere Kamm 34 weist auf seiner Innenseite einen weiteren Zahnkranz 74 auf. In den weiteren Zahnkranz 74 greift ein weiteres Zahnrad 76 ein, welches über eine Welle mit einem auf dem weiteren Rollenhalter 66 angeordneten Kompressor 78 verbunden ist. Eine Drehbewegung des weiteren Zahnkranzes 74 bewirkt eine Drehbewegung des weiteren Zahnrads 76 und der Welle, durch welche der Kompressor 78 angetrieben wird. Der Kompressor ist über eine hier nicht dargestellte flexible Druckleitung mit einem Druckgasspeicher 86 verbunden. Die Anordnung des Kompressors 78 am weiteren Rollenhalter 66 hat den Vorteil, dass der Kompressor 78 sämtliche Auslenkungen des Rotors 21 aus seiner zentrierten Position mitmacht und dadurch kein komplizierter, die Auslenkungen ausgleichender Kraftübertragungsmechanismus erforderlich ist. Durch die schwingbare Lagerung des Rotors 21 wird erreicht, dass temperaturbedingte Maßänderungen der verwendeten Materialien, Toleranzen und durch den Wind 22 einwirkende Kräfte so ausgeglichen werden, dass kein Bauteil der Windkraftanlage dadurch. Schaden nimmt. Der Rotor ist über eine Vielzahl von Rollenhaltern 42, Rollenhalterlagern 44, weiteren Rollenhaltern 66 und weiteren Rollenhalterlagern 67 auf einer Plattform 58 an der Außenseite einer Außenwand 60 des Turms 10 rings um den Turm 10 herum montiert.
  • 6a zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage mit turmartigen Aufbau. Dargestellt ist die Außenwand 60 des Turms 10 mit der untersten und der obersten Plattform 58. Dazwischenliegende Plattformen sind nicht dargestellt. Jede Plattform 58 trägt einen der Rotoren 21 der erfindungsgemäßen Windkraftanlage. An jedem der Rotoren 21 sind eine Vielzahl von durch die Rotoren 21 angetriebenen Kompressoren 78 vorgesehen. Einer der Kompressoren 78 ist jeweils dargestellt. Weitere Kompressoren 78 sind nur gestrichelt angedeutet. Der Kompressor 78 der untersten Ebene weist eine Ansaugöffnung 88 auf. Die von diesem Kompressor komprimierte Luft wird über eine Druckgasleitung 90 in einen Druckgasspeicher 86 gepumpt. Die komprimierte Luft wird über eine Druckgasleitung 90 einem Kompressor 78 auf der darüber. liegenden Plattform 58 zugeführt, welcher die komprimierte Luft weiter verdichtet und in einen weiteren hier nicht dargestellten Druckgasspeicher 86 pumpt. Auf der obersten Plattform 58 wird dem Kompressor 78 bereits relativ hochkomprimierte Luft zugeführt, welche diese weiter verdichtet und in den letzten Druckgasspeicher 86 dieser Reihe von Kompressoren 78 und Druckgasspeichern 86 pumpt. Von diesem Druckgasspeicher 86 wird die komprimierte Luft über eine Druckgasleitung 90 in weitere Druckgasspeicher 94 zur Zwischenspeicherung geleitet. Jeder Druckgasspeicher 86 und weiterer Druckgasspeicher 94 kann durch eine Bypass-Leitung 96 umgangen werden. Dazu ist in Richtung der strömenden Luft jeweils vor und nach jedem Druckgasspeicher 86 bzw. weiteren Druckgasspeicher 94 jeweils ein Absperrventil 92 vorgesehen. Jeder Druckgasspeicher 86 und jeder weitere Druckgasspeicher 94 kann durch Absperren der Absperrventile 92 und Umgehung über die Bypass-Leitung 96 zu Wartungszwecken ausgebaut oder ausgetauscht werden, ohne dass der Betrieb der erfindungsgemäßen Windkraftanlage dazu unterbrochen werden müsste. Im Normalbetrieb sind die in jeder der Bypass-Leitungen 96 vorgesehenen Absperrventile 92 geschlossen, während sie zur Umgehung der Druckgasspeicher 86 und weiteren Druckgasspeicher 94 geöffnet werden. Bei dem turmartigen Aufbau sind jeweils übereinanderliegende Kompressoren 78 und Druckgasspeicher 86 in Reihe geschaltet und für jeden dieser Reihen ist auf jeder Plattform 58 jeweils ein weiterer Druckgasspeicher 94 zur Zwischenspeicherung der Luft vorgesehen. Von den weiteren Druckgasspeichern 94 gelangt die komprimierte Luft über Gasleitungen 90 in eine Sammelleitung 98 und von dieser in den Sammelbehälter 100. Aus Sicherheitsgründen kann der Sammelbehälter 100 eine abgerundete Form aufweisen und beispielsweise halbkugelförmig ausgebildet sein. Der Sammelbehälter 100 kann aus Stahl oder Stahlbeton bestehen.
  • Von dem Sammelbehälter 100 wird die Luft in einen weiteren Rotor 102 mit außen angeordneten Düsen 103, die beim Ausstoßen der unter Druck stehenden Luft einen Rückstoß erzeugen und den Rotor dadurch in eine Drehbewegung versetzen und die Drehbewegung aufrechterhalten, geleitet. Der weitere Rotor 102 ist über einen weiteren Außenring 104 mit einem zusätzlichen Kamm 105 gelagert. Der weitere Rotor 102 treibt über ein zwischengeschaltetes Getriebe 106 einen Stromgenerator 108 an. Durch die Speicherung der Druckluft ist eine Stromerzeugung unabhängig davon möglich, ob gerade Wind zur Verfügung steht oder nicht.
  • Die auf jeder der Plattformen 58 vorhandenen Kompressoren 78 und weiteren Kompressoren 78 können je nach vorhandener Windstärke an- oder abgekoppelt werden. Dadurch kann die Windkraftanlage in folgenden Zuständen betrieben werden:
    • – Bei Starkwind sind sämtliche Kompressoren 78 angekoppelt und pumpen Luft in die Druckgasspeicher 86.
    • – Bei mittlerer Windstärke ist nur ein Teil der Kompressoren 78 angekoppelt und pumpen Luft in die gasleitend damit verbundenen Druckgasspeicher 86.
    • – Bei schwachem Wind sind nur wenige Kompressoren 78 angekoppelt und pumpen Luft in die gasleitend damit verbundenen Druckgasspeicher 86.
    • – Bei sehr schwachem Wind oder kurzfristiger Windstille sind keine Kompressoren 78 angekoppelt und die Rotoren 21 werden, sofern es erforderlich ist, durch die Elektromotoren 45 auf geringer Drehzahl gehalten, so dass zum Anfahren der Rotoren 21 kein Reibungswiderstand überwunden werden muss.
  • Der in 6b dargestellte Druckgasspeicher 86 weist sieben Kompartimente 110 auf. Es können aber auch mehr oder weniger Kompartimente vorgesehen sein. Ein solcher Druckgasspeicher 86 kann anstelle von mindestens einem der Druckgasspeicher 86 oder der weiteren Druckgasspeicher 94 eingesetzt werden.
  • Ein solcher Druckgasspeicher 86 kann auch jeden der Druckgasspeicher 86 oder der weiteren Druckgasspeicher 94 ersetzen. Er kann aus einem Stahlzylinder bestehen, welcher beispielsweise fünf bis acht Meter lang sein und einen Durchmesser von 0,5 bis 1 Meter aufweisen kann. Vor und nach dem Druckgasspeicher, ist jeweils ein Absperrventil 92 vorgesehen. Jedes der Kompartimente 110 ist mit einer Druckmesseinrichtung 112 ausgestattet. Jedes der Kompartimente 110 ist darüber hinaus an einem Gaseinlass und einem Gasauslass, welcher sich entweder zwischen zwei der Kompartimente 110 oder am Übergang zur Druckgasleitung 90 befindet, mit einem Einwegeventil 114 ausgestattet. Sämtliche Einwegeventile 114 lassen das Gas bzw. die Luft nur in eine für alle der Einwegeventile 114 gleiche Richtung passieren. Die Einwegeventile 114 können entweder elektronisch gesteuert sein oder rein mechanisch funktionieren.
  • In jedem der Kompartimente 110 ist ein hier nicht dargestelltes Mittel zum geregelten Heizen und/oder Kühlen der darin enthaltenden Luft bzw. des darin enthaltenen Gases, zum Beispiel ein Peltierelement, enthalten. Durch Erzeugen einer Temperaturdifferenz zwischen benachbarten Kompartimenten 110 kann dadurch ein Gastransport durch das Einwegeventil 114 hindurch von einem Kompartiment 110 in das nächste und so allmählich auch ein Druckaufbau erfolgen. Die Funktion des in 6b dargestellten Druckgasspeichers ist wie folgt: Ausgehend von einer einheitlichen Temperatur in benachbarten Kompartimenten 110 wird in einem Kompartiment 110, z. B. dem ersten Kompartiment 110, eine Temperatur leicht erhöht und/oder im nachfolgenden Kompartiment 110, z. B. dem zweiten Kompartiment 110, leicht reduziert. Dadurch wird ein Druckunterschied zwischen beiden Kompartimenten 110 erzeugt. Durch Öffnen des Einwegeventils 114 wird ein Druckausgleich bewirkt. Beim Öffnen des Einwegeventils 114 wird das Heizen bzw. Kühlen beendet. Nach Erreichen des Druckausgleichs schließt das Einwegeventil 114 selbstständig. Anschließend wird zwischen dem nachfolgenden Kompartiment 110 und einem diesem Kompartiment 110 nachfolgenden Kompartiment 110, z. B. dem dritten Kompartiment 110, wiederum ein Druckunterschied erzeugt und die Luft bzw. das Gas anschließend durch Druckausgleich weitergeleitet. Dadurch kann der Druck in kleinen Stufen unabhängig vom Vorhandensein von Wind 22 erhöht werden.
  • 7a zeigt den bereits in 6a dargestellten Sammelbehälter 100, den weiteren Rotor 102 mit außen angeordneten Düsen 103, dem weiteren Außenring 104 und dem zusätzlichen Kamm 105 zur Lagerung des weiteren Rotors 102, das Getriebe 106 und den 3-Phasen-Stromgenerator 108. In diesen weiteren Rotor 102 wird die unter Druck stehende Luft zentral eingespeist, welche dann durch die außen am weiteren Rotor 102 angeordnete Düsen 103 austritt und dabei einen eine Drehbewegung des weiteren Rotors 102 bewirkenden Rückstoß erzeugt.
  • 7b zeigt den Sammelbehälter 100 mit einem darin angeordneten ölgespeisten drehbaren gasdichten Drucklager, durch welches die Luft in den weiteren Rotor 102 übertritt. Der weitere Rotor 102 ist über ein Getriebe mit dem 3-Phasen-Stromgenerator 108 verbunden. Das Drucklager besteht aus einem stationären Lagerring 116, auf welchem drehbar verzahnt ein Druckaufnahmekörper 118 gelagert ist. In den Zwischenraum zwischen dem Lagerring 116 und dem Druckaufnahmekörper 118 mündet mindestens eine Öldruckleitung 120. Beim Betrieb wird permanent Öl 121 mittels der Ölpumpe 122 mit hohem Druck in diesen Zwischenraum gepumpt und dadurch eine Gasabdichtung bei gleichzeitig reibungsarmer Lagerung bewirkt. Das Öl 121 fließt über die Ölrückflussleitung 124 zurück in den Öltank 126. Die Luft entweicht aus dem Sammelbehälter 100 über eine Hohlachse 128 in einen hier teilweise im Schnitt dargestellten Sammelraum 130 in der Mitte des weiteren Rotors 102, von dem aus jeweils eine weitere Druckgasleitung 132 zu jeder der Düsen 103 führt.
  • 7c zeigt den in 7b dargestellten weiteren Rotor 102 in einer Aufsicht auf einen Schnitt entlang der in 7b gezeigten Linie B-B. Dabei ist deutlich der außen umlaufende weitere Außenring 104 mit dem zusätzlichen Kamm 105 zu sehen, welcher eine Lagerung des weiteren Rotors 102 mit in Rollenhaltern gelagerten Rollenlagern in ähnlicher Weise wie beim Rotor 21 ermöglicht. Die die Düsen 103 tragenden weiteren Druckgasleitungen 132 sind zur Stabilisierung mit Drahtseilen 134 verspannt. Die weiteren Druckgasleitungen 132 gehen von dem zentralen Sammelraum 130 aus, münden jeweils in den Düsen 103 und sind am weiteren Außenring 104 zur Lagerung und Stabilisierung fixiert.
  • 8 zeigt eine schematische Teilschnittdarstellung einer turmartig aufgebauten erfindungsgemäßen Windkraftanlage. Dabei sind ca. 30–40 Rotoren 21 auf der Außenseite des Turms 10 angeordnet, wovon jeweils nur der oberste und der unterste angedeutet sind. Auf der Innenseite des Turms 10 befinden sich zusätzliche Rotoren 136, welche die Energie der im Inneren durch den Kamineffekt aufsteigenden Luft ausnutzen. Der Kamineffekt wird verstärkt durch eine eine Windfahne 138 aufweisende sich stets in Windrichtung ausrichtende Windausleiteinrichtung 140. Die zusätzlichen Rotoren 136 können an ihrer jeweiligen Außenseite mittels eines zusätzlichen Außenrings gelagert werden. Sie treiben jeweils hier nicht dargestellte Stromgeneratoren an, welche im Wesentlichen der Energieversorgung der Windkraftanlage selbst dienen. Alternativ können die zusätzlichen Rotoren 136 eine gemeinsame zentral angeordnete Welle und darüber einen gemeinsamen Stromgenerator antreiben. Die aus den Düsen 103 des weiteren Rotors 102 austretende Luft kann zur Steigerung des Kamineffekts am Fuße des Turms eingespeist werden.
  • In dem Turm 10 sind jeweils eine Vielzahl der hier nicht dargestellten Druckgasspeicher 86 und der weiteren Druckgasspeicher 94 auf den jeweils in einer Ebene rundum verlaufenden Gitterrosten 142 angeordnet. Die Gitterroste 142 dienen auch den Begehen der erfindungsgemäßen Windkraftanlage zu Wartungszwecken.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Turm
    12
    Windeinleiteinrichtung
    14
    Windfahne
    16
    Windeinleitkieme
    18
    Rotationsachse
    19
    Schutzring
    20
    Windausleiteinrichtung
    21
    Rotor
    22
    Wind
    24
    Windausleitkieme
    26
    Rotorblätter
    28
    Außenring
    30
    Kamm
    32
    Innenring
    34
    weiterer Kamm
    36
    Stellmotor
    38
    erste Rolle
    40
    zweite Rolle
    41
    Zahnkranz
    42
    Rollenhalter
    43
    Zahnrad
    44
    Rollenhalterlager
    45
    Elektromotor
    46
    erste gedämpfte Feder
    48
    zweite gedämpfte Feder
    50
    erstes Rollenlager
    52
    zweites Rollenlager
    54
    drittes Rollenlager
    56
    erster Puffer
    58
    Plattform
    60
    Außenwand
    62
    dritte Rolle
    64
    vierte Rolle
    66
    weiterer Rollenhalter
    67
    weiteres Rollenhalterlager
    68
    dritte gedämpfte Feder
    70
    vierte gedämpfte Feder
    72
    zweiter Puffer
    74
    weiterer Zahnkranz
    76
    weiteres Zahnrad
    78
    Kompressor
    80
    viertes Rollenlager
    82
    fünftes Rollenlager
    84
    sechstes Rollenlager
    86
    Druckgasspeicher
    88
    Ansaugöffnung
    90
    Druckgasleitung
    92
    Absperrventil
    94
    weiterer Druckgasspeicher
    96
    Bypass-Leitung
    98
    Sammelleitung
    100
    Sammelbehälter
    102
    weiterer Rotor
    103
    Düse
    104
    weiterer Außenring
    105
    zusätzlicher Kamm
    106
    Getriebe
    108
    Stromgenerator
    110
    Kompartiment
    112
    Druckmesseinrichtung
    114
    Einwegeventil
    116
    stationärer Lagerring
    118
    Druckaufnahmekörper
    120
    Öldruckleitung
    121
    Öl
    122
    Ölpumpe
    124
    Ölrückflussleitung
    126
    Öltank
    128
    Hohlachse
    130
    Sammelraum
    132
    weitere Druckgasleitung
    134
    Drahtseil
    136
    zusätzlicher Rotor
    138
    weitere Windfahne
    140
    weitere Windausleiteinrichtung
    142
    Gitterrost

Claims (38)

  1. Windkraftanlage mit einer im Wesentlichen senkrecht zur Windrichtung angeordneten Rotationsachse (18), einem sich um diese Rotationsachse (18) drehenden ringförmigen Rotor (21) sowie mindestens einer Windeinleiteinrichtung (12), wobei der Rotor (21) Rotorblätter (26) aufweist, wobei die Windeinleiteinrichtung (12) so ausgebildet ist, dass sie einen Wind (22) einfängt und so auf die Rotorblätter (26) leitet, dass der Wind (22) die Rotorblätter (26) im Wesentlichen rundum den Rotor (21) beaufschlagt und dadurch den Rotor (21) in eine Drehbewegung versetzt oder eine bestehende Drehbewegung aufrechterhält, wobei der Rotor (21) oder die Rotorblätter (26) des Rotors (21) an der von der Rotationsachse (18) wegweisenden Außenseite mittels eines außen am Rotor (21) oder an den Rotorblättern (26) angeordneten ersten Außenrings (28) und auf der zur Rotationsachse (18) hinweisenden Innenseite des Rotors (21) mittels eines innen am Rotor (21) oder an den Rotorblättern (26) angeordneten Innenrings (32) gelagert ist/sind.
  2. Windkraftanlage nach Anspruch 1, wobei der Rotor (21), die Rotorblätter (26) und die Windeinleiteinrichtung (12) so ausgebildet sind, dass der Wind (22) nach dem Beaufschlagen der Rotorblätter (26) über ein keine Rotorblätter (26) aufweisendes Inneres des Rotors (21) und/oder über eine Oberseite, Außenseite und/oder Unterseite abgeleitet wird.
  3. Windkraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Windeinleiteinrichtung (12), insbesondere mittels eines außen an der Windeinleiteinrichtung (12) angeordneten zweiten Außenrings, um die Rotationsachse (18) drehbar oder schwenkbar gelagert ist.
  4. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Windeinleiteinrichtung (12) oder die Windkraftanlage eine Windfahne (14) und/oder einen Stellmotor (36) zum Ausrichten der Windeinleiteinrichtung (12) entsprechend der Windrichtung aufweist.
  5. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine, insbesondere um die Rotationsachse (18) drehbare oder schwenkbare, Windausleiteinrichtung (20) vorgesehen ist, durch welche der aus dem Rotor (21) abgeleitete Wind (22) in der Windrichtung aus der Windkraftanlage herausgeleitet werden kann, wobei die Windausleiteinrichtung (20) vorzugsweise mittels eines außen an der Windausleiteinrichtung (20) angeordneten dritten Außenrings gelagert ist.
  6. Windkraftanlage nach Anspruch 5, wobei die Windausleiteinrichtung (20) eine weitere Windfahne und/oder die Windausleiteinrichtung (20) oder die Windkraftanlage einen weiteren Stellmotor (36) zum Ausrichten der Windausleiteinrichtung (20) entsprechend der Windrichtung aufweist.
  7. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rotor (21) durch die Windeinleiteinrichtung (12) oder eine zusätzlich vorhandene Abschirmeinrichtung vor einer direkten Beaufschlagung mit dem die Windkraftanlage umgebenden Wind (22) abgeschirmt ist.
  8. Windkraftanlage nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Rotor (21) durch die Windausleiteinrichtung (20) vor einer direkten Beaufschlagung mit dem die Windkraftanlage umgebenden Wind (22) abgeschirmt ist.
  9. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der eingefangene Wind (22) bevor er auf den Rotor (21) geleitet wird, bevorzugt von der Windeinleiteinrichtung (12), in Teilwinde aufgeteilt wird, welche die Rotorblätter (26) an verschiedenen Positionen des Rotors (21), insbesondere im Wesentlichen gleichmäßig, beaufschlagen.
  10. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rotorblätter (26) so ausgebildet oder montiert sind, dass ein Winkel der Rotorblätter (26) zur Rotationsachse (18) verstellbar ist.
  11. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein erster Stromgenerator oder mindestens ein Kompressor (78) vorgesehen ist, welcher durch den Rotor (21) angetrieben wird.
  12. Windkraftanlage nach Anspruch 11, wobei mindestens ein Druckgasspeicher (86) vorgesehen ist, in welchen durch den mindestens einen Kompressor (78) verdichtetes Gas, insbesondere Luft, geleitet wird.
  13. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Außenring (28) scheibenförmig ausgebildet ist und einen, insbesondere auf oder unter dem ersten Außenring, senkrecht dazu angeordneten ringförmig umlaufenden Kamm (30) aufweist, wobei der erste Außenring zwischen einer Vielzahl von auf und unter dem ersten Außenring angeordneten ersten Rollen (38) geführt ist, wobei der Kamm (30) zwischen einer Vielzahl von auf der zur Rotationsachse (18) hinweisenden Seite und der von der Rotationsachse (18) wegweisenden Seite des Kamms (30) angeordneten zweiten Rollen (40) geführt ist, wobei die ersten Rollen (38) und die zweiten Rollen (40) in einer Vielzahl von Rollenhaltern (42) drehbar angeordnet sind, wobei die Rollenhalter (42) so gelagert sind, dass sie jeweils um eine Ruheposition herum schwingen können.
  14. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Innenring (32) scheibenförmig ausgebildet ist und insbesondere einen, vorzugsweise auf oder unter dem Innenring, senkrecht dazu angeordneten ringförmig umlaufenden weiteren Kamm (34), aufweist, wobei der Innenring zwischen einer Vielzahl von auf und unter dem Innenring angeordneten dritten Rollen (62) geführt ist, wobei der weitere Kamm (34) zwischen einer Vielzahl von auf der zur Rotationsachse (18) hinweisenden Seite und der von der Rotationsachse (18) wegweisenden Seite des weiteren Kamms (34) angeordneten vierten Rollen (64) geführt ist, wobei die dritten (62) und vierten Rollen (64) in einer Vielzahl von weiteren Rollenhaltern (66) drehbar angeordnet sind, wobei die weiteren Rollenhalter (66) so gelagert sind, dass sie jeweils um eine weitere Ruheposition herum schwingen können.
  15. Windkraftanlage nach Anspruch 13, wobei der erste Außenring (28), der Innenring (32) und/oder der Kamm (30) jeweils eine Verzahnung (41) aufweisen/aufweist, in die mindestens ein Zahnrad (43) eingreift, über welches der erste Stromgenerator oder Kompressor (78) angetrieben wird.
  16. Windkraftanlage nach Anspruch 14, wobei der erste Außenring (28), der Innenring (32), der Kamm (30) und/oder der weitere Kamm (34) jeweils eine Verzahnung (41) aufweisen/aufweist, in die mindestens ein Zahnrad (43) eingreift, über welches der erste Stromgenerator oder Kompressor (78) angetrieben wird.
  17. Windkraftanlage nach Anspruch 15, wobei der erste Stromgenerator so ausgebildet ist, dass er auch als Elektromotor (45) betrieben werden kann, der über das Zahnrad (43) den Rotor (21) in eine Drehbewegung versetzen oder den sich drehenden Rotor (21) bremsen kann, oder wobei mindestens ein Elektromotor (45) vorhanden ist, der über ein weiteres Zahnrad (43) in die Verzahnung (41) eingreifen und den Rotor (21) in eine Drehbewegung versetzen oder den sich drehenden Rotor (21) bremsen kann.
  18. Windkraftanlage nach Anspruch 16, wobei der erste Stromgenerator so ausgebildet ist, dass er auch als Elektromotor (45) betrieben werden kann, der über das Zahnrad (43) den Rotor (21) in eine Drehbewegung versetzen oder den sich drehenden Rotor (21) bremsen kann, oder wobei mindestens ein Elektromotor (45) vorhanden ist, der über ein weiteres Zahnrad (43) in die Verzahnung (41) eingreifen und den Rotor (21) in eine Drehbewegung versetzen oder den sich drehenden Rotor (21) bremsen kann.
  19. Windkraftanlage nach Anspruch 15 oder 17, wobei der erste Stromgenerator oder Kompressor (78) am Rollenhalter (42) angeordnet ist.
  20. Windkraftanlage nach Anspruch 17, wobei der Elektromotor (45) am Rollenhalter (42) angeordnet ist.
  21. Windkraftanlage nach Anspruch 16, wobei der erste Stromgenerator oder Kompressor (78) am weiteren Rollenhalter (66) angeordnet ist.
  22. Windkraftanlage nach Anspruch 18, wobei der Elektromotor (45) am weiteren Rollenhalter (66) angeordnet ist.
  23. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 13 bis 22, wobei an dem ersten Außenring (28) oder dem Innenring (32) ein Stellmotor (36) zum Verstellen des Winkels zwischen mindestens einem der Rotorblätter (26) und der Rotationsachse (18) angeordnet ist.
  24. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Windkraftanlage einen turmartigen Aufbau aufweist und mehrere der Rotoren (21) und genauso viele der Windeinleiteinrichtungen (12), vorzugsweise mit einer gemeinsamen Rotationsachse (18), übereinander angeordnet sind.
  25. Windkraftanlage nach Anspruch 24, wobei genauso viele Windausleiteinrichtungen (20) und/oder Abschirmungen wie Rotoren (21) vorgesehen sind.
  26. Windkraftanlage nach Anspruch 24 oder 25, wobei genauso viele erste Stromgeneratoren oder Kompressoren (78) wie Rotoren (21) vorgesehen sind.
  27. Windkraftanlage nach Anspruch 26, wobei für jeden der Kompressoren (78) einer der Druckgasspeicher (86) vorgesehen ist, in welchen der jeweilige Kompressor (78) verdichtetes Gas leitet.
  28. Windkraftanlage nach Anspruch 27, wobei mindestens einer der Druckgasspeicher (86) gasleitend mit einer Gaseinlassseite von einem der Kompressoren (78) verbunden ist.
  29. Windkraftanlage nach Anspruch 27 oder 28, wobei mindestens ein weiterer Druckgasspeicher (94) zur Zwischenspeicherung des komprimierten Gases vorgesehen ist.
  30. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 27 bis 29, wobei das Gas um zumindest einen, vorzugsweise jeden, der Druckgasspeicher (86) oder der weiteren Druckgasspeicher (94) durch eine dazu jeweils zusätzlich vorhandene Bypass-Leitung mit dazu gehörendem Ventil herumgeführt werden kann.
  31. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 27 bis 30, wobei eine Mehrzahl von Strängen vorgesehen ist, die jeweils von einer Mehrzahl der Druckgasspeicher (86) oder einer Mehrzahl der Druckgasspeicher (86) und der weiteren Druckgasspeicher (94) gebildet sind, wobei die Druckgasspeicher (86) oder die Druckgasspeicher (86) und die weiteren Druckgasspeicher (94) eines Strangs in Reihe gasleitend miteinander verbunden sind.
  32. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 12 bis 31, wobei durch das unter Druck stehende Gas, welches in dem Druckgasspeicher (86) oder dem weiteren Druckgasspeicher (94) gespeichert ist, direkt oder über eine Sammelleitung (98) und/oder über einen Sammelbehälter (100) ein zweiter Stromgenerator (108) angetrieben wird.
  33. Windkraftanlage nach Anspruch 32, wobei der zweite Stromgenerator (108) durch das unter Druck stehende Gas mittels einer Druckgas-Turbine, eines Druckgas-Kolbenmotors oder eines weiteren Rotors (21) mit außen angeordneten Düsen (103), die beim Ausstoßen des Gases einen Rückstoß erzeugen und den weiteren Rotor (21) dadurch in eine Drehbewegung versetzen oder eine bestehende Drehbewegung aufrechterhalten, angetrieben wird.
  34. Windkraftanlage nach Anspruch 33, wobei das Gas zentral über ein, insbesondere ölgespeistes, Drucklager (116, 118) in den weiteren Rotor (21) eingeleitet wird.
  35. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 34, wobei an mindestens einen, vorzugsweise an jeden, vorhandenen Kompressor (78) oder ersten Stromgenerator ein weiterer Kompressor (78) oder dritter Stromgenerator angekoppelt werden kann.
  36. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teil der Rotorblätter (26) jeweils einen Flüssigkeitsbehälter aufweist, der mit Flüssigkeit gefüllt werden kann.
  37. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 24 bis 36, wobei ein bei einem turmartigen Aufbau in der Windkraftanlage durch einen Kamineffekt entstehender Luftstrom zum Antrieb mindestens eines zusätzlichen Rotorblätter aufweisenden Rotors (136), der seinerseits einen vierten Stromgenerator oder zusätzlichen Kompressor (78) antreibt, genutzt wird.
  38. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 12 bis 37, wobei mindestens einer der Druckgasspeicher (86) oder der weiteren Druckgasspeicher (94) in Kompartimente (110) unterteilt ist, die jeweils gasleitend über ein weiteres Ventil miteinander verbunden sind, wobei das weitere Ventil entweder ein elektrisch steuerbares Ventil ist oder als Einwegeventil (114) ausgebildet ist, das unter Druck stehendes Gas nur in Richtung des geringeren Gasdrucks passieren lässt, wobei bei Vorhandensein mehrerer als Einwegeventile (114) ausgebildeter weiterer Ventile sämtliche dieser weiteren Ventile das Gas nur in Richtung eines der Kompartimente (110) passieren lassen, wobei mindestens eines der Kompartimente (110) eine Vorrichtung zum Heizen oder Kühlen oder zum abwechselnden Heizen und Kühlen des darin enthaltenen Gases, insbesondere ein Peltierelement, aufweist.
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