DE102010024153A1 - Wind energy plant has multiple wind rotors pivoted around vertical axis, where fastener has central mast and head-sided carrier arm structure arranged at mast - Google Patents

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Abstract

The wind energy plant has multiple wind rotors (1) pivoted around a vertical axis. A fastener has a central mast (2) and a head-sided carrier arm structure (3b) arranged at the mast. A bottom carrying element (3a) is provided for linking the wind rotors. The mast forms a storage element for the energy produced by the wind rotors.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a wind turbine according to the preamble of claim 1.

Windkraftanlagen wandeln die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie um. Zur Umsetzung der kinetischen Energie des Windes werden Rotoren mit Rotorblättern verwendet, auf die die Bewegungsenergie der Windströmung wirkt, und der Rotor so in eine Drehbewegung versetzt wird. Der Rotor gibt die Rotationsenergie an einen Generator weiter, wo die Rotationsenergie in elektrische Energie umgewandelt wird.Wind turbines convert the kinetic energy of the wind into electrical energy. To convert the kinetic energy of the wind rotors are used with rotor blades on which the kinetic energy of the wind flow acts, and the rotor is thus set in a rotary motion. The rotor passes the rotational energy to a generator, where the rotational energy is converted into electrical energy.

Im Wesentlichen sind zwei Bauformen bekannt, die Windkraftanlage mit horizontaler Rotationsachse der Rotoren und die Windkraftanlage mit vertikaler Rotationsachse der Rotoren.In essence, two types are known, the wind turbine with horizontal axis of rotation of the rotors and the wind turbine with vertical axis of rotation of the rotors.

Die Windkraftanlagen mit horizontaler Rotationsachse der Rotoren verwenden Rotorblätter, die ein aerodynamisches Profil aufweisen, das ähnlich wie bei Flugzeugen durch einen Druckunterschied, der aus einem Geschwindigkeitsunterschied zwischen Saug- und Druckseite des Flügels verursacht ist, einen Auftrieb erzeugt. Dieser Auftrieb wird in ein Drehmoment und in Drehzahl zum Antrieb des Generators umgesetzt. Entsprechende Rotorblätter werden als Auftriebsläufer bezeichnet.The horizontal axis rotary wind turbines of the rotors use rotor blades having an aerodynamic profile which, similar to aircraft, generates lift by a pressure differential caused by a difference in velocity between the suction and pressure sides of the wing. This lift is converted into a torque and speed to drive the generator. Corresponding rotor blades are referred to as buoyancy runners.

Neben den Auftriebsläufern sind Widerstandsläufer bekannt, bei denen zum Antrieb die Luftwiderstandskraft genutzt wird, der das Rotorblatt ausgesetzt ist. Die Kraft wirkt in Richtung der Anströmung und nicht senkrecht zur Anströmung, wie die bei Auftriebsläufern genutzte Auftriebskraft.In addition to the lift rotors, resistance rotors are known in which the air resistance force to which the rotor blade is exposed is used for the drive. The force acts in the direction of the flow and not perpendicular to the flow, as used in Auftriebsläufern buoyancy.

Zwar werden zur Stromerzeugung überwiegend Windkraftanlagen mit horizontaler Rotationsachse verwendet, jedoch weisen diese Nachteile auf. Beispielsweise müssen Windkraftanlagen mit horizontaler Rotorachse zur Windrichtung nachgeführt werden.Although wind turbines with horizontal axis of rotation are used for power generation predominantly, but these disadvantages. For example, wind turbines with a horizontal rotor axis must be tracked to the wind direction.

Die Nachführung zur Windrichtung entfällt bei einer Windkraftanlage mit vertikaler Rotationsachse der Rotoren. Ferner kann der Generator am Boden befindlich sein und die Umwandlung in elektrische Energie an der „unten” (am Boden) gelagerten Rotorwelle erzeugt werden, welches die Konstruktion vereinfacht sowie den Betrieb sicherer macht. Die auf die Rotoren wirkende Schwerkraft lastet gleichmäßig auf diesen, so dass die bei Windkraftanlagen mit horizontaler Rotationsachse auftretenden Schwingungen, welche starke Belastungen des Materials bewirken, vermieden werden. Ferner ist die Lärmemission bei Windkraftanlagen mit vertikaler Rotationsachse geringer.The tracking to the wind direction is omitted in a wind turbine with vertical axis of rotation of the rotors. Further, the generator may be located on the ground and the conversion into electrical energy may be generated at the "down" (bottom) rotor shaft, which simplifies the construction and makes operation safer. The force acting on the rotors gravity loads evenly on this, so that the vibrations occurring in wind turbines with a horizontal axis of rotation, which cause heavy loads on the material can be avoided. Furthermore, the noise emission is lower in wind turbines with a vertical axis of rotation.

Aus DE 32 24 976 A1 sind Windenergiekonverter im Offshore-Bereich bekannt. Die Windenergiekonverter weisen modulartige Plattformsegmente auf, auf denen jeweils ein Rotor mit vertikaler Rotationsachse angebracht ist.Out DE 32 24 976 A1 are wind energy converters known in the offshore sector. The wind energy converter have modular platform segments, on each of which a rotor is mounted with a vertical axis of rotation.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Windkraftanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, mit der ein erhöhter Wirkungsgrad erreichbar ist.The object of the invention is therefore to provide a wind turbine according to the preamble of claim 1, with which an increased efficiency can be achieved.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of claim 1.

Hierdurch wird eine Windkraftanlage geschaffen, die mehrere um eine vertikale Achse drehbar gehalterte Windrotoren aufweist. Als Halterung sind ein zentraler Mast und bodenseitige Tragelemente vorhanden. Ferner ist zur Halterung kopfseitig des Mastes eine Tragarmstruktur angeordnet. Über die Halterung sind die Windrotoren angelenkt. Die bodenseitigen Tragelemente und die kopfseitige Tragarmstruktur bilden zusammen mit dem zentralen Mast eine Trag- und Stützstruktur, an der die Windrotoren gelagert sind. Der Mast bildet ein Speicherelement für die von den Windrotoren erzeugte Energie. Hierdurch wird ein erhöhter Gesamtwirkungsgrad erreicht, da die Wartungsintervalle sowie die Lebensdauer der Windkraftanlage infolge der kopf- und bodenseitigen Lagerung der Windrotoren erhöht wird. Am „unteren” Ende wird der Windrotor „getragen” und am „oberen” Ende „gestützt”. Die Windrotoren laufen auch bei hohen Drehzahlen ruhig. Die Schwerkraft wirkt gleichmäßig auf die Windrotoren, und es kommt zu keinen unerwünschten Schwingungen, die den Lauf der Windrotoren beeinträchtigen und zu einem erhöhten Verschleiß führen. Zusätzlich wird zur Erhöhung des Gesamtwirkungsgrads ein Energiepuffer bzw. ein Energiedepot in Form des Speicherelements in dem zentralen Mast bereitgestellt, so dass die kinetische Energie des Windes unabhängig von der Last von Übertragungsleitungen der elektrischen Energie und/oder des Bedarfs in eine speicherbare Energieform umgewandelt wird. Die im Speicherelement gespeicherte Energie kann später zu einem frei wählbaren Zeitpunkt unabhängig von Windbedingungen, beispielsweise wenn die kinetische Energie des Windes nicht ausreicht, elektrische Energie zu erzeugen, nutzbar gemacht werden. Die witterungs- und tageszeitabhängige Erzeugung von elektrischer Energie durch Windenergie wird durch den Energiepuffer bedarfsorientiert „angepasst”, was den Gesamtwirkungsgrad der Windkraftanlage weiter erhöht, und es können durch die Nutzung des zentralen Mastes zur Energiespeicherung schon vorhandene Bauteile verwendet werden. Auf gleicher Grundfläche können so mehrere Windkraftanlagen benachbart zueinander errichtet werden zur weiteren Erhöhung des Gesamtwirkungsgrads.As a result, a wind turbine is provided which has a plurality of rotatable about a vertical axis supported wind rotors. As a holder, a central mast and bottom support elements are available. Further, a support arm structure is arranged for mounting the head side of the mast. About the bracket, the wind rotors are articulated. The base-side support members and the head-side Tragarmstruktur together with the central mast a support and support structure on which the wind rotors are mounted. The mast forms a storage element for the energy generated by the wind rotors. As a result, an increased overall efficiency is achieved because the maintenance intervals and the life of the wind turbine is increased due to the head and bottom mounting of the wind rotors. At the "lower" end, the wind rotor is "carried" and "supported" at the "upper" end. The wind rotors run quietly even at high speeds. Gravity acts evenly on the wind rotors, and there are no unwanted vibrations that affect the running of the wind rotors and lead to increased wear. In addition, to increase the overall efficiency, an energy buffer in the form of the storage element is provided in the central mast, so that the kinetic energy of the wind is converted into a storable form of energy independent of the load of electrical energy transmission lines and / or demand. The energy stored in the storage element can later be utilized at a freely selectable time irrespective of wind conditions, for example when the kinetic energy of the wind is insufficient to generate electrical energy. The weather- and daytime-dependent generation of electrical energy by wind energy is demand-oriented "adjusted" by the energy buffer, which further increases the overall efficiency of the wind turbine, and it can be used by the use of the central mast for energy storage already existing components. On the same base so several wind turbines can be built adjacent to each other to further increase the overall efficiency.

Vorzugsweise ist das Speicherelement als Akkumulator für einen besonders einfachen Aufbau ausgestaltet. Mit einem kompakten Akkumulator ist eine besonders hohe Energiekapazität speicherbar bei kleinen Abmessungen. Preferably, the storage element is designed as an accumulator for a particularly simple structure. With a compact accumulator, a particularly high energy capacity can be stored with small dimensions.

Vorzugsweise weist das Speicherelement einen Druckspeicher in einem Hohlraum des zentralen Mastes auf. Hierdurch werden die Abmessungen der Windkraftanlage bei verbessertem Gesamtwirkungsgrad nicht erhöht und vorhandenes Volumen ausgenutzt. Der zentrale Mast kann als Druckspeicher verwendet werden, da durch die Halterung, die eine Trag- und Stützstruktur bildet, die Windrotoren auch bei hohen Drehzahlen ruhig laufen und keine wesentlichen Schwingungen ungleichmäßig auf den zentralen Mast übertragen werden.Preferably, the storage element has a pressure accumulator in a cavity of the central mast. As a result, the dimensions of the wind turbine are not increased with improved overall efficiency and exploited existing volume. The central mast can be used as a pressure accumulator, since the bracket, which forms a support and support structure, the wind rotors run quietly even at high speeds and no significant vibrations are transmitted unevenly to the central mast.

Vorzugsweise ist der Energiespeicher als Druckluftspeicher mit einem hochverdichtbaren Gasvolumen in dem Hohlraum des zentralen Mastes ausgestaltet, wodurch eine leistungsfähige und doch einfache Art der Energiespeicherung möglich ist. Die durch die Windkraftanlage über den Generator erzeugte elektrische Energie wird einem Kompressor zugeführt, der ein Gasvolumen, beispielsweise Luft, im Hohlraum des zentralen Mastes komprimiert. Um die gespeicherte Energie „wieder zu entnehmen”, wird die komprimierte Luft einer Gasturbine zugeführt, die ihre Leistung an einen angekuppelten Generator abgibt.Preferably, the energy storage is designed as compressed air storage with a highly compressible gas volume in the cavity of the central mast, whereby a powerful, yet simple way of storing energy is possible. The electrical energy generated by the wind turbine via the generator is supplied to a compressor, which compresses a volume of gas, such as air, in the cavity of the central mast. In order to "take back" the stored energy, the compressed air is supplied to a gas turbine, which delivers its power to a coupled generator.

Vorzugsweise kann zur Steigerung der speicherbaren Energiekapazität der Hohlraum ein Flüssigkeitsvolumen und ein über dem Flüssigkeitsvolumen befindliches hochverdichtbares Gasvolumen aufweisen. Um die gespeicherte Energie nutzbar zu machen, kann ein Hydraulik-Motor verwendet werden, wobei als Flüssigkeit Wasser möglich ist. Sofern die Windkraftanlage im Offshore-Bereich errichtet wird, kann Meer- bzw. Salzwasser verwendet werden. Es ist eine Speichermöglichkeit des kompressiblen Gasvolumens mit den Vorteilen eines hydromechanischen Antriebs kombinierbar durch einen Druckaustausch in einem Hohlraum des zentralen Mastes. Das Gasvolumen kann hochverdichtet werden, wobei das Flüssigkeitsvolumen mindestens dem Bedarf des Hydraulikmotors zum Antrieb des Generators während der Entnahme der Energie aus dem Speicherelement entspricht. Der Druck im Flüssigkeitskreislauf entspricht dem Druck des Gasvolumens, welcher über den Betrieb des Generators während der Entnahme der Energie aus dem Speicherelement abgebaut wird. Während der Entnahme wird die Flüssigkeit aus dem Hohlraum zur Stromerzeugung durch den Hydraulikmotor entnommen. Das Gasvolumen steigt und der Druck sinkt, wobei der Überdruck aus der Speicherung so hoch sein muss, dass am Ende der Entnahme der Energie der Druck des Gases noch über dem Betriebsdruck des Generatorantriebs liegt. Nach der Entnahme der Energie aus dem Speicherelement wird das Flüssigkeitsvolumen im Hohlraum wieder aufgefüllt gegen den vorhandenen Druck des Gasvolumens.Preferably, in order to increase the storable energy capacity, the cavity can have a liquid volume and a high-volume gas volume located above the liquid volume. In order to harness the stored energy, a hydraulic motor can be used, where as liquid water is possible. If the wind turbine is built offshore, sea or salt water can be used. It is a storage option of the compressible gas volume combined with the advantages of a hydromechanical drive by a pressure exchange in a cavity of the central mast. The gas volume can be highly compressed, wherein the liquid volume at least corresponds to the demand of the hydraulic motor for driving the generator during the removal of energy from the storage element. The pressure in the liquid circuit corresponds to the pressure of the gas volume, which is reduced by the operation of the generator during the removal of energy from the storage element. During removal, the liquid is removed from the cavity for power generation by the hydraulic motor. The gas volume increases and the pressure decreases, whereby the overpressure from the storage must be so high that at the end of the removal of the energy the pressure of the gas is still above the operating pressure of the generator drive. After removal of the energy from the storage element, the volume of liquid in the cavity is replenished against the existing pressure of the gas volume.

Vorzugsweise weisen die Windrotoren Rotorblätter vom Darrieus-Typ, insbesondere vom Canstein-Typ, auf. Hierdurch wird der Gesamtwirkungsgrad weiter erhöht.The wind rotors preferably have Darrieus-type rotor blades, in particular the Canstein type rotor blades. As a result, the overall efficiency is further increased.

Vorzugsweise sind die Windrotoren winkeläquidistant um den zentralen Mast mit einer Entfernung der Mittelpunkte der Windrotoren zum zentralen Mast, die kleiner als das 1,5fache des Rotordurchmessers, insbesondere das 1,3fache des Rotordurchmessers, besonders bevorzugt das 1,1fache des Rotordurchmessers, angeordnet, um den gesteigerten Gesamtwirkungsgrad bei einer geringen Grundfläche der Windkraftanlage im besten Grundflächen-/Nutzverhältnis zu erzielen.Preferably, the wind rotors are arranged equidistant about the central mast with a distance of the centers of the wind rotors to the central mast, which is less than 1.5 times the rotor diameter, in particular 1.3 times the rotor diameter, more preferably 1.1 times the rotor diameter To achieve the increased overall efficiency with a small footprint of the wind turbine in the best Grundflächen- / Nutzverhältnis.

Vorzugsweise weist die Trag- und Stützstruktur zur drehbaren Lagerung des unteren Endes eines jeden Windrotors bzw. der Welle des Windrotors ein Axial-Pendelrollenlager am bodenseitigen Tragelement zum Tragen des Windrotors und zur drehbaren Lagerung des oberen Endes eines jeden Windrotors bzw. der Welle des Windrotors ein Pendelkugellager an der kopfseitigen Tragarmstruktur zum Stützen des Windrotors auf. Hierdurch werden die auftretenden Belastungen des „Tragens” und „Stützens” des Windrotors durch die Trag- und Stützstruktur besonders berücksichtigt. Bei Axial-Pendelrollenlagern werden die Belastungen schräg zur Lagerachse von einer Laufbahn auf die andere übertragen. Bei gleichzeitig wirkenden Axialbelastungen können sie daher auch Radialbelastungen aufnehmen. Axial-Pendelrollenlager weisen eine Winkelbeweglichkeit auf und sind unempfindlich gegenüber Durchbiegungen der Welle des Windrotors bzw. Fluchtungsfehlern der Welle des Windrotors gegenüber dem Gehäuse des Lagers. Axial-Pendelrollenlager weisen eine große Anzahl asymmetrischer Rollen und eine optimierte Schmierung zwischen den Laufbahnen und den Rollen auf. Höchste Axialbelastungen können aufgenommen werden, und es wird gleichzeitig eine relativ hohe Drehzahl zugelassen. Pendelkugellager haben zwei Kugelreihen mit einer gemeinsamen hohlkugeligen Laufbahn im Außenring. Pendelkugellager sind winkelbeweglich und unempfindlich gegenüber Schiefstellungen der Welle des Windrotors zum Gehäuse des Lagers.Preferably, the support and support structure for rotatably supporting the lower end of each wind rotor and the shaft of the wind rotor, an axial spherical roller bearing on the bottom support member for supporting the wind rotor and for rotatably supporting the upper end of each wind rotor or the shaft of the wind rotor Self-aligning ball bearing on the head-side support arm structure for supporting the wind rotor on. As a result, the occurring loads of "carrying" and "supporting" the wind rotor by the support and support structure are particularly taken into account. In the case of axial spherical roller bearings, the loads are transmitted obliquely to the bearing axis from one raceway to the other. With simultaneous axial loads they can therefore also absorb radial loads. Axial spherical roller bearings have an angular mobility and are insensitive to deflections of the shaft of the wind rotor or misalignment of the shaft of the wind rotor relative to the housing of the bearing. Axial spherical roller bearings have a large number of asymmetrical rollers and optimized lubrication between the raceways and the rollers. Highest axial loads can be absorbed and at the same time a relatively high speed is allowed. Self-aligning ball bearings have two rows of balls with a common hollow-spherical track in the outer ring. Self-aligning ball bearings are angularly movable and insensitive to misalignment of the shaft of the wind rotor to the housing of the bearing.

Vorzugsweise ist ein mit Flüssigkeit bzw. Fluid betreibbarer Wärmetauscher zum Kühlen des Speicherelements vorhanden, der mit Meerwasser befüllbar ist. Der Gesamtwirkungsgrad einer derartigen im Offshore-Bereich betriebenen Windkraftanlage ist erhöht, da das dort vorhandene Meerwasser verwendet werden kann, um für eine Kühlung des Speicherelements zu sorgen und auch durch die Erwärmung des Meerwassers eine Speicherung von Energie durch das erwärmte Wasser durchzuführen.Preferably, a liquid or fluid operable heat exchanger for cooling the storage element is present, which is filled with seawater. The overall efficiency of such operated in the offshore wind turbine is increased, since the existing seawater can be used to provide cooling of the To provide storage element and also perform by the heating of the sea water storage of energy through the heated water.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in the accompanying drawings.

1 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage; und 1 shows schematically a side view of a wind turbine according to the invention; and

2 zeigt schematisch eine Draufsicht auf die Windkraftanlage gemäß 1. 2 schematically shows a plan view of the wind turbine according to 1 ,

In 1 und 2 ist schematisch eine erfindungsgemäße Windkraftanlage in Seitenansicht bzw. Draufsicht wiedergegeben.In 1 and 2 a wind turbine according to the invention is shown schematically in side view and top view.

Die Windkraftanlage weist drei Windrotoren 1 auf, die jeweils um eine vertikale Achse drehbar gelagert bzw. gehaltert sind. Die Halterung weist einen zentralen Mast 2, bodenseitige Tragelemente 3a und eine kopfseitige Tragarmstruktur 3b auf. Ein bodenseitiges Tragelement 3a ist für jeden Windrotor 1 vorhanden. Die kopfseitige Tragarmstruktur 3b ist als einteiliger dreiarmiger Tragarm ausgeführt, wobei die Verbindungslinien der Enden der drei Arme der Tragarmstruktur 3b ein gleichseitiges Dreieck bilden.The wind turbine has three wind rotors 1 on, which are each rotatably mounted or supported about a vertical axis. The bracket has a central mast 2 , bottom support elements 3a and a head-side support arm structure 3b on. A bottom-side support element 3a is for every wind rotor 1 available. The head-side support arm structure 3b is designed as a one-piece three-armed support arm, wherein the connecting lines of the ends of the three arms of the support arm structure 3b form an equilateral triangle.

Für den Fall von 4 oder mehr Windrotoren 1 bildet die kopfseitige Tragarmstruktur 3b ein der Anzahl der Windrotoren 1 entsprechendes Polygon mit n gleichen Seiten, wobei n die Anzahl der Windrotoren 1 angibt.In the case of 4 or more wind rotors 1 forms the head-side support arm structure 3b one of the number of wind rotors 1 corresponding polygon with n equal sides, where n is the number of wind rotors 1 indicates.

Vorzugsweise sind die bodenseitigen Tragelemente 3a an Maschinenhäusern 4 vorgesehen für einen Abgriff der Welle der Windrotoren 1 bodenseitig des Mastes 2. Die Vertikallast des Windrotors 1 wird somit direkt in die Tragstruktur der Maschinenhäuser 4 in das Fundament geleitet. Die bodenseitige Abstützung wird somit mit einem bodenseitigen Abgriff an der Welle 5 der Windrotoren 1 kombiniert.Preferably, the bottom-side support elements 3a on machine houses 4 provided for a tap of the shaft of the wind rotors 1 bottom side of the mast 2 , The vertical load of the wind rotor 1 is thus directly in the support structure of the nacelles 4 guided into the foundation. The bottom support is thus with a bottom tap on the shaft 5 the wind rotors 1 combined.

Wie in 1 dargestellt, kann eine Verstärkungsstruktur 7 zum Ableiten der Vertikallast in das Fundament bzw. den Tragbereich des Maschinenhauses 4, d. h. den Bereich, auf dem das Maschinenhaus 4 errichtet ist, vorgesehen sein.As in 1 shown, a reinforcing structure 7 for deriving the vertical load in the foundation or the support area of the machine house 4 ie the area on which the nacelle 4 is built, be provided.

Beispielsweise im Offshore-Bereich können die Tragelemente 3a auch am Fundament des Mastes 2 abgestützt sein.For example, in the offshore sector, the support elements 3a also on the foundation of the mast 2 be supported.

Die bodenseitigen Tragelemente 3a können auch als dreiarmige Tragarmstruktur ausgebildet sein wie die kopfseitige Tragarmstruktur 3b. Durch den zentralen Mast 2, die kopfseitige Tragarmstruktur 3b sowie die bodenseitigen Tragelemente 3a wird eine Trag- und Stützstruktur zur Anlenkung der Windrotoren 1 gebildet.The bottom-side support elements 3a can also be designed as a three-armed support arm structure as the head-side support arm structure 3b , Through the central mast 2 , the head-side support arm structure 3b and the bottom support elements 3a becomes a support and support structure for the articulation of the wind rotors 1 educated.

Der kopfseitige Tragarm 3b ist statisch an dem zentralen Mast 2 befestigt. Die bodenseitigen Tragelemente 3a sind statisch zum zentralen Mast 2 bzw. können statisch an diesem befestigt sein.The head-side support arm 3b is static at the central mast 2 attached. The bottom-side support elements 3a are static to the central mast 2 or can be statically attached to this.

Die Windrotoren 1 werden an der Trag- und Stützstruktur gehaltert. Am oberen und am unteren Ende der Windrotoren 1 ist mit der Trag- und Stützstruktur eine Lagerung für die Welle 5 jedes Windrotors 1 vorgesehen.The wind rotors 1 are supported on the support and support structure. At the top and at the bottom of the wind rotors 1 is with the support and support structure a bearing for the shaft 5 every wind rotor 1 intended.

Der zentrale Mast 2 bildet ein Speicherelement für die von den Windrotoren 1 erzeugte Energie.The central mast 2 forms a storage element for those of the wind rotors 1 generated energy.

Das Speicherelement kann beispielsweise als Akkumulator oder Druckspeicher ausgestaltet sein. Sofern das Speicherelement als Druckluftspeicher ausgestaltet ist, ist ein Hohlraum in dem zentralen Mast 2 vorhanden, der mit einem hochverdichtbaren Gasvolumen, insbesondere Luft, beschickbar bzw. befüllbar ist.The storage element can be designed, for example, as an accumulator or pressure accumulator. If the storage element is designed as a compressed air storage, a cavity in the central mast 2 present, which can be charged or filled with a highly compressible gas volume, in particular air.

Es kann auch vorgesehen sein, dass das Speicherelement durch einen Hohlraum in dem zentralen Mast 2 mit einem Flüssigkeitsvolumen und einem über dem Flüssigkeitsvolumen befindlichen hochverdichtbaren Gasvolumen gebildet ist.It can also be provided that the storage element through a cavity in the central mast 2 is formed with a liquid volume and a volume of liquid located above the highly compressible gas volume.

Jeder der Windrotoren 1 weist drei Rotorblätter 6 vom H-Darrieus-Typ, insbesondere vom Canstein-Typ, auf.Each of the wind rotors 1 has three rotor blades 6 of the H-Darrieus type, in particular of the Canstein type.

Die Windrotoren 1 sind winkeläquidistant um den zentralen Mast 2 mit einer Entfernung der Mittelpunkte der Windrotoren 1 zum zentralen Mast 2, die kleiner als das 1,5fache des Rotordurchmessers, insbesondere kleiner als das 1,3fache des Rotordurchmessers, besonders bevorzugt kleiner als das 1,1fache des Rotordurchmessers ist, um den zentralen Mast 2 angeordnet.The wind rotors 1 are angular equidistant around the central mast 2 with a distance of the centers of the wind rotors 1 to the central mast 2 , which is smaller than 1.5 times the rotor diameter, in particular less than 1.3 times the rotor diameter, more preferably less than 1.1 times the rotor diameter, around the central mast 2 arranged.

Die bodenseitigen Tragelemente 3a weisen zur drehbaren Lagerung des Windrotors 1 ein Axial-Pendelrollenlager zum Tragen des Windrotors 1 auf, das das bodenseitige Ende der Welle 5 des Windrotors 1 aufnimmt. Die kopfseitige Tragarmstruktur 3b weist zur drehbaren Lagerung des Windrotors 1 ein Pendelkugellager zum Stützen des Windrotors 1 auf, das das kopfseitige Ende der Welle 5 des Windrotors 1 aufnimmt.The bottom-side support elements 3a have for rotatable mounting of the wind rotor 1 an axial spherical roller bearing for supporting the wind rotor 1 on, which is the bottom end of the shaft 5 of the wind rotor 1 receives. The head-side support arm structure 3b points to the rotatable mounting of the wind rotor 1 a self-aligning ball bearing for supporting the wind rotor 1 on, this is the head end of the shaft 5 of the wind rotor 1 receives.

Die Windrotoren 1 sind in ihrer Länge segmentiert, und zwischen den Segmenten 1a und 1b ist eine weitere Tragarmstruktur 3', die dreiarmig wie die kopfseitige Tragarmstruktur 3b ausgebildet sein kann und am zentralen Mast 2 befestigt ist, für die Windrotoren 1 zur Abstützung zwischen den bodenseitigen Tragelementen 3a und der kopfseitigen Tragarmstruktur 3b vorhanden. Die Welle 5 der segmentierten Windrotoren kann einstückig zwischen den bodenseitigen Tragelementen 3a und der kopfseitigen Tragarmstruktur 3b ausgebildet sein; die Welle 5 kann aber auch segmentiert in der Länge der Windrotoren 1 ausgebildet sein mit einem Verbindungselement zwischen den Segmenten, das eine Verdrehsicherung zwischen den Segmenten sicherstellt.The wind rotors 1 are segmented in their length, and between the segments 1a and 1b is another support arm structure 3 ' , the three-armed as the head-side arm structure 3b can be trained and at the central mast 2 is attached, for the wind rotors 1 for support between the bottom-side support elements 3a and the head-side support arm structure 3b available. The wave 5 the segmented wind rotors may be integrally formed between the base-side support members 3a and the head-side support arm structure 3b be trained; the wave 5 but can also be segmented in the length of the wind rotors 1 be formed with a connecting element between the segments, which ensures a rotation between the segments.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 3224976 A1 [0008] DE 3224976 A1 [0008]

Claims (12)

Windkraftanlage mit mehreren um eine vertikale Achse drehbar gehalterten Windrotoren (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung einen zentralen Mast (2) und eine kopfseitig des Mastes (2) angeordnete Tragarmstruktur (3b) sowie bodenseitige Tragelemente (3a) aufweist zur Anlenkung der Windrotoren (1), und der Mast (2) ein Speicherelement bildet für die von den Windrotoren (1) erzeugte Energie.Wind turbine with a plurality of wind rotors supported rotatably about a vertical axis ( 1 ), characterized in that the holder has a central mast ( 2 ) and a head of the mast ( 2 ) arranged support arm structure ( 3b ) and bottom support elements ( 3a ) has for the articulation of the wind rotors ( 1 ), and the mast ( 2 ) a storage element forms for the wind rotors ( 1 ) generated energy. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Speicherelement als Akkumulator ausgestaltet ist.Wind turbine according to claim 1, characterized in that the storage element is designed as an accumulator. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Speicherelement als Druckspeicher ausgestaltet ist.Wind turbine according to claim 1, characterized in that the storage element is designed as a pressure accumulator. Windkraftanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Speicherelement als Druckluftspeicher mit einem hochverdichtbaren Gasvolumen in einem Hohlraum ausgestaltet ist.Wind power plant according to claim 3, characterized in that the storage element is designed as a compressed air reservoir with a highly compressible gas volume in a cavity. Windkraftanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Speicherelement einen Hohlraum mit einem Flüssigkeitsvolumen und einem über dem Flüssigkeitsvolumen befindlichen hochverdichtbaren Gasvolumen aufweist.Wind power plant according to claim 3, characterized in that the storage element has a cavity with a liquid volume and a volume of liquid located above the highly compressible gas. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Windrotoren (1) Rotorblätter vom Darrieus-Typ, insbesondere vom Canstein-Typ, aufweisen.Wind turbine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the wind rotors ( 1 ) Darrieus-type rotor blades, in particular of the Canstein type. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Windrotoren (1) winkeläquidistant um den zentralen Mast (2) mit einer Entfernung der Mittelpunkte der Windrotoren (1) zum zentralen Mast (2), die kleiner als das 1,5fache des Rotordurchmessers, insbesondere kleiner als das 1,3fache des Rotordurchmessers, besonders bevorzugt kleiner als das 1,1fache des Rotordurchmessers ist, um den zentralen Mast (2) angeordnet sind.Wind turbine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the wind rotors ( 1 ) equidistant around the central mast ( 2 ) with a distance of the centers of the wind rotors ( 1 ) to the central mast ( 2 ), which is smaller than 1.5 times the rotor diameter, in particular less than 1.3 times the rotor diameter, more preferably less than 1.1 times the rotor diameter, around the central mast ( 2 ) are arranged. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die bodenseitigen Tragelemente (3a) zur drehbaren Lagerung des Windrotors (1) ein Axial-Pendelrollenlager zum Tragen des Windrotors (1) und die kopfseitige Tragarmstruktur (3b) zur drehbaren Lagerung des Windrotors (1) ein Pendelkugellager zum Stützen des Windrotors (1) aufweist.Wind power plant according to one of claims 1 to 7, characterized in that the base-side support elements ( 3a ) for rotatably supporting the wind rotor ( 1 ) an axial spherical roller bearing for supporting the wind rotor ( 1 ) and the head-side support arm structure ( 3b ) for rotatably supporting the wind rotor ( 1 ) a self-aligning ball bearing for supporting the wind rotor ( 1 ) having. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Windrotoren (1) in ihrer Länge segmentiert sind und zwischen den Segmenten (1a, 1b) eine weitere Tragarmstruktur (3') für die Windrotoren (1) zur Abstützung zwischen den bodenseitigen Tragelementen (3a) und der kopfseitigen Tragarmstruktur (3b) vorhanden ist.Wind power plant according to one of claims 1 to 8, characterized in that the wind rotors ( 1 ) are segmented in their length and between the segments ( 1a . 1b ) another support arm structure ( 3 ' ) for the wind rotors ( 1 ) for supporting between the base-side support elements ( 3a ) and the head-side support arm structure ( 3b ) is available. Windkraftanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Tragarmstruktur (3') den gleichen Aufbau wie die kopfseitige Tragarmstruktur (3b) aufweist.Wind power plant according to claim 9, characterized in that the further support arm structure ( 3 ' ) the same structure as the head-side support arm structure ( 3b ) having. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die bodenseitigen Tragelemente (3a) am Fundament des Mastes (2) abgestützt sind.Wind power plant according to one of claims 1 to 10, characterized in that the base-side support elements ( 3a ) at the foundation of the mast ( 2 ) are supported. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum Kühlen des Speicherelements ein flüssigkeitsbetriebener Wärmetauscher vorgesehen ist, der mit Meerwasser befüllbar ist.Wind power plant according to one of claims 1 to 11, characterized in that for cooling the storage element, a liquid-operated heat exchanger is provided which can be filled with seawater.
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