DE102010005344A1 - Wind driven small energy generator has rotor which is arranged in building material of building, where rotor generates electric current through revolution by oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen windangetriebenen Kleinenergieerzeuger.The present invention relates to a wind powered small power generator.
Die Nutzung von regenerativen Energien hat sich zum einen aufgrund der Erkenntnis der notwendigen Verminderung von Emissionen, zum anderen aufgrund finanzieller Aspekte immer mehr in vielen Bereichen ausgeweitet. Der Trend hierbei geht zu immer größeren windangetriebenen Erzeugeranlagen. Während mittels einer Anlage wie der damaligen Growian-Anlage erste Erkenntnisse zu Schaufelgeometrien, Auslegungen von Gleichrichter und sonstigen elektrotechnischen wie auch maschinenbaulichen Fragestellungen gewonnen konnten, sind heute windangetriebene Energieerzeuger als Offshore-Lösung mit Leistungen von über einem Megawatt Stand der Technik.The use of regenerative energies has increased on the one hand due to the recognition of the necessary reduction of emissions, on the other hand due to financial aspects more and more in many areas. The trend here is towards ever larger wind-driven generation plants. While a plant such as the former Growian plant was able to gain initial insights into blade geometries, rectifier designs and other electrical and mechanical engineering issues, today wind-driven energy producers as an offshore solution with outputs of more than one megawatt are state of the art.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Energieerzeuger zu schaffen, der ohne aufwendige Infrastrukturmaßnahmen zum Betrieb des Energieerzeugers auskommt und insbesondere auch im Stadtbereich einsetzbar ist.Object of the present invention is to provide a power generator, which manages without consuming infrastructure measures for the operation of the power generator and in particular is also used in urban areas.
Diese Aufgabe wird mit einem windangetriebenen Kleinenergieerzeuger mit den Merkmalen des Anspruches 1 und mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegebenen.This object is achieved with a wind-driven small energy generator with the features of
Es wird windangetriebener Kleinenergieerzeuger vorgeschlagen, der in einem zu verbauenden oder schon verbauten Baumaterial angeordnet ist. Durch die Anordnung des Kleinenergieerzeugers in dem Baumaterial selbst kann zum Beispiel eine aufzubauende Konstruktion mit einer eigentlich anderen Primärfunktion zusätzlich genutzt werden, zusätzlich zur Energieerzeugung entsprechenden Raum zu schaffen. Entgegen des Trends, immer größere Windenergieanlagen und entsprechende Installationen mit Fundamenten, Gondeln und Türme zu schaffen, geht der Vorschlag daher dahingehend, keine Großlösung sondern eine Kleinlösung vorzusehen. Diese Kleinlösung ist insbesondere deswegen vorteilhaft, weil sie als Einzellösung aber auch als Mehrfachlösung beispielsweise in einem Bauwerk wie einer Mauer, einer Gehäusewand, einer Abgrenzung, einem Pfahl oder einer sonstigen baulichen Gestaltung mit integrierbar ist. Ein Bauwerk gemäß der hier vorgeschlagenen Lösung ist daher kein Turm oder eine Gondel einer üblichen Windkrafterzeugungsanlage mit Rotorblättern, die frei in der Umgebung stehen.It is proposed wind-powered small energy generator, which is arranged in a building material to be installed or already installed. By arranging the small energy generator in the building material itself, for example, a construction to be set up with an actually different primary function can additionally be used to create a space corresponding to the generation of energy. Contrary to the trend to create ever larger wind turbines and corresponding installations with foundations, gondolas and towers, the proposal is therefore to the effect not to provide a wholesale solution but a small solution. This small solution is particularly advantageous because it can be integrated as a single solution but also as a multiple solution, for example in a building such as a wall, a housing wall, a boundary, a post or other structural design. A building according to the solution proposed here is therefore not a tower or a gondola of a conventional wind power plant with rotor blades that are free in the area.
Des weiteren wird ein Verfahren zur Ausnutzung von Windenergie in bodennaher Höhe, bevorzugt ab 0,5 Meter, insbesondere bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,5 Meter und beispielsweise maximal 4 Meter Höhe, bevorzugt höchstens 3 Meter Höhe, insbesondere höchstens 2 Meter Höhe, vorgeschlagen, bei der die Windenergie mittels eines Querstromlaufrads genutzt wird. Das Querstromlaufrad treibt bevorzugt einen Generator an. Das Querstromlaufrad wird bevorzugt horizontal verlaufend angeordnet.Furthermore, a method for the utilization of wind energy near the ground, preferably from 0.5 meters, particularly preferably in a range between 0.5 meters and for example a maximum of 4 meters in height, preferably at most 3 meters in height, in particular at most 2 meters in height proposed , in which the wind energy is used by means of a cross-flow impeller. The crossflow impeller preferably drives a generator. The Querstromlaufrad is preferably arranged to extend horizontally.
Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der windangetriebenen Kleinenergieerzeuger einen windangetriebenen Rotor aufweist, der durch Drehung mittels eines Generators elektrischen Strom erzeugt. Hierbei kann der windangetriebene Rotor direkt mit dem Generator gekoppelt sein. Auch können mehrere Rotoren in einer Reihe miteinander verbunden und schließlich mit einem einzigen Generator gekoppelt sein. Beispielsweise ist vorgesehen, dass auf der Welle des Rotors direkt ein Rotor des Generators angeordnet ist. Es besteht jedoch ebenfalls die Möglichkeit, dass ein Getriebe vorgesehen ist, beispielsweise ein Planetengetriebe oder ein sonstiges Übersetzungsgetriebe. Dieses erlaubt, eine Generatordrehzahl, die sich von der Drehzahl des Rotors unterscheidet, verändern zu können. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass die Rotorwelle nicht mit einem elektrischen Generator sondern mit einem Antriebsstrang gekoppelt ist. Der Antriebsstrang ist mit einem Abnehmer der mechanischen Energie gekoppelt. Dieses kann zum Beispiel eine Pumpe sein, mittels der beispielsweise eine Bewässerung erfolgt. Auch besteht die Möglichkeit, beispielsweise einen elektrischen wie auch mechanischen Verbraucher mit der Rotorwelle zu koppeln. Beispielsweise kann eine Kupplung dazwischen geschaltet sein, so dass auch nur einer der beiden Verbraucher selektiv zum Einsatz kommt. Es können aber auch beide Verbraucher gleichzeitig gemäß einer Ausgestaltung angetrieben werden.According to one embodiment, it is provided that the wind-driven small energy generator has a wind-driven rotor which generates electrical current by rotation by means of a generator. Here, the wind-driven rotor can be coupled directly to the generator. Also, multiple rotors may be connected together in a row and eventually coupled to a single generator. For example, it is provided that a rotor of the generator is arranged directly on the shaft of the rotor. However, there is also the possibility that a transmission is provided, for example, a planetary gear or other transmission gear. This allows to change a generator speed, which differs from the speed of the rotor. There is also the possibility that the rotor shaft is not coupled to an electric generator but to a drive train. The powertrain is coupled to a consumer of mechanical energy. This may be, for example, a pump by means of which, for example, irrigation takes place. It is also possible, for example, to couple an electrical as well as a mechanical load with the rotor shaft. For example, a clutch may be interposed therebetween so that only one of the two consumers is selectively used. However, both consumers can be driven simultaneously according to one embodiment.
Der windangetriebene Kleinenergieerzeuger ist bevorzugt mit einem Durchmesser versehen, der nicht größer ist als eine Mauerdicke oder eine sonstige Bemaßung eines Bauwerkes, in das der windangetriebene Kleinenergieerzeuger einzubringen ist. Wird beispielsweise ein Ziegelstein oder ein Betonstein verwendet, um das Bauwerk herzustellen, kann ein entsprechendes an das Abmaß dieses Ziegel- oder Betonsteines oder des sonstigen Materiales angepasstes Modul, zum Beispiel mittels eines ein Gestells oder Käfigs, anstelle eines derartigen Bausteines eingesetzt werden. In diesem Modul befindet sich der Kleinenergieerzeuger mittels zumindest dem windangetriebenen Rotor und bevorzugt auch ein zugehöriger Generator. Bevorzugt its der gesamte Rotor an dem Bauwerk angeiordnet. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Rotor teilweise aus dem Bauwerk herausragt. Es besteht jedoch ebenfalls die Möglichkeit, dass das Modul ausschließlich den Rotor und eine entsprechende Lagerung aufweist. Diese Ausgestaltung weist beispielsweise die Möglichkeit auf, dass verschiedene Rotoren miteinander koppelbar sind und in einem beispielsweise Abschlussbaustein erst die Kopplung mit einem Generator erfolgt. Auch kann ein Generator bei einer derartigen Kopplung von zwei oder mehreren Rotoren an jeweils jeder Seite der Rotorwelle angeordnet werden. Eine Annordnung von zwei Generatoren zu einem windangetriebenen Rotor ist ebenfalls möglich.The wind-powered small power generator is preferably provided with a diameter which is not greater than a wall thickness or other dimensioning of a building, in which the wind-powered small energy generator is to be introduced. For example, if a brick or a concrete block is used to make the structure, a corresponding module adapted to the dimension of this brick or concrete block or other material, for example by means of a rack or cage, can be used instead of such a building block. In this module is the small energy generator by means of at least the wind-driven rotor and preferably also an associated generator. Preferably, the entire rotor is attached to the structure. An embodiment provides that the rotor protrudes partially out of the structure. However, there is also the possibility that the module has only the rotor and a corresponding bearing. This embodiment has, for example, the possibility that different rotors can be coupled to one another and, for example, the coupling with a generator takes place in a terminating module, for example. Also, a generator may be arranged on such a coupling of two or more rotors on each side of the rotor shaft. An arrangement of two generators to a wind-driven rotor is also possible.
Eine Lagerung des windangetriebenen Rotors erfolgt vorzugsweise über Wälzlager, bevorzugt eine Kugellagerung. Es können Axial- wie auch Radiallager zum Einsatz gelangen, auch Kombinationen davon. Neben Kugellager können auch Rollen-, Tonnen-, Nadellager oder andere Lager eingesetzt werden. Einsetzbar sind beispielsweise Rillenkugellager, Schrägkugellager, Axial-Rillenkugellager, Pendelkugellager, Pendelrollenlager, Zylinderrollenlager, Kegelrollenlager. Die Lager sind bevorzugt selbstschmierend bzw. wartungsfrei. Es können auch Gleitlager angewendet werden. Bevorzugt kommen wartungsfreie Kunststoffgleitlager zur Anwendung. Gleitlager können hydrostatisch aber auch hydrodynamisch sein. Neben Kunststoff kann auch Metall, beispielsweise ein Sintermetall zum Einsatz bei der Lagerung gelangen. Eine Magnetlagerung wie auch eine Luftlagerung ist eventuell ebenfalls einsetzbar. Die Lagerung kann Lagerbuchsen, Lagerschalen, Lagerkäfige und sonstige Komponenten aufweisen. Gemäß einer Ausgestaltung ist eine Welle des Rotors zumindest beidseitig gelagert. Wird beispielsweise eine senkrechte Annordnung der Rotorwelle vorgesehen, kann jedoch auch eine einseitige Lagerung vorgesehen sein. Eine Mehrfachlagerung ist ebenfalls möglich. Auch besteht die Möglichkeit, zwei Loslager und ein Axiallager vorzusehen. Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine Lagerung der Rotorwelle über den Generator selbst erfolgt. Beispielsweise kann in diesem eine Lagerung mit integriert sein. Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass auf die Rotorwelle selbst der Rotor des Generators angeordnet wird und ebenso dann Rotorwelle mit Rotor und Generatorrotor in das Gehäuse eingebracht werden. Der Stator ist beispielsweise so angeordnet, dass dieser in Verbindung mit der Lagerung der Rotorwelle steht.A bearing of the wind-driven rotor is preferably via rolling bearings, preferably a ball bearing. Both axial and radial bearings can be used, including combinations thereof. In addition to ball bearings also roller, barrel, needle roller bearings or other bearings can be used. For example, deep groove ball bearings, angular contact ball bearings, axial deep groove ball bearings, self-aligning ball bearings, spherical roller bearings, cylindrical roller bearings, tapered roller bearings can be used. The bearings are preferably self-lubricating or maintenance-free. It can also be used plain bearings. Preferably, maintenance-free plastic plain bearings are used. Plain bearings can be hydrostatic as well as hydrodynamic. In addition to plastic and metal, such as a sintered metal can be used for storage. A magnetic bearing as well as an air bearing may also be used. The bearing may have bearing bushes, bearing shells, bearing cages and other components. According to one embodiment, a shaft of the rotor is mounted at least on both sides. For example, if a vertical arrangement of the rotor shaft provided, but a one-sided storage may be provided. Multiple storage is also possible. It is also possible to provide two movable bearings and a thrust bearing. According to one embodiment, provision is made for the rotor shaft to be supported via the generator itself. For example, this can be integrated with a storage. According to one embodiment, provision is made for the rotor of the generator to be arranged on the rotor shaft itself, and rotor shaft with rotor and generator rotor are then likewise introduced into the housing. For example, the stator is arranged such that it is connected to the bearing of the rotor shaft.
Bevorzugt ist ein Modul, in den der Kleinenergieerzeuger angeordnet ist, gleichzeitig auch als Schutz ausgestattet. Dieser Schutz kann vielfältiger Natur sein, zum Beispiel gegen Einflüsse von außen wie Feuchtigkeit, Nässe, Temperaturschwankungen, Kälte und Hitze, gegen auf das Bauwerk wirkende äußere Kräfte, gegen im Bauwerk wirkende innere Kräfte, als Sicherung für im Inneren angeordnete Komponenten oder anderes. Dieser Schutz soll zum Beispiel vermeiden, dass eine direkte Kontaktierung mit dem windangetriebenen Rotor und damit eine Verletzungsgefahr besteht. Der Schutz kann beispielsweise eine Gitterabdeckung oder eine sonstige, einen Zugriff auf den windangetriebenen Rotor verhindernde Vorrichtung sein, die allerdings ausreichend winddurchlässig ist. Beispielsweise ist diese Abdeckung gesichert abnehmbar, sodass eine Auswechslung des Kleinenergieerzeugers nach Abnahme der Abdeckung ohne weiteres möglich ist. Das Modul weist beispielsweise einen Rahmen auf mit entweder festen Seitenteilen und/oder aber mit zumindest abmontierbaren Seitenteilen. Der Rahmen kann zum Beispiel mittels Rohren gefertigt werden, insbesondere auch aus Hohlprofilmaterial wie beispielsweise gezogenen Rohren bestehen. Es können aber auch Träger eingesetzt werden, an die die Seitenteile befestigt werden können. Bevorzugt wird metallisches Material für diese Außenhülle verwendet, insbesondere rostfreier Stahl. Es können aber auch Kunststoffe wie auch Naturmaterialien oder aber auch Beton sowie verschiedene Materialien für verschiedene Bereiche des Moduls zum Einsatz gelangen. Das Modul kann mit einem Raum zum Anordnen von Bauteilen des Kleinenergieerzeugers versehen sein. Es können aber auch Abtrennungen im Modul vorhanden sein, zum Beispiel für eine Lagerung, zur Trennung von Komponenten oder aus anderem Grunde. Auch kann eine Entwässerung vorgesehen sein, mittels der in das Modul eingetretene Flüssigkeit oder auskondensiertes Wasser wieder aus dem Modul herausgelangt.Preferably, a module in which the small energy generator is arranged, at the same time also provided as protection. This protection can be of a variety of nature, for example, against external influences such as moisture, moisture, temperature fluctuations, cold and heat, against acting on the building external forces, against internal forces acting in the building, as a backup for internal components or other. This protection should, for example, avoid direct contact with the wind-driven rotor and thus a risk of injury. The protection may be, for example, a grille cover or other device preventing access to the wind-driven rotor, but which is sufficiently wind-permeable. For example, this cover is securely removable, so that a replacement of the small power generator after removal of the cover is readily possible. The module has, for example, a frame with either fixed side panels and / or with at least demountable side panels. The frame can be made for example by means of pipes, in particular also consist of hollow profile material such as drawn pipes. But it can also be used carriers to which the side panels can be attached. Preferably, metallic material is used for this outer shell, in particular stainless steel. However, it is also possible to use plastics as well as natural materials or even concrete as well as various materials for different areas of the module. The module may be provided with a space for arranging components of the small power generator. But there may also be separations in the module, for example, for storage, for the separation of components or for other reasons. Also, drainage may be provided to exit the module by means of the liquid or condensed water entering the module.
Der windangetriebene Kleinenergieerzeuger ist bevorzugt mit einem Akkumulator gekoppelt. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass die durch den Kleinenergieerzeuger erzeugte elektrische Energie gespeichert wird. Diese Speicherung erlaubt den Betrieb von elektrischen Verbrauchern auch zu Zeiten, an denen der Kleinenergieerzeuger keine oder nicht ausreichende elektrische Energie zu Verfügung stellen kann. Beispielsweise kann der windangetriebene Kleinerzeuger allein oder mit ein oder mehreren weiteren gleichen oder gleichartigen windangetriebenen Kleinerzeugern wie auch anderen, vorzugsweise regenerativ ausgelegten Energieerzeugern in einer Insellösung kombiniert genutzt werden. Die Insellösung erlaubt beispielsweise den Betrieb von Beleuchtungsanlagen. Beleuchtet werden kann beispielsweise ein Keller, eine Garage, ein Weg, ein Schild oder sonstiges. Auch können Pumpen damit betrieben werden. Dieses kann beispielsweise eine Wärmepumpe, eine Wasserpumpe, z. B. im Garten, oder sonstige Be- oder Entwässerungsanlagen sein. Auch besteht die Möglichkeit, dass mittels der erzeugten elektrischen Energie anstelle einer Zwischenspeicherung in einem Akkumulator direkt eine Pumpe betrieben wird. Diese Pumpe kann beispielsweise Flüssigkeit, bevorzugt Wasser, nach oben pumpen und somit ein Speicherkraftwerk mit einem Speicher befüllen. Dieses kann auch ergänzend zur Nutzung des Akkumulators erfolgen.The wind-powered small power generator is preferably coupled to an accumulator. There is the possibility that the electrical energy generated by the small power generator is stored. This storage allows the operation of electrical loads even at times when the small power generator can provide no or insufficient electrical energy available. For example, the wind-driven small producer can be used alone or combined with one or more other similar or similar wind-driven small producers as well as other, preferably regeneratively designed, energy producers in an isolated solution. The island solution allows, for example, the operation of lighting systems. For example, a cellar, a garage, a path, a sign or something else can be illuminated. Also pumps can be operated with it. This can, for example, a heat pump, a water pump, z. B. in the garden, or other loading or drainage systems. There is also the possibility that a pump is operated directly by means of the generated electrical energy instead of an intermediate storage in an accumulator. This pump, for example, pump liquid, preferably water, upwards and thus fill a storage power plant with a memory. This can also be done in addition to the use of the battery.
Bevorzugt wird die Minianlage unter derartigen Windbedingungen eingesetzt, bei denen nur sehr geringe Windströmungen vorhanden sind. Bevorzugt weist der Kleinenergieerzeuger eine Einschalt-Windgeschwindigkeit von 40 bis 60 cm/s auf. Durch diese geringe Einschalt-Windgeschwindigkeit ist es möglich, insbesondere auch in und an Gebäuden und im städtebaulichen Bereich den Kleinenergieerzeuger anwenden zu können. Überall dort, wo beispielsweise durch Häuserschluchten Windströmungen entstehen oder aber durch Klimaanlagen oder sonstige Belüftungen in Gebäuden wie beispielsweise in Garagen, insbesondere Tiefgaragen, in Tunnel, an Brücken, an Überführungen, oder sonstigen Bereichen entsprechende Windgeschwindigkeiten herrschen, ist damit der Kleinenergieerzeuger einsetzbar. Preferably, the mini-plant is used under such wind conditions in which only very small wind currents are present. Preferably, the small power generator has a turn-on wind speed of 40 to 60 cm / s. Due to this low switch-on wind speed, it is possible to be able to use the small energy generator, in particular also in and on buildings and in urban planning. Wherever, for example, through urban canyons wind currents occur or prevail by air conditioning or other ventilation in buildings such as garages, especially underground garages, tunnels, bridges, overpasses, or other areas corresponding wind speeds, thus the small energy generator can be used.
Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine 12 V, 24 V oder 48 V Gleichstrom Batterieladung ermöglicht wird. Sofern beispielsweise über den Generator ein Wechselstrom erzeugt wird, kann über einen Gleichrichter entsprechender Gleichstrom erzeugt werden. Ist beispielsweise ein Laderegler vorhanden, kann der Gleichstrom der zugehörigen Batterie zugeführt werden. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass eine Einspeisung in ein Stromnetz, insbesondere in ein 230 V Wechselstromnetz erfolgt. Hierzu ist beispielsweise ein Vorschaltgerät wie auch ein entsprechender Netzwechselrichter erforderlich. Erfolgt eine Energiespeicherung im Zusammenspiel mit beispielsweise ein oder mehreren Photovoltaikmodulen oder anderen Windkraftanlagen, kann beispielsweise ein entsprechender Hybridladeregler genutzt werden, um den Akkumulator mit Gleichstrom versorgen zu können. Wird beispielsweise der Akkumulator als Notstromversorgung eingesetzt, kann beispielsweise ein Spannungswandler vorgesehen sein, der von niedrigen Voltzahlen auf hohe Voltzahlen umwandelt und hierbei beispielsweise von Netzbetrieb auf Akkumulatorbetrieb oder umgekehrt automatisch umschaltet. Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Spannungswandler beispielsweise auch eine Ladefunktion mit aufweist. Dies kann beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass bei einem zu geringen Ladestrom über die regenerative Stromerzeugung ein Nachladen ab einer gewissen Grenze automatisiert über eine Netzspannung beispielsweise eines Hausnetzes oder einer anderen Stromversorgung zusätzlich eingerichtet wird. Der verwendete Akkumulator kann auch kleinere Voltspannungen zur Verfügung stellen. Dieses kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn eine Energieversorgung von LED's beabsichtigt ist, die beispielsweise über Spannung von 3 V oder 6 V oder einer niedrigeren Spannungen als 12 V betrieben werden. Natürlich besteht ebenfalls die Möglichkeit, eine Spannungsanpassung auf andere Weise zu ermöglichen. Auch können verschiedene Spannungsnetze vorhanden sein, an die der Kleinenergieerzeuger direkt oder indirekt angekoppelt ist.According to one embodiment, it is provided that a 12 V, 24 V or 48 V DC battery charge is made possible. If, for example, an alternating current is generated via the generator, corresponding direct current can be generated via a rectifier. For example, if a charge controller is present, the DC power can be supplied to the associated battery. There is also the possibility that a feed into a power grid, in particular in a 230 V AC network takes place. For this purpose, for example, a ballast as well as a corresponding power inverter is required. If an energy storage in conjunction with, for example, one or more photovoltaic modules or other wind turbines, for example, a corresponding hybrid charge controller can be used to provide the accumulator with DC can. For example, if the accumulator used as an emergency power supply, for example, a voltage converter can be provided, which converts from low volts to high voltages and automatically switches, for example, from mains operation to battery operation or vice versa. A further development provides that the voltage converter, for example, also has a charging function. This can be configured, for example, such that when the charging current is too low via the regenerative power generation, recharging beyond a certain limit is additionally set up automatically via a mains voltage of, for example, a domestic network or another power supply. The accumulator used can also provide lower voltages. This may be useful, in particular, if it is intended to supply power to LEDs, which are operated, for example, via a voltage of 3 V or 6 V or a voltage lower than 12 V. Of course, there is also the possibility to allow voltage adjustment in other ways. Also, various voltage networks may be present, to which the small energy generator is directly or indirectly coupled.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der windangetriebene Kleinenergieerzeuger mittels eines Abschottungssystems, zum Beispiels mittels eines Klappensystems oder einer sonstigen Abdeckung gegenüber Windströmungen auch zumindest teilweise abgeschottet werden kann. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Aktivierung des Kleinenergieerzeugers unterbleiben oder vermindert werden, wenn für diesen zu hohe Windströmungen detektiert werden. Beispielsweise ist vorgesehen, dass eine Umdrehungsgeschwindigkeit des Rotors ermittelt wird. Wird eine Grenzgeschwindigkeit erreicht, kann beispielsweise eine Abschottung ausgelöst werden. An Stelle einer Abschottung kann beispielsweise aber auch eine Bremse vorgesehen sein. Diese verhindert eine weitere Rotation des Rotors oder aber eine schnellere Rotation. Eine Bremsung kann auch dadurch erzeugt werden, dass eine höhere anzutreibende Last vorliegt, zum Beispiel zugeschaltet wird. Eine Weiterbildung sieht wiederum vor, dass mittels der Abdeckung ein frei anströmbarer Querschnitt des windangetriebenen Kleinenergieerzeugers und insbesondere des Rotors verändert werden kann. Auf die Weise besteht die Möglichkeit, nur teilweise eine Windanströmung ermöglichen zu können und darüber eine Zufuhr der Windgeschwindigkeit zu vermeiden. Beispielsweise kann mit mittels in ihrer Stellung veränderbarer Lamellen der Anströmungsquerschnitt wie auch die Anströmung selbst verändert werden. Gleiches gilt auch für eine Abströmung. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eine Abströmung unterbunden wird. Aufgrund des sich dabei aufstauenden Luftstromes erfolgt keine weitere Durchströmung und der windangetriebene Kleinenergieerzeuger wird nicht weiter betätigt. Durch eine Verringerung der Querschnittsfläche, die für eine Abströmung zur Verfügung steht, kann ebenfalls eine Drosselung und eine Herabsetzung einer Rotationsgeschwindigkeit des Kleinenergieerzeugers erfolgen. Auch können unterschiedliche Anström- und/oder Abströmwege gemäß einer Weiterbildung zur Verfügung stehen, wodurch die Windgeschwindigkeit am Rotor eingestellt wird. Zum Beispiel besteht ebenfalls die Möglichkeit, ein Bypasssystem vorzusehen, sollten zu hohe Windgeschwindigkeiten vorliegen. Der Bypass kann sich zum Beispiel selbstständig öffnen und schließen, zum Beispiel mittels Federkraft, die durch den Winddruck zu überwinden ist.A further embodiment provides that the wind-driven small energy generator by means of a Abschottungssystems, for example by means of a flap system or other cover against wind currents can also be at least partially sealed off. In this way, for example, an activation of the small energy generator can be omitted or reduced if too high wind currents are detected for this. For example, it is provided that a rotational speed of the rotor is determined. If a limit speed is reached, for example, a foreclosure can be triggered. Instead of a foreclosure, for example, but also a brake may be provided. This prevents further rotation of the rotor or a faster rotation. A braking can also be generated by the fact that a higher load to be driven is present, for example switched on. A development, in turn, provides that a freely inflowable cross-section of the wind-driven small energy generator and in particular of the rotor can be changed by means of the cover. In this way, it is possible to only partially enable a Windanströmung and to avoid a supply of wind speed. For example, can be changed by means of variable in position fins of the flow cross-section as well as the flow itself. The same applies to an outflow. For example, it may be provided that an outflow is prevented. Due to the accumulating air flow, there is no further flow and the wind-driven small energy generator is not operated further. By reducing the cross-sectional area available for outflow, throttling and reducing the rotational speed of the small-scale power generator can also be achieved. Also, different inflow and / or outflow can be available according to a development, whereby the wind speed is set on the rotor. For example, it is also possible to provide a bypass system, should be too high wind speeds. The bypass can, for example, open and close independently, for example by means of spring force, which must be overcome by the wind pressure.
Der Rotor besteht vorzugsweise aus Metall bzw. aus Kunststoff. Auch können Materialmixe verwendet werden, zum Beispiel ein Rahmen aus Metall, eine Schaufel aus Kunststoff oder anderes. Auch können glasfaserverstärkte Kunststoffe carbonfaserverstärkte Kunststoffe oder andere Leichtbaumaterialien wie Aluminium zum Einsatz gelangen. Vorzugsweise wird ein besonders leichtes Material verwendet. Auf diese Weise kann eine Anlaufgeschwindigkeit herabgesetzt werden. Durch eine besonders leichtgängige Lagerung wird dieses unterstützt. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass als Rotor ein Querstromlaufrad Verwendung findet. Querstromlaufräder sind beispielsweise bei Ventilatoren bekannt. Dort wird diese insbesondere in Säulen oder Turmventilatoren eingesetzt. Sie können aber nunmehr an Stelle zur Ventilation auch als Antrieb benutzt werden. Querstromlaufräder werden zum Beispiel durch die Fa. Punker in Eckernförde eingesetzt. Auch aus der
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Rotor des Kleinenergieerzeuger auch als Ventilator genutzt werden kann. Hierzu ist beispielsweise vorgesehen, dass der Generator auch als Motor einsetzbar ist. Dadurch wird die Rotorwelle angetrieben und der Rotor selbst ventiliert. Dieses kann beispielsweise in Belüftungsanlagen genutzt werden, insbesondere solche, bei denen eine natürliche Belüftung vorhanden ist, die auch zum Betrieb des Kleinenergiererzeugers eingesetzt wird. Genügt die natürliche Belüftung nicht, kann dann der Kleinenergieerzeuger zum Beispiel als Ventilator fungieren. Wird beispielsweise über einen Strömungssensor oder eine sonstige Messaufnahme festgestellt, dass in dem Belüftungssystem eine ausreichende Durchströmung aufgrund baulicher Gegebenheiten vorhanden ist, kann beispielsweise eine Energiegewinnung durch Schaltung des Rotors als Energieerzeuger erfolgen. Wird hingegen festgestellt, dass keine ausreichende Ventilation in dem Gebäude, z. B. in einem Keller, einer Garage oder einem sonstigen Bereich vorliegt, kann andererseits eine Umschaltung erfolgen. In diesem Falle funktioniert der Rotor als Ventilator und führt Luft zu.A further embodiment provides that the rotor of the small energy generator can also be used as a fan. For this purpose, for example, provided that the generator can also be used as a motor. As a result, the rotor shaft is driven and the rotor itself ventilated. This can be used for example in ventilation systems, in particular those in which a natural ventilation is present, which is also used to operate the small energy generator. If the natural ventilation does not suffice, then the small energy generator can act as a fan, for example. If, for example, it is determined via a flow sensor or another measuring receptacle that there is sufficient flow in the ventilation system due to structural conditions, energy can be generated by switching the rotor as an energy generator, for example. If, on the other hand, it is determined that there is no adequate ventilation in the building, e.g. B. present in a basement, a garage or other area, on the other hand, a switch can be made. In this case, the rotor works as a fan and supplies air.
Wie oben schon ausgeführt, ist das zu verbauende Baumaterial, in dem der windangetriebene Kleinenergieerzeuger angeordnet ist, ein Modul, beispielsweise ein Käfig. In diesem Käfig kann beispielsweise der Kleinenergieerzeuger vorgefertigt eingesetzt werden, wobei beispielsweise eine Lagerung schon in dem zu verbauenden Baumaterial angeordnet ist. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Baumaterial teilbar ist. So kann beispielsweise auf diese Weise der Kleinenergieerzeuger eingesetzt werden und anschließend durch Zusammensetzen des Baumaterials dieses sodann verbaut werden. Vorzugsweise kann man auf diese Weise Bausteine hergestellt werden, die über und/oder nebeneinander angeordnet und auf diese Weise eine Kopplung der einzelnen Kleinenergieerzeuger ermöglicht. Eine Kopplung kann beispielsweise durch elektrische Verbindung erfolgen. Eine Kopplung ist ebenfalls möglich durch eine mechanische Verbindung der jeweiligen Rotoren und Rotorwellen untereinander. Vorzugsweise ist der Kleinenergieerzeuger austauschbar. Wird der Kleinenergieerzeuger zum Beispiel durch Steckteile hergestellt, kann ein Austausch auch nur von Einzelteilen des Kleinenergieerzeugers ermöglicht werden. Ist beispielsweise vorgesehen, dass der Kleinenregieerzeuger in einen Baustein eingesetzt, wird gemäß einer Ausgestaltung ein Austausch nur durch Zerstörung des schon vorhandenen Kleinenergieerzeugers ermöglicht. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass wesentliche Bauteile ersetzt werden, wenn es zur einer Reparatur des Kleinenergieerzeugers kommt. Auch besteht die Möglichkeit, die Lebenszeitdauer einzelner Komponenten des Kleinenergieerzeugers aufeinander so abstimmen zu können, dass die Lebensdauer dieser einander angepasst und angenähert wird. Damit besteht die Möglichkeit, einen Komplettaustausch zu ermöglichen unter Verwendung von Baukomponenten, die nicht hochpreisig sein müssen sondern angepasst an die Lebensdauer des schwächsten Gliedes auszulegen sind.As already explained above, the building material to be installed, in which the wind-driven small energy generator is arranged, is a module, for example a cage. In this cage, for example, the small energy generator can be used prefabricated, for example, a storage is already arranged in the building material to be installed. A further embodiment provides that the building material is divisible. Thus, for example, be used in this way the small energy generator and then assembled by assembling the building material this then. Preferably, it is possible in this way to produce building blocks which are arranged above and / or next to one another and in this way enable a coupling of the individual small energy generators. A coupling can be done for example by electrical connection. A coupling is also possible by a mechanical connection of the respective rotors and rotor shafts with each other. Preferably, the small power generator is interchangeable. If the small power generator is produced, for example, by plug-in parts, an exchange can also be made possible only by individual parts of the small power generator. For example, if it is provided that the small-scale generator used in a block, according to one embodiment, a replacement is made possible only by destruction of the already existing small energy generator. In this way it is ensured that essential components are replaced when it comes to a repair of the small energy generator. There is also the possibility of being able to coordinate the lifetime of individual components of the small energy generator with one another so that the service life of these components is adapted and approximated. This makes it possible to allow a complete replacement using construction components that do not have to be high-priced but are adapted to the lifetime of the weakest link.
Des Weiteren bestehet die Möglichkeit, dass der windangetriebene Kleinenergieerzeuger an eine Überwachungsanlage angeschlossen ist. Insbesondere bei Verwendung in Häusern, Gebäuden oder in sonstigen Anlagen, bei denen schon eine derartig Überwachung und auch Steuerung vorgesehen ist, wie z. B. in einem intelligenten Haus, kann darüber ein Betriebszustand oder andere Informationen abgegriffen werden, eine Fehlerhaftigkeit hinsichtlich des Kleinenergieerzeugers detektiert werden wie aber auch ein Zustand hinsichtlich der elektrischen Energie im Akkumulator überwacht werden. Auch besteht die Möglichkeit, eine Steuerung von mit dem windangetriebenen Kleinenergieerzeuger zusammenwirkenden weiteren Komponenten zu ermöglichen. Dieses können beispielsweise Jalousien sein, die den Luftzustrom zum Kleinenergieerzeuger ändern, insbesondere auch absperren können. Auch können zusätzliche andere Komponenten wie beispielsweise Photovoltaikmodule, Spannungswandler und ähnliches ebenfalls in diese Überwachung mit eingeschlossen werden.Furthermore, there is the possibility that the wind-powered small energy generator is connected to a monitoring system. In particular, when used in houses, buildings or other facilities in which such monitoring and control is already provided, such. B. in an intelligent house, it can be tapped on an operating condition or other information, a defect in the small energy generator can be detected as well as a state of electrical energy in the accumulator are monitored. It is also possible to enable control of further components cooperating with the wind-driven small energy generator. This can be, for example, blinds that change the flow of air to the small power generator, in particular can shut off. Also, additional other components such as photovoltaic modules, voltage converters and the like may also be included in this monitoring.
Weiterhin ist vorgesehen, dass das Baumaterial selbst so ausgelegt ist, dass eventuelle entstehende Geräusche nicht über die Lagerung weitergeleitet werden. Beispielsweise kann eine Lagerung als solches eine Dämpfung aufweisen. Schwingungen aufgrund des Antriebes des Rotors werden dadurch beispielsweise nicht in das Bauwerk als solches weitergeleitet. Eine Geräuschentwicklung durch die Drehung des Rotors und die damit in der Luftströmung erzeugten Schwingungen kann beispielsweise durch die entsprechende Geometrie des Rotors selbst, durch das verwendete Material des Rotors, einer entsprechenden Zuströmung und Einstellung der Strömung wie auch einer Abströmung und Einstellung der Abströmung beeinflusst werden. Auch können schallemissionsbeeinflussende zusätzliche Komponenten wie Dämpfungsmaterialien im Bereich dieser Kleinenergieerzeuger vorgesehen sein.Furthermore, it is provided that the building material itself is designed so that any resulting noise is not forwarded through the storage. For example, a bearing as such may have damping. Vibrations due to the drive of the rotor are thereby not forwarded for example in the building as such. A noise development by the rotation of the rotor and the vibrations thus generated in the air flow can be influenced for example by the corresponding geometry of the rotor itself, by the material used of the rotor, a corresponding inflow and adjustment of the flow as well as an outflow and adjustment of the outflow. It is also possible to provide additional sound-influencing components such as damping materials in the region of these small-energy generators.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass insbesondere bei Verwendung eines Rotors aus einem metallischen Material eine möglichst nicht reflektierende Oberfläche vorhanden ist. Dieses kann beispielsweise durch Farbauftrag, durch Einfärbung des verwendeten Materials, durch entsprechende Oberflächenbearbeitung und damit Verhinderung einer gezielten Reflektion in eine Richtung erfolgen. Mittels ein oder mehrer dieser Mittel besteht die Möglichkeit, dass ein Schattenbildung bzw. eine störende Reflektion verhindert zumindest aber vermindert wird. Auf diese Weise eignet sich Einsatz des Kleinenergieerzeugers auch in außen liegenden Bereichen von Bauwerken, die sichtbar sind. Eine Weiterbildung sieht beispielsweise, dass die Oberfläche des Kleinenergieerzeugers insbesondere auch bei Verwendung beispielsweise eines Querstromlaufrades mit einer gezielten Farbgebung versehen ist. Auf diese Weise können bei Verwendung verschiedener Farben oder Farbumgebungen Effekte erzeugt werden. Diese Effekte können beispielsweise eine Richtung für Notausgänge vorgeben, eine Aufmerksamkeit eines Beobachters lenken und in sonstiger Weise z. B. als Werbefläche genutzt werden. A further embodiment provides that, in particular when using a rotor made of a metallic material, a surface which is as non-reflective as possible is present. This can be done, for example, by applying paint, by coloring the material used, by appropriate surface treatment and thus preventing targeted reflection in one direction. By means of one or more of these means, there is the possibility that a shadowing or a disturbing reflection is prevented or at least reduced. In this way, use of the small energy generator is also suitable in external areas of buildings that are visible. A development sees, for example, that the surface of the small energy generator is provided in particular with the use of, for example, a Querstromlaufrades with a targeted color. In this way, effects can be created using different colors or color environments. These effects may, for example, specify a direction for emergency exits, draw attention of an observer and in some other way z. B. be used as advertising space.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Kleinenergieerzeugers ist beispielsweise vorgesehen, dass dieser in einem pfahlähnlichen Gebilden angeordnet sein kann. Ein pfahlähnliches Gebilde ist beispielsweise Bestandteil in einem Zaun, in einer Wegführung oder aber auch eingesetzt als Markierung z. B. als Straßenrandmarkierung. Ebenfalls kann ein derartiges pfahlähnliches Gebilde als Pfosten, als Absperrpoller, als Laternenfahl, als Straßenschildhalter oder in sonstiger Weise genutzt werden. Dieses ermöglicht beispielsweise eine Beleuchtung in autarker Weise zu ermöglichen. Bevorzugt wird hierfür eine LED oder ein sonstiger Niedrig-Energieverbraucher genutzt, der über einen Akkumulator gespeist wird. Diese Beleuchtung kann beispielsweise zeitverzögert oder in Abhängigkeit von den Lichtverhältnissen ausgelöst werden. Auch ein anderer elektrischer Verbraucher kann beispielsweise eingesetzt werden, zum Beispiel ein Sender und/der Empfänger von Informationen, zum Beispiel ein Nottelefon. Eine zusätzliche Energieversorgung eines autarken Systems kann beispielsweise unter Einsatz von ein oder mehreren zusätzlichen Photovoltaikelementen erfolgen.According to a further embodiment of the small energy generator, it is provided, for example, that this can be arranged in a pole-like structure. A post-like structure is for example part of a fence, in a Wegführung or used as a marker z. B. as a roadside marker. Likewise, such a post-like structure can be used as a post, as a bollard, as a lamp post, as a street sign holder or in any other way. This allows, for example, to provide lighting in a self-sufficient manner. Preferably, an LED or another low-energy consumer is used for this purpose, which is powered by a rechargeable battery. This lighting can be triggered, for example, with a time delay or depending on the lighting conditions. It is also possible, for example, to use another electrical consumer, for example a transmitter and / or the receiver of information, for example an emergency telephone. An additional energy supply of a self-sufficient system can for example be done using one or more additional photovoltaic elements.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Kleinenergieerzeuger als nachträglicher Einbau oder aber als nachträglicher Anbau bei beispielsweise Bauwerken genutzt wird. Hierzu kann der in dem Bauelement angeordnete Kleinenergierzeuge beispielsweise gleichzeitig auch den Akkumulator und den elektrischen Verbraucher mit aufweisen. Durch nachträglicher Anordnung wird sicher gestellt, dass die autarke Energieversorgung selbst sichergestellt und die Funktionalität des elektrischen Verbrauchers, beispielsweise einer Beleuchtung, ohne großen zusätzlichen Aufwand ermöglicht ist. Auf diese Weise kann beispielsweise an Häusern ein Einbau eines derartigen Kleinenergieerzeugers erfolgen, ebenso die Nutzung bei Gartenzäunen, Garagen insbesondere Tiefgaragen, in Bereich großer Wohnanlagen wie aber auch in von Infrastrukturen weit entfernten Gegenden, z. B. in bergigen Regionen, abgelegenen Gebieten oder entlang von Straßen wie Landstraßen, Autobahnen aber auch Feldwegen. So kann Beispiel neben einer stationären Nutzung auch eine instationäre Nutzung vorliegen, zum Beispiel auf einem Schiff, zur Energieerzeugung zum Beispiel einer elektrisch betriebenen Vogelscheue auf einem Feld oder für andere Anwendungen, die elektrische Energie oder eine Antriebsenergie benötigen. So kann das Bauwerk selbst zum Beispiel beweglich sein und damit der Kleinenergieerzeuger ortsunabhängig einsetzbar und nutzbar sein.A further embodiment provides that the small energy generator is used as a retrofit or as a subsequent cultivation in, for example, buildings. For this purpose, arranged in the component small energy sources, for example, at the same time also have the accumulator and the electrical load with. By retrofitting ensures that the self-sufficient power supply itself ensures and the functionality of the electrical load, such as lighting, is possible without much additional effort. In this way, for example, on houses, an installation of such a small energy generator, as well as the use of garden fences, garages in particular underground garages, in the area of large residential complexes but also in infrastructures distant areas, such. As in mountainous regions, remote areas or along roads such as highways, highways but also dirt roads. For example, in addition to stationary use, there may also be transient use, for example on a ship, for power generation, for example, of an electrically operated scarecrow in a field or for other applications requiring electrical energy or propulsion energy. For example, the building itself can be movable and thus the small energy generator can be used and used anywhere.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den nachfolgenden Figuren hervor. Die dabei jeweils dargestellten einzelnen Merkmalen sind jedoch nicht auf die einzelne Figur bzw. Ausgestaltung beschränkt. Vielmehr können ein oder mehrere der dort dargestellten Merkmale mit anderen Merkmalen aus den Figuren wie auch aus der obigen Beschreibung zu weiteren Ausgestaltungen verknüpft werden. Die aus den Figuren hervorgehenden Ausgestaltungen sind weiterhin nicht beschränkend auszulegen sondern dienen zur beispielhaften Erläuterung verschiedener Möglichkeiten des Einsatzes wie auch der Ausgestaltung des Kleinenergieerzeugers. Es zeigen:Further advantageous embodiments and developments will become apparent from the following figures. However, the individual features shown in each case are not limited to the individual figure or design. Rather, one or more of the features shown there can be linked to other features of the figures as well as from the above description to further embodiments. The embodiments resulting from the figures are furthermore not to be construed restrictively but serve to exemplarily explain various possibilities of use as well as the design of the small energy generator. Show it:
In einem Korpus des Bauelements befindet sich ein kugelgelagertes Querstromlaufrad. Der Korpus des Moduls weist zwei Seitenteile, ein Oberteil, ein Unterteil und zwei Endstücke auf. An den Endstückens sind die Längsteile miteinander verbunden. Mittig befindet sich in dem jeweiligen Endstück eine Aufnahme, vorzugsweise ein Loch. In dem Loch wird ein Lager angeordnet, wobei dieses beispielsweise gepuffert, bevorzugt mittels eines Gummipuffers, gelagert ist. Mittels der gepufferten Lagerung kann die Übertragung von Schwingungen und damit die Emissionsentstehung vermindert, wenn nicht sogar weitestgehend unterdrückt werden. Auf der Seite des ersten Seitenteils ist in einem oberen Bereich ein Windströmungseingangsbereich, auf der gegenüberliegenden Seite des zweiten Seitenteils bevorzugt in anderer Höhe zum Windströmungseingangsbereich ein Windströmungsausgangsbereich. Bevorzugt ist dieser im Vergleich zum Eingang vollständig nach unten verschoben. Vor dem Strömungsausgang befindet sich eine Klappe, die sich von innen nach außen öffnet, bevorzugt in Abhängigkeit vom Innenluftdruck und der Windgeschwindigkeit. Hierzu sind beispielsweise einstellbare Spannfedern vorgesehen. So wie auch auf andere Weise lässt sich eine autarke Betätigung einer Strömungsänderungseinrichtung ohne elektrische Energiequelle bewerkstelligen.
In a body of the device is a ball-bearing Querstromlaufrad. The body of the module has two side parts, a top part, a bottom part and two end pieces. At the end piece, the longitudinal parts are connected together. Center is located in the respective end piece a receptacle, preferably a hole. In the hole, a bearing is arranged, which is for example buffered, preferably by means of a rubber buffer stored. By means of the buffered storage, the transmission of vibrations and thus the emission can be reduced, if not suppressed as far as possible. On the side of the first side part, in an upper area, there is a wind flow input area, on the opposite side of the second side part, preferably at a different height to the wind flow input area, a wind flow exit area. Preferably, this is completely shifted downwards compared to the input. In front of the flow outlet is a flap that opens from the inside to the outside, preferably depending on the internal air pressure and the wind speed. For this example, adjustable tension springs are provided. As well as in other ways, a self-sufficient operation of a flow change device without electrical energy source can accomplish.
Gemäß einer Ausgestaltung hat die Klappe nach innen gerichtet beispielsweise eine gerade Fläche, kann aber auch eine andere Geometrie aufweisen. Nach außen hat die Klappe ein, die Windströmung unterstützendes, insbesondere leitendes Profil, zum Beispiel in einer Form eines Halbrunds. Durch die Profilierung wird eine Zuströmung an das Querstromrad zumindest unterstützt, wenn nicht sogar erhöht. Die vorgeschlagene Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass sie aus zwei verschiedenen Richtungen genutzt werden kann. Wird der Kleinkraftenergieerzeuger derart platziert, dass er in die jeweilige Hauptwindrichtungen weist, kann er damit auf besonders hohe Nutzungsstunden kommen. Eine Weiterbildung sieht vor, dass über Strömungsleitpfade der Wind eingefangen und dem Kleinenergieerzeuger zugeführt wird.According to one embodiment, the flap directed inward, for example, a straight surface, but may also have a different geometry. On the outside, the flap has a, in particular a conductive profile, supporting the wind flow, for example in the form of a semicircle. The profiling an inflow to the Querstromrad is at least supported, if not increased. The proposed embodiment has the advantage that it can be used from two different directions. If the mow power generator is placed in such a way that it points in the respective main wind directions, it can thus come to particularly high hours of use. A further embodiment provides that the wind is captured via flow guidance paths and supplied to the small energy generator.
Wie aus der Figur hervorgeht, sind an einer oberen Kante des Windströmungseingangs eine hohle Schiene im Viertelrundstabformat befestigt. Diese dient als Zustromhilfe für die Windanströmung. In der hohlen Schiene können Verbindungsleitungen für einen oder mehrere Generatoren, Akkumulatoren, elektrische Verbraucher, Informations- und Signalleitungen oder anderes angeordnet werden. Auf dem zweiten Seitenteil befindet sich unten ein vergleichbarer Aufbau zu dem, was am ersten Seitenteil oben vorhanden ist. Somit kann das hier genutzte Querstromlaufrad immer in die gleiche Richtung laufen. Gegenüber von der Hohlschiene des ersten Seitenteils befindet sich ein Vierkantrohr auf dem zweiten Seitenteil. Ein derartiges Vierkantrohr ist zum Beispiel auch am ersten Seitenteil unten angeordnet. Das Vierkantrohr dient zur Verstärkung bei einer Stapelung der Kleinenergieerzeuger. Vorzugsweise kann es auch genutzt werden, um eine Verbindung im Längsbereich der Kleinenergieerzeuger untereinander zu ermöglichen.As can be seen from the figure, a hollow rail in quarter-round format is attached to an upper edge of the wind flow entrance. This serves as an influx aid for the Windanströmung. In the hollow rail connecting lines for one or more generators, batteries, electrical loads, information and signal lines or other can be arranged. On the second side part is below a comparable structure to what is present at the top on the first side. Thus, the Querstromlaufrad used here can always run in the same direction. Opposite the hollow rail of the first side part is a square tube on the second side part. Such a square tube is arranged, for example, also on the first side part below. The square tube serves to reinforce a stack of small energy producers. Preferably, it can also be used to allow a connection in the longitudinal region of the small power generator with each other.
Eine Windströmung trifft das Querstromlaufrad bevorzugt im Öffnungsbereich der Laufschaufeln, d. h. in einem oberen bzw. unteren Bereich des Durchmessers des Querstromlaufrades. Bevorzugt wird eine Anströmung so ausgerichtet, dass diese in etwa über einem Drittel des Durchmesser des Querstromlaufrads erfolgt. Hierzu kann eine Strömungsleitung gezielt im Maumaterial angeordnet sein. vorzugsweise bildet sich ein Windkanal aus, der eine strömungsführende und vorzugsweise auch eine beschleunigende Funktion auf den Windstrom ausübt. Beispielsweise ist vorgesehen, das zwischen einem Radring des Querstromlaufrads und einer oberen Fläche, die dem Querstromlaufrad gegenüberliegt, ein Abstand vorhanden ist. Gemäß einer Ausgestaltung ist dieser Abstand zwischen 0,5 cm bis zu 5 cm, bevorzugt zwischen 1,5 cm und 3,5 cm groß.A wind flow hits the cross-flow impeller preferably in the opening area of the blades, i. H. in an upper or lower portion of the diameter of the Querstromlaufrades. Preferably, a flow is aligned so that it takes place in about about one third of the diameter of the cross-flow impeller. For this purpose, a flow line can be arranged specifically in Maumaterial. Preferably, a wind tunnel is formed, which exerts a flow-guiding and preferably also an accelerating function on the wind stream. For example, it is provided that there is a clearance between a wheel ring of the cross-flow impeller and an upper surface opposite to the cross-flow impeller. According to one embodiment, this distance is between 0.5 cm to 5 cm, preferably between 1.5 cm and 3.5 cm in size.
Eine Weiterbildung seiht zusätzlich vor, dass innerhalb des Baumaterials zumindest teilweise, bevorzugt vollständig um den Rotor herum eine an diesen angepasste Spaltgeometrie vorhanden ist. Zum Beispiel kann ein annähernd konstanter, ein sich ändernder Spalt, insbesondere auch ein abnehmender Spalt zumindest entlang eines Bereichs des Umfangs des Rotors vorhanden sein.A further development provides that at least partially, preferably completely around the rotor, a gap geometry matched to this is present within the building material. For example, an approximately constant, varying gap, in particular a decreasing gap may be present at least along a portion of the circumference of the rotor.
Bei dem dargestellten Querstromlaufrad sind einander gegenüberliegende Innenflächen des Baumaterials, in diesem Falle des verwendeten Moduls mit der Ober- und der Unterseite gleichgeformt zum Umfangsverlauf des Querstromlaufrads. Auf diese Weise gelingt eine Übertragung der Windströmungsenergie auf das Querstromlaufrad. Wird hierbei ein Düseneffekt zusätzlich genutzt, zum Beispiel mittels einer Querschnittsverengung, erfolgt eine noch bessere Übertragung der Energie aus dem Windstrom auf das Querstromlaufrad.In the illustrated cross-flow impeller, opposing inner surfaces of the building material, in this case the module used with the top and bottom are formed equal to the circumferential course of the cross-flow impeller. In this way, it is possible to transfer the wind flow energy to the crossflow impeller. If in this case a nozzle effect additionally used, for example by means of a cross-sectional constriction, there is an even better transmission of energy from the wind to the cross-flow impeller.
Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Rotor nebst Lagerung in einem Modul angeordnet ist und der Generator in einem zweiten Modul des Baumaterials, bevorzugt desselben Bausteins. Beide Module sind miteinander koppelbar. Ebenso sind auch mehrere Module koppelbar, die zum Beispiel jeweils einen Rotor und/oder einen Generator aufweisen. Auch können ein oder mehrere elektrische Verbraucher wie aber auch andere Komponenten in dem Baumaterial und insbesondere in einem Modul untergebracht sein. So kann gemäß einer Weiterbildung ein Generatormodul in Höhe und Breite den Abmaßen eines Rotormoduls gleichen. Dieses erlaubt zum Beispiel, ein Stecksystem aufzubauen. Das Generatormodul kann beispielweise waagerecht wie auch senkrecht eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein Generatormodul, in das der Generator eingebracht wird, sich ur durch die Abmaße unterscheiden, zum Beispiel in Abhängigkeit von der Anordnung des Generatormoduls bedingt durch die Abmaße des Generators selbst. Bevorzugt weist eine Generatormodul eine Belüftung auf, So sind beispielsweise in einem Generatormodul ein oder mehrere Lüftungsöffnungen, insbesondere Lüftungsschlitze angeordnet.According to one embodiment, it is provided that the rotor is arranged together with storage in a module and the generator in a second module of the building material, preferably the same component. Both modules can be coupled with each other. Likewise, several modules can be coupled, which for example each have a rotor and / or a generator. Also, one or more electrical consumers as well as other components may be accommodated in the building material and in particular in a module. Thus, according to a development, a generator module in height and width equal to the dimensions of a rotor module. This allows, for example, to build a plug-in system. The generator module can be used, for example, horizontally as well as vertically. For example, a generator module, in which the generator is introduced, differ only ur by the dimensions, for example, depending on the arrangement of the generator module due to the dimensions of the generator itself. Preferably, a generator module on a ventilation, so are for example in a generator module one or more ventilation openings, arranged in particular ventilation slots.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass zum Beispiel zwei oder mehr Module zusammengeschlossen werden. Ein Generator kann hierbei zwischen die Module angeordnet werden, so dass die gekoppelten Rotoren der Module den Generator gemeinsam antreiben. Hierfür kann beispielsweise ein Modul mit einem Generator auch an einem Ende einer Modulreihe oder eines Modulstapels angeordnet werden, zum Beispiel auch an jedem Ende eines derartigen Stapels oder einer derartigen Reihe ein Generator, wie aber auch zusätzlich noch ein oder mehrere Generatoren dazwischen. Dieses ist zum Beispiel abhängig von einer Höhe eines Modulstapels bzw. einer Modulreihe und der dadurch erzeugten Energie, dem angestrebten Wirkungsgrad, einer Anlaufgeschwindigkeit und anderen Parametern.Another embodiment provides that, for example, two or more modules are connected together. A generator can be arranged between the modules, so that the coupled rotors of the modules drive the generator together. For this purpose, for example, a module with a generator can also be arranged at one end of a module row or a module stack, for example also at each end of such a stack or such a row a generator, as well as additionally one or more generators in between. This depends, for example, on a height of a module stack or a module row and the energy generated thereby, the desired efficiency, a starting speed and other parameters.
Ein Aufbau einer Kopplung mehrer Rotoren mit einem Generator kann beispielsweise wie folgt ausgestaltet sein: drei Windmodulreihen sind als Paket an einem größeren Generator angeschlossen. Als Korpus jeweils eines der drei Module wird ein Modul verwendet dass nicht von den anderen beiden abweicht. Allerdings kann aufgrund der Kopplung der Module untereinander und damit der Rotorwellen wie auch aufgrund des Anschlusses des Generator mittels zum Beispiel eines weiteren Moduls eine Oberplatte wie auch eine Unterplatte für die die Rotoren beinhalteten Module gleich sein. Ein seitliches Endstück ist jeweils verschieden, bzw. kann eventuell auch wegfallen. Das Generatormodul weist vorzugsweise nur eine Öffnung auf, über die der Generator gewartet wie auch ausgetauscht werden kann. Die Öffnung ist beispielsweise mittels einer Klapper verschließbar.A construction of a coupling of several rotors with a generator can, for example, be designed as follows: three rows of wind modules are connected as a package to a larger generator. The body of each of the three modules is a module that does not differ from the other two. However, due to the coupling of the modules with each other and thus the rotor shafts as well as due to the connection of the generator by means of, for example, another module a top plate as well as a bottom plate for the modules containing the rotors can be the same. A lateral tail is different in each case, or may possibly be omitted. The generator module preferably has only one opening through which the generator can be maintained as well as exchanged. The opening can be closed, for example, by means of a rattle.
Eine weitere Möglichkeit der Kopplung der Rotoren bzw. Rotorwellen kann neben einer Direktkopplung über die Wellen zum Beispiel dadurch erfolgen, dass jeweils eine Zahnriemenscheibe an einer Rotorwelle angeordnet ist. Über die Zahnriemenscheibe wird ein Zahnriemen geführt, über den wiederum eine Generatorwelle angetrieben werden kann. Die Zahnriemenscheiben werden zum Beispiel durch einen Zahnriemen angetrieben, der eine Breite zwischen 2 cm und 0,5 cm aufweist, bevorzugt beträgt die Breite 0,8 cm. Die Durchmesser der Zahnriemenscheiben sind and as Anlaufmoment des Generators angepasst. Der Zahnriemen wird mittels eines oder mehrer Zahnriemenspanner auf Druck gehalten. Ein Zahnriemenspann befindet sich zum Beispiel oberhalb eines Generators zwischen einem ersten und einem zweiten Rad, während eine Antriebsscheibe des Generators zum Beispiel zwischen dem zweiten und einem dritten Rad angeordnet ist.Another way of coupling the rotors or rotor shafts, in addition to a direct coupling via the waves, for example, take place in that in each case a toothed belt pulley is arranged on a rotor shaft. Via the toothed belt pulley, a toothed belt is guided over which in turn a generator shaft can be driven. The toothed belt pulleys are driven, for example, by a toothed belt having a width between 2 cm and 0.5 cm, preferably the width is 0.8 cm. The diameter of the Timing belt pulleys are adapted to the starting torque of the generator. The toothed belt is held under pressure by means of one or more toothed belt tensioners. A toothed belt tensioner is located, for example, above a generator between a first and a second wheel, while a drive pulley of the generator is arranged, for example, between the second and a third wheel.
Anstelle eines Zahnriemens kann auch eine andere Kraftübertragung erfolgen, zum Beispiel über einen Kettentrieb, mittels Reibräder, über verschiedenste Arten einer Verzahnung, einem Planetengetriebe. Es kann eine Kupplung vorgesehen, zum Beispiel eine Fliehkraftkupplung. Diese kann beispielsweise bei zu hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten auslösen und zu einer Trennung von Wellen führen. Auch kann ein Freilauf genutzt werden. So kann zum Beispiel dadurch ein Mitantreiben von nicht bewegten Rotoren, die über die Rotorwellen miteinander verbunden sind, vermieden und diese nicht mitgeschleppt werden.Instead of a toothed belt, another power transmission can take place, for example via a chain drive, by means of friction wheels, via various types of toothing, a planetary gear. It can be a clutch provided, for example, a centrifugal clutch. This can, for example, trigger at too high rotational speeds and lead to a separation of waves. Also, a freewheel can be used. Thus, for example, a co-driving of non-moving rotors, which are connected to each other via the rotor shafts, avoided and these are not entrained.
Der vorgeschlagene Kleinenergieerzeuger benötigt in einer Ausgestaltung eine Windgeschwindigkeit von nur ca. 50 bis 60 cm/s, um den betrieb aufzunehmen. Schon bei Windgeschwindigkeiten zwischen 1,5 m/s bis 2,5 m/s wird eine erhebliche Energieleistung über den Generator abgeliefert, die sich zwischen 50 bis 100 W bewegen kann.The proposed small power generator requires in one embodiment, a wind speed of only about 50 to 60 cm / s to start the operation. Even at wind speeds between 1.5 m / s to 2.5 m / s, a considerable amount of energy is delivered via the generator, which can move between 50 to 100 W.
Bevorzugt wird der Kleinenergieerzeuger auf einer Höhe von mindestens 70 cm, bevorzugt einem Meter aufwärts eingesetzt. Zum Beispiel kann eine Mauer mit derartigen Modulen geschaffen sein. Weitere Einsatzmöglichkeit besteht in Form von Gestellen, die beispielsweise bei Windwänden, Sichtschutz- wie auch Lärmschutzwänden, bei Fahrbahnwindschutzwänden, zum Beispiel im Bereich von Brücken eingesetzt werden, bei Wandverkleidungen für zum Beispiel Parkhäuser, Zäunen in der Landwirtschaft, in Zoos, in der Gastronomie oder auch zum Beispiel bei privaten Hausbesitzern.Preferably, the small power generator is used at a height of at least 70 cm, preferably one meter upwards. For example, a wall may be created with such modules. Further possible use is in the form of racks, which are used for example in wind walls, visual protection and noise barriers, in roadway wind walls, for example in the area of bridges, in wall coverings for example car parks, fences in agriculture, in zoos, in restaurants or also for example with private homeowners.
Eine weitere Ausgestaltung eines Moduls sieht vor, dass bei einer Windgeschwindigkeit ab etwa 1,4 Meter je Sekunde eine Leistung von ca. 300 W erzeugt wird. Eine Weiterbildung sieht vor, dass zum Beispiel ein Modul eingesetzt wird, bei dem kein selbsttätiges oder in anderer Weise betätigtes Klappe- und/oder Schiebesystem vorhanden ist. Dieses Modul kann vielmehr auch ohne derartiges auskommen, zum Beispiel durch eine entsprechende offene Bauweise, wie sie aus
Bevorzugt weist der Rotor ein Gewicht von weniger als 15 kg auf, insbesondere von weniger als 10 kg, besonders bevorzugt von weniger als 8 kg. Eine Anlauf-Windgeschwindigkeit beträgt vorzugsweise weniger als 1 m/s, bevorzugt wird schon ab 0,5 m/s die Windenergie zur Energieumwandlung durch Beginn der Drehung des Rotors ausgenutzt.Preferably, the rotor has a weight of less than 15 kg, in particular less than 10 kg, more preferably less than 8 kg. A starting wind speed is preferably less than 1 m / s, preferably already from 0.5 m / s, the wind energy is utilized for energy conversion by the start of the rotation of the rotor.
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