DE102022103423A1

DE102022103423A1 - Device for generating electrical energy using wind pressure

Info

Publication number: DE102022103423A1
Application number: DE102022103423.2A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-02-14
Filing date: 2022-02-14
Publication date: 2023-08-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (2) zur Erzeugung elektrischer Energie unter Ausnutzung von Winddruck, der durch Verdrängung von Luft durch örtlich fixierte und/oder örtlich bewegte Gegenstände erhalten wird, umfassend zumindest eine Aufnahmeöffnung (4) zur Aufnahme der verdrängten Luft, eine Turbine (6) zur Erzeugung von elektrischem Strom unter Ausnutzung der aufgenommenen verdrängten Luft sowie zumindest ein Luftleitrohr (8) zur Leitung der verdrängten Luft von der zumindest einen Aufnahmeöffnung (4) zu der Turbine (6).The invention relates to a device (2) for generating electrical energy using wind pressure, which is obtained by displacing air through locally fixed and/or locally moving objects, comprising at least one receiving opening (4) for receiving the displaced air, a turbine ( 6) for generating electricity using the displaced air that has been taken in, and at least one air duct (8) for conducting the displaced air from the at least one receiving opening (4) to the turbine (6).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie unter Ausnutzung von Winddruck, ein System, umfassend eine Mehrzahl solcher Vorrichtungen sowie ein Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie unter Ausnutzung von Winddruck. Ferner umfasst die Erfindung noch eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.The present invention relates to a device for generating electrical energy using wind pressure, a system comprising a plurality of such devices and a method for generating electrical energy using wind pressure. Furthermore, the invention also includes a use of a device according to the invention.

Vorrichtungen und Systeme zur Erzeugung von Energie auf der Basis der Ausnutzung von Windkraft sind in den vielfältigsten Formen und Ausführungen auf dem Markt bekannt. In der Regel erfolgt die Erzeugung elektrischer Energie hierbei mittels bekannter windmühlenartiger bzw. propellergetriebener Windkraftanlagen. Propeller-Windkraftanlagen haben sich in den vergangenen Jahren mehr und mehr gegen andere Vorrichtungen und Systeme zur Erzeugung elektrischer Energie durchgesetzt. Der Hauptvorteil der Verwendung von Propeller-Windkraftanlagen liegt hierbei insbesondere in der Möglichkeit der Erzeugung elektrischer Energie unter schadstofffreier Nutzung des Windes als unerschöpfliche natürliche Energieressource.Devices and systems for generating energy based on the use of wind power are known on the market in a wide variety of forms and designs. As a rule, electrical energy is generated here by means of known windmill-like or propeller-driven wind turbines. In recent years, propeller wind turbines have increasingly prevailed over other devices and systems for generating electrical energy. The main advantage of using propeller wind turbines lies in the possibility of generating electrical energy using the wind as an inexhaustible natural energy resource without polluting it.

Bekannte Propeller-Windkraftanlagen weisen eine Höhe von rund 50 - 100 m und höher auf und werden an Stellen positioniert, an denen mit viel, möglichst gleichmäßig wehendem, Wind zu rechnen ist. Dabei stellt sich allerdings das Problem, dass die Natur nicht so berechenbar ist, wie dies für eine kontinuierliche Energiegewinnung wünschenswert wäre, insbesondere in Hinblick auf die Zeiten, in denen Wind herrscht und dessen Intensität. Aus diesen Gründen kann man regelmäßig beobachten, dass Propeller-Windkraftanlagen stillstehen, da der für den Betrieb dieser Propeller-Windkraftanlagen notwendige starke Wind nicht jederzeit zur Verfügung steht. Neben anderen Gründen führt dies dazu, dass Propeller-Windkraftanlagen nach wie vor nicht hinreichend effektiv und zuverlässig betrieben werden können. Abgesehen von einigen wenigen Standorten, beispielsweise an der Küste, gibt es kaum Orte, die die geforderten Bedingungen von dauerhaft gleichmäßig starken und berechenbaren Windgeschwindigkeiten erfüllen.Known propeller wind turbines have a height of around 50-100 m and higher and are positioned at locations where a lot of wind, blowing as evenly as possible, is to be expected. However, the problem arises that nature is not as predictable as would be desirable for continuous energy production, especially with regard to the times when there is wind and its intensity. For these reasons, one can regularly observe that propeller wind turbines are idle, since the strong wind necessary for the operation of these propeller wind turbines is not available at all times. Among other reasons, this means that propeller wind turbines still cannot be operated effectively and reliably enough. Apart from a few locations, for example on the coast, there are hardly any places that meet the required conditions of consistently strong and predictable wind speeds.

Hinzu kommt, dass das Aufstellen von Windkraftanlagen in der Nähe von Wohngebieten nicht unproblematisch ist, da die Anlagen neben einem erheblichen Platzbedarf auch störende Geräusche verursachen. Deshalb müssen herkömmliche Windkraftanlagen nach heutigem Baurecht mindestens 50 m vom nächsten bewohnten Gebäude beabstandet sein. Die von den Windkraftanlagen erzeugten Geräusche sind jedoch nicht nur für Menschen, sondern auch für Tiere störend und vertreiben letztere regelmäßig aus ihrer natürlichen Umgebung. Darüber hinaus stellen die offenen Rotorblätter der Windkraftanlagen eine große Gefahr für Vögel und Flugzeuge dar. Schließlich werden bei der Herstellung und Entsorgung der Rotorblätter hohe Umweltbelastungen in Kauf genommen, was die Ökobilanz von Windkraftanlagen letztlich nachteilig beeinflusst.In addition, the installation of wind turbines in the vicinity of residential areas is not unproblematic, since the systems not only require a considerable amount of space but also cause disturbing noises. Therefore, according to current building regulations, conventional wind turbines must be at least 50 m away from the nearest inhabited building. However, the noise generated by the wind turbines is not only annoying for humans, but also for animals and regularly drives the latter out of their natural environment. In addition, the open rotor blades of the wind turbines pose a great danger to birds and aircraft. Finally, high environmental pollution is accepted during the manufacture and disposal of the rotor blades, which ultimately has a negative impact on the ecological balance of wind turbines.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bzw. ein System zur Erzeugung von Energie auf der Basis der Ausnutzung von Windkraft zur Verfügung zu stellen, das die voranstehend genannten Nachteile bekannter Vorrichtungen und Systeme zur Erzeugung von Energie auf der Basis der Ausnutzung von Windkraft zumindest teilweise behebt. Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung bzw. ein System zur Erzeugung von Energie auf der Basis der Ausnutzung von Windkraft zur Verfügung zu stellen, das unter der Gewährleistung einer schadstofffreien Nutzung von Wind als Energiequelle, örtlich flexibel einsetzbar ist und zugleich eine dauerhaft zuverlässige und effektive Energieerzeugung unter geringer Geräuschbelastung und geringem Gefahrenpotential für Mensch und Tier ermöglicht.It is therefore the object of the present invention to provide a device and a system for generating energy based on the use of wind power available that the above-mentioned disadvantages of known devices and systems for generating energy based on the use of Wind power at least partially fixes. In particular, it is the object of the invention to provide a device or a system for generating energy based on the use of wind power, which can be used flexibly locally while ensuring the use of wind as an energy source without pollutants and at the same time is durable reliable and effective power generation with low noise levels and low risk potential for humans and animals.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs, ein System mit den Merkmalen des unabhängigen Systemanspruchs, ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs sowie durch eine erfindungsgemäße Verwendung gemäß dem unabhängigen Verwendungsanspruch. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erwähnt werden, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System, dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie der erfindungsgemäßen Verwendung und umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.The above object is achieved by a device having the features of the independent device claim, a system having the features of the independent system claim, a method having the features of the independent method claim and by an inventive use according to the independent use claim. Further features and details of the invention result from the respective dependent claims, the description and the drawings. Features and details that are mentioned in connection with the device according to the invention also apply, of course, in connection with the system according to the invention, the method according to the invention and the use according to the invention and vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention, reference is always made to each other or can be.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie unter Ausnutzung von Winddruck, der durch Verdrängung von Luft durch örtlich fixierte und/oder örtlich bewegte Gegenstände erhalten wird, vorgesehen. Hierbei umfasst die Vorrichtung zumindest eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme der verdrängten Luft, eine Turbine zur Erzeugung von elektrischem Strom unter Ausnutzung der aufgenommenen verdrängten Luft sowie zumindest ein Luftleitrohr zur Leitung der verdrängten Luft von der zumindest einen Aufnahmeöffnung zu der Turbine.According to the invention, a device for generating electrical energy using wind pressure, which is obtained by displacing air through locally fixed and/or locally moving objects, is provided. The device comprises at least one receiving opening for receiving the displaced air, a turbine for generating electricity using the displaced air that has been received, and at least one air duct for conducting the displaced air from the at least one receiving opening to the turbine.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann hierbei vorteilhafterweise an Schnellstraßen, wie Bundestraßen oder Autobahnen angeordnet werden und über die verdrängte Luft von Fahrzeugen, bzw. den durch die Fahrzeuge erzeugten Winddruck, angetrieben werden. Besonders vorteilhaft kann hierbei eine Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem Mittelstreifen einer Autobahn sein, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung hierbei insbesondere derart ausgebildet und auf dem Mittelstreifen einer Autobahn angeordnet sein kann, dass über die Vorrichtung verdrängte Luft von Fahrzeugen aus gegenüberliegenden Richtungen gleichzeitig aufgenommen werden kann und zur Energieerzeugung genutzt werden kann. Alternativ oder kumulativ kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch an den Seitenstreifen einer Schnellstraße oder an Schildern oder Brücken der Straße oder dergleichen angeordnet sein. Über die Anordnung einer gegenständlichen Vorrichtung an einer Schnellstraße kann insbesondere ein möglichst hohes, gleichmäßiges und berechenbares Windaufkommen aus der verdrängten Luft von Fahrzeugen ausgenutzt werden, die die Straße befahren und die verdrängte Luft in Richtung der Aufnahmeöffnung bzw. den Aufnahmeöffnungen der gegenständlichen Vorrichtung befördern. Durch eine Anordnung auf oder an dem Mittel- oder Seitenstreifen einer Schnellstraße, insbesondere einer Autobahn, werden zudem lediglich ansonsten nahezu unnutzbare Flächen verwendet. Ebenso wird bei einer Anordnung an Schnellstraßen die Lärmbelästigung und das Gefahrenpotential der Bevölkerung und des Tierreiches minimiert, da die Betriebsgeräusche der erfindungsgemäßen Vorrichtungen im Regelfall leiser sind, als die von den Fahrzeugen auf der Schnellstraße erzeugten Fahrgeräusche.The device according to the invention can in this case advantageously on expressways, such as Federal roads or motorways are arranged and are driven by the displaced air from vehicles or the wind pressure generated by the vehicles. An arrangement of a device according to the invention on a central reservation of a freeway can be particularly advantageous, in which case the device according to the invention can be designed and arranged on the central reservation of a freeway in such a way that air displaced by the device can be taken in by vehicles from opposite directions at the same time and can be used for energy production. Alternatively or cumulatively, the device according to the invention can also be arranged on the hard shoulder of an expressway or on signs or bridges on the road or the like. By arranging a physical device on an expressway, the highest possible, even and predictable wind volume from the displaced air can be used by vehicles that drive on the street and transport the displaced air in the direction of the intake opening or the intake openings of the physical device. In addition, an arrangement on or on the median or hard shoulder of an expressway, in particular a motorway, only otherwise almost unusable areas are used. Likewise, the noise pollution and the risk potential of the population and the animal kingdom is minimized in an arrangement on expressways, since the operating noises of the devices according to the invention are usually quieter than the driving noises generated by the vehicles on the expressway.

Neben einem Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Systems an Schnellstraßen kann auch eine Anordnung an Zug- oder Bahnstrecken vorgesehen sein, an denen die zur Erzeugung des Winddrucks erforderliche verdrängte Luft dann von durchfahrenden Zügen stammt. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße System auch an großen Gebäuden mit hoher Luftverdrängung, wie Kirchen, Hochhäusern, Kraftwerken oder dergleichen angeordnet sein. Solche Gebäude können einen Luftstrom kanalisieren und in bestimmter definierter Form um das Gebäude leiten und daher eine kontinuierliche Quelle für einen Winddruck darstellen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann dabei vorzugsweise an Vorsprüngen an der Fassade, insbesondere an Konsolen eines Bauwerks angeordnet sein.In addition to using the device according to the invention or the system according to the invention on highways, an arrangement on train or railway lines can also be provided on which the displaced air required to generate the wind pressure then comes from passing trains. In addition, the device according to the invention or the system according to the invention can also be arranged on large buildings with high air displacement, such as churches, high-rise buildings, power plants or the like. Such buildings can channel and direct airflow around the building in some defined shape and therefore provide a continuous source of wind pressure. The device according to the invention can preferably be arranged on projections on the facade, in particular on consoles of a building.

Unter Winddruck kann hierbei insbesondere der statische oder dynamische Luft- bzw. Winddruck verstanden werden, der im gegenständlichen Fall über die verdrängte Luft durch örtlich fixierte und/oder örtlich bewegte Gegenstände erhalten wird. Unter örtlich fixierten Gegenständen kann im Rahmen der Erfindung vorzugsweise ein Gebäude mit hoher Luftverdrängung verstanden werden. Unter örtlich bewegten Gegenständen können ferner bewegbare Fahrzeuge, wie Autos, LKW's, Züge oder dergleichen verstanden werden. Die gegenständliche Turbine kann in Form einer stehenden oder liegenden Turbine ausgebildet sein, der die verdrängte Luft über ein oder mehrere Luftleitrohre zugeführt wird. Bei einer Ausführungsform mit mehreren Luftleitrohren können diese übereinander nebeneinander oder auch gegenüberliegend voneinander angeordnet sein.Wind pressure can be understood here in particular as the static or dynamic air or wind pressure that is obtained in the present case via the displaced air by locally fixed and/or locally moving objects. Within the scope of the invention, locally fixed objects can preferably be understood to mean a building with high air displacement. Locally moving objects can also be understood to mean mobile vehicles such as cars, trucks, trains or the like. The present turbine can be designed in the form of an upright or horizontal turbine, to which the displaced air is supplied via one or more air ducts. In an embodiment with a plurality of air guiding tubes, these can be arranged one above the other next to one another or also opposite one another.

Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Idee ist es insbesondere möglich, elektrische Energie mit Hilfe einer unerschöpflichen Ressource zu gewinnen ohne dabei neue Flächen zur Aufstellung und Nutzung der Vorrichtung erschließen zu müssen. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird hierbei weder die Bevölkerung, noch das Tierreich belastet oder einer Gefahr ausgesetzt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung nutzt hierbei den durch fahrende Fahrzeuge oder stehende Bauwerke erzeugten oder geleiteten Wind aus, der vorteilhafterweise immer aus derselben Richtung anströmt und oft in gleichbleibender Intensität zur Verfügung steht.By applying the idea according to the invention, it is possible in particular to obtain electrical energy using an inexhaustible resource without having to open up new areas for setting up and using the device. Due to the arrangement according to the invention, neither the population nor the animal kingdom is burdened or exposed to danger. The device according to the invention utilizes the wind generated or directed by moving vehicles or standing structures, which advantageously always flows from the same direction and is often available with constant intensity.

Im Rahmen einer konstruktiv einfach herstellbaren und zugleich besonders effektiven Ausnutzung von Winddruck, erzeugt über verdrängte Luft, kann gegenständlich vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Turbine zumindest einen Rotor aufweist, der über die verdrängte Luft antreibbar ist, wobei der Rotor vorzugsweise rotierbar gelagert auf einer Rotorwelle angeordnet ist, wobei die Rotorwelle insbesondere senkrecht zu der zumindest einen Aufnahmeöffnung und/oder zu zumindest einem Teil des zumindest einen Luftleitrohrs angeordnet ist. Eine senkrechte Anordnung der Rotorwelle zur Aufnahmeöffnung ermöglicht hierbei zudem eine besonders platzsparende und kompakte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie.As part of a structurally simple to produce and at the same time particularly effective use of wind pressure, generated by displaced air, it can advantageously be provided in this case that the turbine has at least one rotor that can be driven by the displaced air, with the rotor preferably being rotatably mounted on a rotor shaft is arranged, wherein the rotor shaft is arranged in particular perpendicular to the at least one receiving opening and / or to at least a part of the at least one air guide tube. A perpendicular arrangement of the rotor shaft to the receiving opening also enables a particularly space-saving and compact design of the device according to the invention for generating electrical energy.

Im Hinblick auf eine Steigerung der erzeugbaren Energie unter gleichzeitiger Gewährleistung eines möglichst kompakten Aufbaus der gegenständlichen Vorrichtung kann erfindungsgemäß vorteilhafterweise ferner vorgesehen sein, dass die Turbine eine Mehrzahl von Rotoren aufweist, die über die verdrängte Luft antreibbar sind, wobei die Rotoren vorzugsweise rotierbar gelagert auf derselben Rotorwelle angeordnet sind, wobei die Rotorwelle insbesondere senkrecht zu der zumindest einen Aufnahmeöffnung und/oder zu zumindest einem Teil des zumindest einen Luftleitrohrs angeordnet ist. Eine Anordnung mehrerer Rotoren auf einer Welle kann sich hierbei insbesondere bei der Erzeugung stärkerer Winddrücke anbieten, wie sie bspw. auf Strecken erzielbar sind, auf denen höhere Geschwindigkeiten erlaubt sind und daher die kinetische Energie der verdrängten Luft größer ist.With a view to increasing the energy that can be generated while at the same time ensuring the most compact structure possible for the device in question, it can also advantageously be provided according to the invention that the turbine has a plurality of rotors that can be driven by the displaced air, with the rotors preferably being rotatably mounted on the same Rotor shaft are arranged, wherein the rotor shaft is arranged in particular perpendicular to the at least one receiving opening and / or to at least a part of the at least one air guide tube. An arrangement of a plurality of rotors on a shaft can in this case be particularly strong during generation rer offer wind pressures, such as are achievable on routes where higher speeds are allowed and therefore the kinetic energy of the displaced air is greater.

Im Rahmen einer konstruktiv stabilen Ausführung für den Einsatz in breiten Winddruckbereichen kann es ferner von Vorteil sein, wenn der zumindest eine Rotor eine Mehrzahl von Rotorblättern aufweist, wobei der Rotor vorzugsweise in Form eines Schaufelrades ausgebildet ist, wobei der Rotor insbesondere über eine Lüfternabe auf der Rotorwelle angeordnet ist. Eine Lüfternabe ermöglicht ferner insbesondere einen besonders stabilen und homogenen Betrieb eines Rotors.
Im Rahmen einer kompakten Anordnung und möglichst verlustfreien Erzeugung von elektrischer Energie unter Ausnutzung von Winddruck kann erfindungsgemäß vorteilhafterweise ferner vorgesehen sein, dass die Turbine einen Generator mit einer Generatorwelle zur Erzeugung elektrischer Energie über die Rotation des zumindest einen Rotors aufweist, wobei der Generator vorzugsweise einen Anschluss zur Verbindung des Generators mit einem Stromversorgungsnetz und/oder mit einem Energiespeicher aufweist. Vorteilhafterweise kann der Generator hierbei noch einen Gleichrichter aufweisen, der zur Anpassung der gewonnenen elektrischen Energie zur Einspeisung in ein Stromnetz bzw. zur Vorbereitung einer Speicherung in einem Energiespeicher vorgesehen sein kann.As part of a structurally stable design for use in wide wind pressure ranges, it can also be advantageous if the at least one rotor has a plurality of rotor blades, with the rotor preferably being in the form of a blade wheel, with the rotor being mounted in particular via a fan hub on the Rotor shaft is arranged. A fan hub also enables a particularly stable and homogeneous operation of a rotor.
As part of a compact arrangement and generation of electrical energy with as little loss as possible using wind pressure, it can also advantageously be provided according to the invention that the turbine has a generator with a generator shaft for generating electrical energy via the rotation of the at least one rotor, with the generator preferably having a connection for connecting the generator to a power supply network and/or to an energy store. Advantageously, the generator can also have a rectifier, which can be provided for adapting the electrical energy obtained for feeding into a power grid or for preparing storage in an energy store.

Im Rahmen einer möglichst effektiven und verlustfreien Übertragung der Rotationsenergie des Rotors in eine elektrische Energie kann erfindungsgemäß vorteilhafterweise ferner vorgesehen sein, dass die Turbine ein Getriebe zur Verbindung der Generatorwelle des Generators mit der Rotorwelle des zumindest einen Rotors aufweist, wobei das Getriebe vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass die Generatorwelle des Generators parallel mit der Rotorwelle des oder der Rotoren verbindbar ist, insbesondere derart verbindbar sind, dass die Rotorwelle und die Generatorwelle auf derselben Drehachse liegen. Das Getriebe kann hierbei vorzugsweise regelbar ausgebildet und insbesondere unmittelbar an die Lüfternabe des Rotors angeordnet sein.As part of the most effective and loss-free transmission of the rotational energy of the rotor into electrical energy, it can advantageously also be provided according to the invention that the turbine has a gearbox for connecting the generator shaft of the generator to the rotor shaft of the at least one rotor, with the gearbox preferably being designed in this way that the generator shaft of the generator can be connected in parallel with the rotor shaft of the rotor or rotors, in particular can be connected in such a way that the rotor shaft and the generator shaft lie on the same axis of rotation. In this case, the transmission can preferably be designed to be adjustable and in particular can be arranged directly on the fan hub of the rotor.

Im Rahmen eines konstruktiv möglichst einfachen und kompakten Aufbaus der gegenständlichen Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie unter Ausnutzung von Winddruck kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass ein zentral angeordneter Mündungsbereich vorgesehen ist, in den das zumindest eine Luftleitrohr mündet, wobei der Mündungsbereich vorzugsweise zwischen dem zumindest einen Luftleitrohr und der Turbine angeordnet ist und das zumindest eine Luftleitrohr von der Turbine trennt, wobei der Mündungsbereich vorzugsweise einen konstanten Rohrdurchmesser aufweist.Within the framework of a structurally simple and compact structure of the present device for generating electrical energy using wind pressure, it can also be provided according to the invention that a centrally arranged outlet area is provided, into which the at least one air guide tube opens, with the outlet area preferably between the at least one Air guide pipe and the turbine is arranged and the at least one air guide pipe separates from the turbine, wherein the mouth region preferably has a constant pipe diameter.

im Hinblick auf eine vergrößerte Aufnahmekapazität eines verdrängten Luftstroms sowie eine effektive Strömungsführung zum Antrieben eines Rotors über einen verdrängten Luftstrom kann vorteilhafterweise ferner vorgesehen sein, dass das zumindest eine Luftleitrohr eine zumindest teilweise konische Form aufweist, wobei der Durchmesser des zumindest einen Luftleitrohrs vorzugsweise von der Aufnahmeöffnung mit weiterem Verlauf bis zu einer Endöffnung zur Verbindung an einen Mündungsbereich kontinuierlich abnimmt, wobei der Durchmesser des zumindest einen Luftleitrohrs an der Aufnahmeöffnung vorzugsweise zumindest 1,5 mal so groß ist, wie der Durchmesser an der Endöffnung, insbesondere zumindest 2,5 mal so groß ist.With regard to an increased absorption capacity of a displaced air flow and an effective flow guidance for driving a rotor via a displaced air flow, it can advantageously also be provided that the at least one air guiding tube has an at least partially conical shape, the diameter of the at least one air guiding tube preferably being different from the receiving opening decreases continuously as it progresses to an end opening for connection to a mouth area, the diameter of the at least one air guide tube at the receiving opening being preferably at least 1.5 times as large as the diameter at the end opening, in particular at least 2.5 times as large is.

Im Rahmen einer strömungsoptimierten Ausführung der gegenständlichen Vorrichtung kann erfindungsgemäß vorteilhafterweise ferner vorgesehen sein, dass ein Abluftrohr zur Abführung der verdrängten Luft nach außen vorgesehen ist, wobei das Abluftrohr vorzugsweise parallel zu dem zumindest einen Luftleitrohr und/oder senkrecht zur der Aufnahmeöffnung des zumindest einen Luftleitrohrs angeordnet ist. Das Abluftrohr kann hierbei oberhalb oder unterhalb von den Luftleitrohren angeordnet sein. Durch die Anordnung eines Abluftrohres zur Abführung der verdrängten Luft nach außen aus der gegenständliche Vorrichtung hinaus, kann insbesondere die Bildung von Turbulenzen innerhalb der Turbine verhindert werden, die vor allen Dingen bei einer Zusammenschaltung einzelner Vorrichtungen nachteilig sein könnte.As part of a flow-optimized design of the device in question, it can advantageously also be provided according to the invention that an exhaust air pipe is provided for discharging the displaced air to the outside, the exhaust air pipe preferably being arranged parallel to the at least one air guiding pipe and/or perpendicular to the receiving opening of the at least one air guiding pipe is. The exhaust air pipe can be arranged above or below the air guide pipes. By arranging an exhaust air pipe for discharging the displaced air to the outside of the device in question, the formation of turbulence within the turbine can be prevented in particular, which could be disadvantageous above all when individual devices are interconnected.

Im Rahmen einer möglichst widerstandsfreien Strömungsführung unter zugleich möglichst großem Energiegewinn ist es ferner denkbar, dass eine Mehrzahl von Luftleitrohren vorgesehen ist, wobei die Luftleitrohre vorzugsweise symmetrisch zueinander angeordnet sind. Die Luftleitrohre können hierbei völlig flexibel, untereinander, übereinander oder nebeneinander angeordnet sein.In the context of a flow path that is as resistance-free as possible and at the same time the greatest possible energy gain, it is also conceivable for a plurality of air-guiding tubes to be provided, with the air-guiding tubes preferably being arranged symmetrically to one another. The air guide tubes can be arranged completely flexibly, one below the other, one above the other or next to each other.

Hierbei kann im Rahmen einer widerstandsfreien Strömungsführung unter möglichst großem Energiegewinn vorzugsweise vorgesehen sein, dass eine geradzahlige Anzahl von mehreren Luftleitrohren vorgesehen ist, wobei vorzugweise eine erste Hälfte der Luftleitrohre spiegelsymmetrisch gegenüberliegend zu einer zweiten Hälfte von Luftleitrohren angeordnet ist, wobei die Turbine und/oder ein Mündungsbereich, in den die mehreren Luftleitrohre münden, insbesondere innerhalb der Spiegelebene angeordnet sind. Hierbei bietet sich insbesondere eine beidseitige Anordnung von Luftleitrohren an. Die Luftleitrohre können hierbei insbesondere in Kombination mit dem Mündungsbereich vorteilhafterweise in Form eines oder mehrerer Hosenrohre ausgebildet sein über die die verdrängte Luft zu der Turbine geführt werden.Within the scope of a resistance-free flow guidance with the greatest possible energy gain, it can preferably be provided that an even number of several air guide tubes is provided, with a first half of the air guide tubes preferably being arranged mirror-symmetrically opposite a second half of air guide tubes, with the turbine and/or a Mouth area, in which the several air guide tubes open, are arranged in particular within the mirror plane. In this case, an arrangement of air guiding tubes on both sides is particularly appropriate. In this case, the air-guiding tubes can be advantageous, in particular in combination with the mouth area be in the form of one or more Y-pipes via which the displaced air is guided to the turbine.

Im Rahmen einer optimierten Luftstromaufnahmefähigkeit, einer optimierten Strömungsführung und einer Minimierung von Betriebsgeräuschen kann es ferner von Vorteil sein, wenn das zumindest eine Luftleitrohr zweiteilig aufgebaut ist und aus einem äußeren und einem inneren Teil besteht, wobei vorzugsweise das innere Teil zumindest teilweise konisch ausgebildet ist und der äußere Teil einen konstanten Rohrdurchmesser aufweist, wobei insbesondere eine Schalldämmung vorgesehen ist, die besonders bevorzugt zwischen dem äußeren und dem inneren Teil angeordnet ist. Das äußere Rohr kann hierbei vorzugsweise als Trägerrohr fungieren. Eine Schalldämmung kann insbesondere vorgesehen sein, wenn zumindest ein Teil des Luftleitrohrs im Inneren von Gebäuden geführt wird und das Strömungsgeräusch gemindert werden soll.In the context of optimized airflow capacity, optimized flow guidance and minimization of operating noise, it can also be advantageous if the at least one air guide tube is constructed in two parts and consists of an outer and an inner part, with the inner part preferably being at least partially conical in design and the outer part has a constant pipe diameter, sound insulation being provided in particular, which is particularly preferably arranged between the outer and the inner part. In this case, the outer tube can preferably function as a support tube. Soundproofing can be provided in particular if at least part of the air duct is routed inside buildings and the flow noise is to be reduced.

Zum Schutz der anfälligen Komponenten einer gegenständlichen Vorrichtung vor witterungsbedingten Schäden ist es vorteilhafterweise ferner denkbar, dass ein Gehäuse zur Aufnahme der Turbine vorgesehen ist, wobei das Gehäuse vorzugsweise unmittelbar an den Mündungsbereich angeordnet, insbesondere unmittelbar mit dem Mündungsbereich verbunden ist. Hierbei sind dann vorzugsweise alle Komponenten der Turbine innerhalb des Gehäuses anordbar und vor zu starkem Wind, Regen, Stein- oder Hagelschlag oder dergleichen geschützt.In order to protect the susceptible components of an actual device from weather-related damage, it is advantageously also conceivable that a housing is provided for accommodating the turbine, the housing preferably being arranged directly on the mouth area, in particular directly connected to the mouth area. In this case, all components of the turbine can then preferably be arranged within the housing and protected from excessive wind, rain, stone or hail impact or the like.

Um die Bewegung des Rotors, bspw. bei Sturm oder im Falle von durchzuführenden Wartungsarbeiten, stoppen zu können, ist es gegenständlich vorteilhafterweise denkbar, dass eine Bremsvorrichtung zur Abbremsung der Bewegung des Rotors vorgesehen ist, wobei die Bremsvorrichtung vorzugsweise in Form einer mechanischen Sperrvorrichtung ausgebildet ist.In order to be able to stop the movement of the rotor, e.g. during a storm or in the case of maintenance work to be carried out, it is advantageously conceivable that a braking device is provided for braking the movement of the rotor, the braking device preferably being in the form of a mechanical locking device .

Zur Abscheidung von Sand- Staub und Dreckpartikeln kann vorteilhafterweise ferner vorgesehen sein, dass ein Partikelfilter zur Filterung der verdrängten Luft von Partikeln vorgesehen ist, wobei der Partikelfilter vorzugsweise zwischen der zumindest einen Aufnahmeöffnung und der Turbine, insbesondere unmittelbar vor der Turbine angeordnet ist.To separate sand, dust and dirt particles, it can advantageously also be provided that a particle filter is provided for filtering the displaced air from particles, the particle filter preferably being arranged between the at least one receiving opening and the turbine, in particular immediately in front of the turbine.

Um einen einfachen, schnellen und kostengünstigen Aufbau, Transport sowie eine einfache, schnelle und kostengünstige Wartung und Reparatur zu garantieren, kann vorteilhafterweise ferner vorgesehen sein, dass eine mehrteilige Komponentenbauweise vorgesehen ist, wobei im Rahmen der mehrteilige Komponentenbauweise vorzugsweise das zumindest eine oder die Luftleitrohre als erste Komponente unmittelbar mit dem Mündungsbereich als zweite Komponente verbunden sind und der Mündungsbereich unmittelbar mit dem Gehäuse als dritte Komponente verbunden ist.In order to guarantee simple, quick and inexpensive construction, transport and simple, quick and inexpensive maintenance and repairs, it can advantageously also be provided that a multi-part component design is provided, with the at least one or the air guide tubes preferably being used as part of the multi-part component design first component is connected directly to the mouth area as the second component and the mouth area is connected directly to the housing as the third component.

Im Rahmen einer vorteilhaften Umweltbilanz kann ferner vorgesehen sein, dass die Vorrichtung zu einem Anteil von zumindest 95 Gew.-% aus vollständig recycelbaren Materialien ausgebildet ist, wobei die vollständig recycelbaren Materialien vorzugsweise zumindest teilweise in Form eines Metallwerkstoffes, insbesondere in Form eines Aluminiumwerkstoffes ausgebildet sind. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht es, die eingesetzten Materialien nach dem Ende der Nutzung, dem Materialfluss zu einem hohen Anteil wieder zuführen zu können. Eine Verwendung von Aluminium ermöglicht ferner eine gewichtsoptimierte Ausgestaltung der gegenständlichen Vorrichtung.As part of an advantageous environmental balance, it can also be provided that the device is made of at least 95% by weight completely recyclable materials, the completely recyclable materials preferably being at least partly in the form of a metal material, in particular in the form of an aluminum material . Such an embodiment makes it possible to return a large proportion of the materials used to the material flow after they have been used. The use of aluminum also enables a weight-optimized configuration of the device in question.

Um den aus verdrängter Luft erzeugten nutzbaren Winddruck maximieren zu können, kann erfindungsgemäß vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass eine Positionierungseinheit zur Positionierung der ein oder mehreren Aufnahmeöffnungen vorgesehen ist, wobei die Positionierungseinheit vorzugsweise zwischen dem oder den Luftleitrohren und dem Mündungsbereich angeordnet ist. Hierbei kann die optimale Ausrichtung der einen oder mehreren Aufnahmeöffnungen bspw. zumindest teilweise von einer aktuellen Windstärke, einer aktuellen Windrichtung, einer aktuellen Streckenführung oder dergleichen abhängen. Vorzugsweise kann die Positionierungseinheit hierbei in Form eines Gelenkes oder Faltenbalges oder dergleichen ausgebildet sein, die manuell oder automatisierbar gesteuert werden kannIn order to be able to maximize the usable wind pressure generated from displaced air, it can advantageously be provided according to the invention that a positioning unit is provided for positioning the one or more receiving openings, the positioning unit preferably being arranged between the air guide tube or tubes and the mouth area. In this case, the optimal orientation of the one or more receiving openings can depend, for example, at least in part on a current wind strength, a current wind direction, a current routing or the like. The positioning unit can preferably be in the form of a joint or bellows or the like, which can be controlled manually or in an automated manner

Im Rahmen Optimierung einer Ausrichtung der gegenständlichen Vorrichtung, insbesondere einer Optimierung der Ausrichtung der einen oder mehreren Aufnahmeöffnungen der gegenständlichen Vorrichtung zur Erhöhung eines aufnehmbaren Winddrucks kann vorteilhafterweise ferner vorgesehen sein, dass eine Sensoreinheit zur Aufnahme von Messwerten zur Bestimmung der aktuellen Intensität eines Winddrucks und/oder eine Verarbeitungseinheit zur Bestimmung der aktuellen Intensität des Winddrucks auf Basis der von der Sensoreinheit aufgenommenen Messwerte und/oder eine Steuereinheit zur Ansteuerung der Positionierungseinheit auf Basis der von der Verarbeitungseinheit bestimmten aktuellen Intensität des Winddrucks vorgesehen ist.Within the scope of optimizing an alignment of the device in question, in particular optimizing the alignment of the one or more receiving openings of the device in question to increase a wind pressure that can be recorded, it can advantageously also be provided that a sensor unit for recording measured values for determining the current intensity of a wind pressure and/or a processing unit for determining the current intensity of the wind pressure based on the measured values recorded by the sensor unit and/or a control unit for controlling the positioning unit based on the current intensity of the wind pressure determined by the processing unit.

Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ferner ein System zur Erzeugung elektrischer Energie unter Ausnutzung von Winddruck, der durch Verdrängung von Luft durch örtlich fixierte und/oder örtlich variable Gegenstände erhalten wird. Hierbei umfasst das erfindungsgemäße System eine Mehrzahl von Vorrichtungen zur Erzeugung elektrischer Energie unter Ausnutzung von Winddruck nach einem der vorangehenden Ansprüche, ein mit der Mehrzahl von Vorrichtungen elektrisch verbundenes Stromversorgungsnetz in das die über die Vorrichtungen erzeugte Energie eingespeist wird und/oder einen mit der Mehrzahl von Vorrichtungen elektrisch verbundenen Energiespeicher in dem die über die Vorrichtungen erzeugte Energie gespeichert wird. Damit weist das erfindungsgemäße System die gleichen Vorteile auf, wie sie bereits ausführlich in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung, beschrieben worden sind. Im Rahmen einer Ausführung mit einer Energiespeichervorrichtung kann vorzugsweise eine Laderegelung, bzw. die Anordnung eines Ladereglers vorgesehen sein. Im Rahmen einer Ausführung mit einer Verbindung zu einem Stromversorgungsnetz kann ferner insbesondere die Anordnung eines Brückengleichrichters oder dergleichen vorteilhaft sein.The subject of the invention is also a system for generating electrical energy using wind pressure, which is obtained by displacing air through locally fixed and/or locally variable objects. Here, the system according to the invention includes a more number of devices for generating electrical energy using wind pressure according to one of the preceding claims, a power supply network which is electrically connected to the plurality of devices and into which the energy generated via the devices is fed and/or an energy store which is electrically connected to the plurality of devices in the the energy generated via the devices is stored. The system according to the invention thus has the same advantages as have already been described in detail in relation to the device according to the invention. Within the framework of an embodiment with an energy storage device, charging control or the arrangement of a charging controller can preferably be provided. In the context of an embodiment with a connection to a power supply network, the arrangement of a bridge rectifier or the like can also be particularly advantageous.

Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie unter Ausnutzung von Winddruck, der durch Verdrängung von Luft durch örtlich fixierte und/oder örtlich variable Gegenstände erhalten wird, vorzugsweise unter Verwendung einer voranstehend beschriebenen Vorrichtung. Hierbei umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte eines Aufnehmens von verdrängter Luft über zumindest eine Aufnahmeöffnung, eines Leitens der aufgenommenen Luft von der zumindest einen Aufnahmeöffnung zu einer Turbine über zumindest ein Luftleitrohr sowie eines Erzeugens von elektrischem Strom mittels der Turbine unter Ausnutzung der aufgenommenen verdrängten Luft. Damit weist das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile auf, wie sie bereits ausführlich in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung oder das erfindungsgemäße System beschrieben worden sind.The invention also relates to a method for generating electrical energy using wind pressure, which is obtained by displacing air through locally fixed and/or locally variable objects, preferably using a device described above. The method according to the invention comprises the steps of receiving displaced air via at least one receiving opening, guiding the received air from the at least one receiving opening to a turbine via at least one air duct, and generating electricity by means of the turbine using the displaced air that has been received. The method according to the invention thus has the same advantages as have already been described in detail in relation to the device according to the invention or the system according to the invention.

Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung einer voranstehend beschriebenen Vorrichtung für eine Anordnung an einer Autobahn oder einer Schnellstraße, insbesondere auf einem Mittelstreifen der Autobahn oder Schnellstraße, für eine Anordnung an Zugstrecken oder an Bauwerken mit hoher Luftverdrängung. Damit weist die erfindungsgemäße Verwendung die gleichen Vorteile auf, wie sie bereits ausführlich in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung, das erfindungsgemäße System sowie das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben worden sind. Im Rahmen einer Verwendung der gegenständlichen Vorrichtung für eine Anordnung an Bauwerken mit hoher Luftverdrängung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere an Konsolen des betreffenden Bauwerks angeordnet sein. Im Rahmen einer vorteilhaften Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann gegenständlich vorteilhafterweise ferner vorgesehen sein, dass der über die erfindungsgemäße Vorrichtung erzeugte Strom bzw. die erzeugte elektrische Energie zur Ladung von Elektrofahrzeugen oder dergleichen bereitgestellt wird. Dies könnte in Kombination mit einer erfindungsgemäßen Verwendung zur Anordnung an einer Autobahn oder Schnellstraße insbesondere lange Übertragungswege einsparen, um Übertragungsverluste zu minimieren. Hierbei kann der über eine erfindungsgemäße Vorrichtung erzeugte Strom bzw. die erzeugte elektrische Energie bei einer Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an Gebäuden mit hoher Luftverdrängung bspw. zur Aufladung von E-Rollern, E-Scootern, E-Fahrzeugen oder dergleichen genutzt werden.The invention also relates to the use of a device described above for an arrangement on a freeway or expressway, in particular on a central reservation of the freeway or expressway, for an arrangement on train routes or on buildings with high air displacement. The use according to the invention thus has the same advantages as have already been described in detail in relation to the device according to the invention, the system according to the invention and the method according to the invention. In the context of using the subject device for an arrangement on structures with high air displacement, the device according to the invention can be arranged in particular on brackets of the relevant structure. As part of an advantageous use of the device according to the invention, it can also advantageously be provided that the current generated via the device according to the invention or the electrical energy generated is provided for charging electric vehicles or the like. In combination with a use according to the invention for the arrangement on a freeway or expressway, this could in particular save long transmission paths in order to minimize transmission losses. The electricity generated by a device according to the invention or the electrical energy generated can be used when the device according to the invention is arranged on buildings with high air displacement, for example to charge e-scooters, e-scooters, e-vehicles or the like.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter teilweise erfolgender Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Hierbei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.Further advantages, features and details of the invention result from the following description, in which exemplary embodiments of the invention are described in detail with partial reference to the drawings. The features mentioned in the claims and in the description can each be essential to the invention individually or in any combination.

Es zeigen:

1 eine schematische Teilschnittdarstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie in einer perspektivischen Ansicht gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß 1 in einer Vorderansicht,
3 eine schematische Schnittdarstellung der Vorrichtung gemäß 1 und 2 gemäß einem Schnitt entlang der Schnittlinie A-A aus 2,
4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Ansicht (a), einer Unteransicht (b) sowie einer Seitenansicht (c),
5 eine schematische Darstellung eines Gebäudes mit hoher Luftverdrängung, geeignet für die Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie,
6 eine schematische Darstellung einer zweispurigen Autobahn mit einem Mittelstreifen für die Anordnung eines erfindungsgemäßen Systems,
7 eine schematische Darstellung der einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Show it:

1 a schematic partial sectional view of a device for generating electrical energy in a perspective view according to a first embodiment,
2 a schematic representation of the device according to FIG 1 in a front view,
3 a schematic sectional view of the device according to FIG 1 and 2 according to a section along the section line AA 2 ,
4 a schematic representation of a device for generating electrical energy according to a further embodiment in a perspective view (a), a bottom view (b) and a side view (c),
5 a schematic representation of a building with high air displacement, suitable for the arrangement of a device according to the invention for generating electrical energy,
6 a schematic representation of a two-lane highway with a central reservation for the arrangement of a system according to the invention,
7 a schematic representation of the individual steps of a method according to the invention.

1 zeigt eine schematische Teilschnittdarstellung einer Vorrichtung 2 zur Erzeugung elektrischer Energie in einer perspektivischen Ansicht gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. 1 shows a schematic partial sectional view of a device 2 for generating electrical shear energy in a perspective view according to a first embodiment.

Wie gemäß 1 zu erkennen ist, umfasst die Vorrichtung 2 zur Erzeugung elektrischer Energie unter Ausnutzung von Winddruck, der durch Verdrängung von Luft durch örtlich fixierte und/oder örtlich bewegte Gegenstände erhalten wird, eine erste und eine gegenüberliegend angeordnete zweite Aufnahmeöffnung 4 zur Aufnahme der verdrängten Luft, eine vorliegend innerhalb eines Gehäuses 28 verdeckt angeordnete Turbine 6 zur Erzeugung von elektrischem Strom unter Ausnutzung der aufgenommenen verdrängten Luft sowie zwei gegenüberliegend angeordnete Luftleitrohre 8 zur Leitung der verdrängten Luft von den Aufnahmeöffnungen 4 zu der Turbine 6.As per 1 As can be seen, the device 2 for generating electrical energy using wind pressure, which is obtained by displacing air through locally fixed and/or locally moving objects, comprises a first and a second receiving opening 4 arranged opposite one another for receiving the displaced air in the present case, a turbine 6 concealed within a housing 28 for generating electricity using the displaced air that has been taken in, and two air-guiding pipes 8 arranged opposite one another for conducting the displaced air from the receiving openings 4 to the turbine 6.

Wie gemäß der Teilschnittdarstellung gemäß 1 erkennbar ist, sind die beiden Luftleitrohre 8 zweiteilig aufgebaut und aus einem äußeren Teil 8b und einem inneren Teil 8a gebildet, wobei das jeweils innere Teil 8a zumindest teilweise konisch ausgebildet ist und der jeweils äußere Teil 8b einen konstanten Rohrdurchmesser aufweist. Zur Dämmung von Betriebsgeräuschen kann ferner eine vorliegend nicht dargestellte Schalldämmung vorgesehen sein, die bspw. zwischen dem äußeren und dem inneren Teil 8b, 8a angeordnet sein kann.As according to the partial sectional view 1 As can be seen, the two air guide tubes 8 are constructed in two parts and are formed from an outer part 8b and an inner part 8a, with the respective inner part 8a being at least partially conical and the respective outer part 8b having a constant tube diameter. In order to insulate operating noises, sound insulation (not shown here) can also be provided, which can be arranged, for example, between the outer and inner parts 8b, 8a.

Ebenfalls erkennbar ist zudem, dass ein zentral angeordneter Mündungsbereich 22 vorgesehen ist, in den die Luftleitrohre 8 münden, wobei der Mündungsbereich 22 zwischen den Luftleitrohren 8 und der Turbine 6 angeordnet ist und im Gegensatz zu den Luftleitrohren 8 einen konstanten Rohrdurchmesser aufweist.It can also be seen that a centrally arranged outlet area 22 is provided, into which the air guide tubes 8 open, the outlet area 22 being arranged between the air guide tubes 8 and the turbine 6 and, in contrast to the air guide tubes 8, having a constant tube diameter.

Des Weiteren ist erkennbar, dass ein Abluftrohr 26 zur Abführung der verdrängten Luft nach außen vorgesehen ist, das vorliegend zumindest teilweise parallel zu den Luftleitrohren 8 angeordnet ist. Furthermore, it can be seen that an exhaust air pipe 26 is provided for discharging the displaced air to the outside, which in the present case is arranged at least partially parallel to the air guiding pipes 8 .

2 zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß 1 in einer Vorderansicht. 2 shows a schematic representation of the device according to FIG 1 in a front view.

3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der Vorrichtung gemäß 1 und 2 gemäß einem Schnitt entlang der Schnittlinie A-A aus 2. 3 shows a schematic sectional view of the device according to FIG 1 and 2 according to a section along the section line AA 2 .

Wie gemäß 3 zu erkennen ist, ist innerhalb des Gehäuses 28 eine Turbine 6 angeordnet. Die Turbine 6 weist einen Rotor 10 auf, der über die verdrängte Luft antreibbar ist und rotierbar gelagert auf einer Rotorwelle 12 angeordnet ist, wobei die Rotorwelle 12 vorliegend senkrecht zu den Aufnahmeöffnungen 4 bzw. den Luftleitrohren 8 angeordnet ist.As per 3 can be seen, a turbine 6 is arranged within the housing 28 . The turbine 6 has a rotor 10 which can be driven by the displaced air and is arranged rotatably mounted on a rotor shaft 12, the rotor shaft 12 being arranged perpendicular to the receiving openings 4 and the air guide tubes 8 in the present case.

Der vorliegend in Form eines Schaufelrades ausgebildete Rotor 10 weist eine Mehrzahl von Rotorblättern 34 auf.The rotor 10 embodied here in the form of a blade wheel has a plurality of rotor blades 34 .

Vorliegend in der Schnittdarstellung nicht zu erkennen ist, dass die Turbine 6 einen Generator 14 mit einer Generatorwelle 16 zur Erzeugung elektrischer Energie über die Rotation des einen Rotors 10 aufweist. Die Turbine 6 kann hierbei vorzugsweise zudem ein Getriebe 18 zur Verbindung der Generatorwelle 16 des Generators 14 mit der Rotorwelle 12 des zumindest eines Rotors 10 aufweisen.It cannot be seen in the sectional view that the turbine 6 has a generator 14 with a generator shaft 16 for generating electrical energy via the rotation of one rotor 10 . In this case, the turbine 6 can preferably also have a gear 18 for connecting the generator shaft 16 of the generator 14 to the rotor shaft 12 of the at least one rotor 10 .

Wie gemäß der Schnittdarstellung aus 3 hervorgeht, ist der Durchmesser D der inneren Luftleitrohre 8a an der Aufnahmeöffnung 4 größer, als an den Endabschnitten 24 an der Grenzfläche zum Mündungsbereich 22.As per the sectional view 3 As can be seen, the diameter D of the inner air-guiding tubes 8a is larger at the receiving opening 4 than at the end sections 24 at the interface with the mouth area 22.

Wie 3 zudem zeigt, ist die Vorrichtung 2 vorliegend in Form einer mehrteiligen Komponentenbauweise ausgebildet, wobei im Rahmen der mehrteilige Komponentenbauweise die Luftleitrohre 8 als erste Komponente K1 unmittelbar mit dem Mündungsbereich 22 als zweite Komponente K2 verbunden sind und der Mündungsbereich 22 unmittelbar mit dem Gehäuse 28 als dritte Komponente K3 verbunden ist.How 3 also shows that the device 2 is designed here in the form of a multi-part component design, with the air guiding tubes 8 as the first component K1 being connected directly to the mouth area 22 as the second component K2 and the mouth area 22 being connected directly to the housing 28 as the third component Component K3 is connected.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 2 zur Erzeugung elektrischer Energie gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Ansicht (a), einer Unteransicht (b) sowie einer Seitenansicht (c). 4 shows a schematic representation of a device 2 for generating electrical energy according to a further exemplary embodiment in a perspective view (a), a bottom view (b) and a side view (c).

Wie gemäß 4 zu erkennen ist, weist die weitere Ausführungsform insgesamt acht Luftleitrohre 8 auf, die symmetrisch zueinander angeordnet sind und gemeinsam in einen Mündungsbereich 22 münden.As per 4 As can be seen, the further embodiment has a total of eight air guide tubes 8 which are arranged symmetrically to one another and jointly open into a mouth area 22 .

5 zeigt eine schematische Darstellung eines Gebäudes mit hoher Luftverdrängung, geeignet für die Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 zur Erzeugung elektrischer Energie. Das Gebäude ist vorliegend in Form einer großen Kirche ausgebildet. Der Windstrom ist anhand der helleren Linien dargestellt, die um das Gebäude herum geleitet werden und einen Winddruck entlang der Mauern des Gebäudes erzeugen, der zur Erzeugung von elektrischer Energie sinnvoll genutzt werden kann, indem eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Winddruck an geeigneten Stellen des Gebäudes, bspw. an Konsolen oder Vorsprüngen, angeordnet werden kann. 5 Fig. 12 shows a schematic representation of a building with a high air displacement, suitable for the arrangement of a device 2 for generating electrical energy according to the invention. In the present case, the building is designed in the form of a large church. The wind flow is represented by the lighter lines, which are directed around the building and create a wind pressure along the walls of the building, which can be usefully used to generate electrical energy by using a device for generating electrical energy from wind pressure according to the invention at appropriate Places of the building, for example. Consoles or projections can be arranged.

6 zeigt eine schematische Darstellung einer zweispurigen Autobahn mit einem Mittelstreifen für die Anordnung eines erfindungsgemäßen Systems 1, umfassend eine Mehrzahl an erfindungsgemäßen Vorrichtungen 2. 6 shows a schematic representation of a two-lane highway with a central reservation for the arrangement of a system according to the invention tems 1, comprising a plurality of devices 2 according to the invention.

Wie gemäß 6 zu erkennen ist, sind auf dem Mittelstreifen zwischen den Fahrspuren eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Vorrichtungen 2 zur Erzeugung elektrischer Energie aus Winddruck angeordnet und miteinander elektrisch verbunden. Die Vorrichtungen 2 umfassen vorliegend jeweils eine Positionierungseinheit 40 zur Positionierung der ein oder mehreren Aufnahmeöffnungen 4, um eine optimale Ausrichtung der Vorrichtungen 2 zum Verkehr und damit eine möglichst effektive Energieerzeugung zu gewährleisten.As per 6 As can be seen, a plurality of devices 2 according to the invention for generating electrical energy from wind pressure are arranged on the median between the lanes and are electrically connected to one another. In the present case, the devices 2 each comprise a positioning unit 40 for positioning the one or more receiving openings 4 in order to ensure an optimal alignment of the devices 2 with respect to the traffic and thus the most effective possible generation of energy.

Um eine optimale Positionierung der Vorrichtungen 2 automatisch zu steuern, ist vorliegend eine Sensoreinheit 42 zur Aufnahme von Messwerten zur Bestimmung der aktuellen Intensität eines Winddrucks, eine Verarbeitungseinheit 44 zur Bestimmung der aktuellen Intensität des Winddrucks auf Basis der von der Sensoreinheit 42 aufgenommenen Messwerten und eine Steuereinheit 46 zur Ansteuerung der Positionierungseinheiten 40 auf Basis der von der Verarbeitungseinheit 44 bestimmten aktuellen Intensität des Winddrucks vorgesehen. So können die einzelnen Vorrichtungen 2 einfach und schnell, insbesondere bei veränderlichen Wind- und oder Streckenverhältnissen, in ihrer Position angepasst werden, um eine möglichst effektive Energieerzeugung zu garantieren.In order to automatically control an optimal positioning of the devices 2, there is a sensor unit 42 for recording measured values for determining the current intensity of a wind pressure, a processing unit 44 for determining the current intensity of the wind pressure on the basis of the measured values recorded by the sensor unit 42 and a control unit 46 for controlling the positioning units 40 based on the current intensity of the wind pressure determined by the processing unit 44 . In this way, the position of the individual devices 2 can be adjusted quickly and easily, in particular in the case of changing wind and/or track conditions, in order to guarantee the most effective possible generation of energy.

7 zeigt eine schematische Darstellung der einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung elektrischer Energie unter Ausnutzung von Winddruck, der durch Verdrängung von Luft durch örtlich fixierte und/oder örtlich variable Gegenstände erhalten wird, Hierbei umfasst das Verfahren die Schritte eines Aufnehmens 100 von verdrängter Luft über zumindest eine Aufnahmeöffnung 4, eines Leitens 200 der aufgenommenen Luft von der zumindest einen Aufnahmeöffnung 4 zu einer Turbine 6 über zumindest ein Luftleitrohr 8 sowie eines Erzeugens 300 von elektrischem Strom mittels der Turbine 6 unter Ausnutzung der aufgenommenen verdrängten Luft. 7 shows a schematic representation of the individual steps of a method according to the invention for generating electrical energy using wind pressure, which is obtained by displacing air through locally fixed and/or locally variable objects. The method includes the steps of taking up 100 displaced air via at least a receiving opening 4, conducting 200 the received air from the at least one receiving opening 4 to a turbine 6 via at least one air duct 8 and generating 300 electric current by means of the turbine 6 using the displaced air received.

BezugszeichenlisteReference List

22: Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer EnergieDevice for generating electrical energy
44: Aufnahmeöffnungintake opening
66: Turbineturbine
88th: Luftleitrohrair pipe
8a8a: innerer Teilinner part
8b8b: äußerer Teilouter part
1010: Rotorrotor
1212: Rotorwellerotor shaft
1414: Generatorgenerator
1616: Generatorwellegenerator shaft
1818: Getriebetransmission
2222: Mündungsbereichmouth area
2424: Endöffnungfinal opening
2626: Abluftrohrexhaust pipe
2828: GehäuseHousing
3434: Rotorblätterrotor blades
4040: Positionierungseinheitpositioning unit
4242: Sensoreinheitsensor unit
4444: Verarbeitungseinheitprocessing unit
4646: Steuereinheit control unit
100100: Aufnehmen von verdrängter Luftintake of displaced air
200200: Leiten der aufgenommenen Luftdirecting the ingested air
300300: Erzeugen von elektrischem Strom Generating Electric Power
DD: Durchmesserdiameter
K1K1: erste Komponentefirst component
K2K2: zweite Komponentesecond component
K3K3: dritte Komponentethird component

Claims

Device (2) for generating electrical energy using wind pressure obtained by displacing air through locally fixed and/or locally moving objects, comprising: - at least one receiving opening (4) for receiving the displaced air, - A turbine (6) for generating electricity using the displaced air that has been absorbed, - At least one air duct (8) for conducting the displaced air from the at least one receiving opening (4) to the turbine (6).

Device (2) after claim 1 , characterized in that the turbine (6) has at least one rotor (10) which can be driven via the displaced air, the rotor (10) preferably being arranged rotatably mounted on a rotor shaft (12), the rotor shaft (12) in particular perpendicular to the at least one receiving opening (4) and/or to at least a part of the at least one air guiding tube (8).

Device (2) after claim 1 or 2 , characterized in that the turbine (6) has a plurality of rotors (10) which can be driven by the displaced air, the Roto (10) are arranged, preferably rotatably mounted, on the same rotor shaft (12), the rotor shaft (12) being arranged in particular perpendicular to the at least one receiving opening (4) and/or to at least a part of the at least one air guiding tube (8).

Device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one rotor (10) has a plurality of rotor blades (34), the rotor (10) preferably being in the form of a blade wheel, the rotor (10) is arranged in particular via a fan hub on the rotor shaft (12).

Device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the turbine (6) has a generator (14) with a generator shaft (16) for generating electrical energy via the rotation of the at least one rotor (10), the generator ( 14) preferably has a connection for connecting the generator (14) to a power supply network and/or to an energy store.

Device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the turbine (6) has a gear (18) for connecting the generator shaft (16) of the generator (14) to the rotor shaft (12) of the at least one rotor (12). , wherein the transmission (18) is preferably designed in such a way that the generator shaft (16) of the generator (14) can be connected in parallel to the rotor shaft (12) of the rotor or rotors (12), in particular can be connected in such a way that the rotor shaft (12 ) and the generator shaft (16) lie on the same axis of rotation.

Device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that a centrally arranged outlet area (22) is provided, into which the at least one air guide tube (8) opens, the outlet area (22) preferably between the at least one air guide tube (8) and the turbine (6) and which separates the at least one air guide tube (8) from the turbine (6), the mouth region (22) preferably having a constant tube diameter.

Device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one air guide tube (8) has an at least partially conical shape, the diameter (D) of the at least one air guide tube (8) preferably varying from the receiving opening (4) by a further progression to an end opening (24) for connection to a mouth area (22) decreases continuously, the diameter (D) of the at least one air guiding tube (8) at the receiving opening (4) preferably being at least 1.5 times as large as the Diameter (D) at the end opening, in particular at least 2.5 times as large.

Device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that an exhaust air pipe (26) is provided for discharging the displaced air to the outside, the exhaust air pipe (26) preferably being parallel to the at least one air guide pipe (8) and/or perpendicular to the the receiving opening (4) of the at least one air guide tube (8) is arranged.

Device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of air guide tubes (8) is provided, the air guide tubes preferably being arranged symmetrically to one another.

Device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that an even number of several air-guiding tubes (8) is provided, with a first half of the air-guiding tubes (8) preferably being arranged mirror-symmetrically opposite a second half of air-guiding tubes (8), wherein the turbine (6) and/or an outlet region (22) into which the plurality of air-guiding tubes (8) open are arranged in particular within the mirror plane.

Device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one air guide tube (8) is constructed in two parts and is formed from an outer and an inner part (8b, 8a), the inner part (8a) preferably being at least partially is conical and the outer part (8b) has a constant pipe diameter, sound insulation being provided in particular, which is particularly preferably arranged between the outer and the inner part (8b, 8a).

Device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that a housing (28) is provided for accommodating the turbine (6), the housing (28) preferably being arranged directly on the mouth area (22), in particular directly with the mouth area (22) is connected.

Device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that a braking device is provided for braking the movement of the rotor (12), the braking device preferably being in the form of a mechanical locking device.

Device (2) according to any one of the preceding claims, characterized in that an overload valve to protect the turbine before too high wind pressure is provided, wherein the overload valve preferably opens when a detected excess pressure.

Device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that a particle filter is provided for filtering the displaced air from particles, the particle filter preferably being located between the at least one receiving opening (4) and the turbine (6), in particular immediately in front of the turbine (6) is arranged.

Device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that a multi-part component design is provided, with the at least one or the air guide tubes (8) preferably being connected as the first component (K1) directly to the mouth area (22) as part of the multi-part component design second component (K2) are connected and the mouth area (22) is connected directly to the housing (28) as the third component (K3).

Device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the device (2) is made of at least 95% by weight completely recyclable materials, the completely recyclable materials preferably being at least partly in the form of a metal material, in particular are designed in the form of an aluminum material.

Device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that a positioning unit (40) is provided for positioning the one or more receiving openings (4), the positioning unit (24) preferably being located between the air guide tube or tubes (8) and the mouth area (22) is arranged.

Device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that a sensor unit (42) for recording measured values for determining the current intensity of a wind pressure and/or a processing unit (44) for determining the current intensity of the wind pressure on the basis of the Sensor unit (42) recorded measured values and / or a control unit (46) for controlling the positioning unit (40) on the basis of the processing unit (44) determined current intensity of the wind pressure is provided.

System (1) for generating electrical energy using wind pressure obtained by displacing air through locally fixed and/or locally variable objects, comprising: - a plurality of devices (2) for generating electrical energy using wind pressure according to one of the preceding claims, - A power supply network which is electrically connected to the plurality of devices (2) and into which the energy generated via the devices (2) is fed and/or an energy store which is electrically connected to the plurality of devices (2) and in which the energy stored via the devices (2) generated energy is stored.

Method for generating electrical energy using wind pressure, which is obtained by displacing air through locally fixed and/or locally variable objects, preferably using a device (2) according to one of Claims 1 until 20 , especially using a system according to Claim 21 , comprising the steps: - receiving (100) displaced air via at least one receiving opening (4), - conducting (200) the received air from the at least one receiving opening (4) to a turbine (6) via at least one air guide tube (8) - Generation (300) of electric current by means of the turbine (6) using the displaced air taken up.

Use of a device (2) according to one of Claims 1 until 20 , for an arrangement on a motorway or an expressway, in particular on a central reservation of the motorway or expressway, for an arrangement on train routes or on buildings with high air displacement.