DE10330601A1

DE10330601A1 - Windkraftanlage

Info

Publication number: DE10330601A1
Application number: DE10330601A
Authority: DE
Inventors: Meinolf Siewert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-07-08
Filing date: 2003-07-08
Publication date: 2005-02-03

Abstract

Eine Windkraftanlage 1 ist im Bereich des Mittelstreifens 9 zwischen zwei in entgegengesetzter Richtung zu befahrenden Fahrstreifen 7, 8 angeordnet und damit so positioniert, dass die durch vorbeifahrende Fahrzeuge ausgelösten Winde optimal aufgenommen, abgeleitet und in Energie umgewandelt werden können.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit einem Rotor, welcher mehrere um eine zumindest annähernd vertikal angeordnete Achse drehbewegliche Rotorblätter aufweist und welcher ein Generator zur Erzeugung elektrischer Energie zugeordnet ist.

Windkraftanlagen haben sich in den vergangenen Jahren mehr und mehr gegen andere Anlagen zur Erzeugung elektrischer Energie durchgesetzt. Die Vorteile von Windkraftanlagen liegen in den verhältnismäßig geringen Herstellungskosten, der Erzeugung von Energie ausschließlich durch natürliche Quellen, der nicht vorhandenen Schadstoffbelastung, dem fehlenden Unfallrisiko, oder der Unerschöpflichkeit der Ressource Wind. Diese Windkraftanlagen weisen eine Höhe von rund 50 – 100 m und höher auf und werden selbstverständlich an Stellen positioniert, an denen mit viel, möglichst auch gleichmäßigem Wind zu rechnen ist. Dabei stellt sich aber das Problem, dass die Natur nicht so berechenbar ist, wie dies Voraussetzung für eine kontinuierliche Gewinnung wäre und zwar in Hinblick auf die Zeiten, in denen der Wind herrscht und auch dessen Intensität. Aus diesen Gründen kann man viel zu häufig beobachten, dass die Windkraftanlagen stillstehen, zumal der für den Betrieb der Windkraftanlage notwendige Wind bereits relativ stark sein muss. Neben anderen Gründen führt dies dazu, dass Windkraftanlagen nach wie vor nicht hinreichend effektiv arbeiten, weswegen sie auch in der Kritik stehen. Abgesehen von einigen wenigen Standorten, beispielsweise an der Küste, gibt es kaum Orte, die eine hohe, gleichmäßige und berechenbare Windbelastung mit sich bringen, wo Windkraftanlagen aber praktisch gar nicht in die Landschaft integriert werden können.

Insofern stellt sich der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, eine Windkraftanlage zu schaffen, welche so positioniert werden kann, dass ein möglichst hohes, gleichmäßiges und berechenbares Windaufkommen ausgenutzt werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Windkraftanlage in dem zwei in entgegengesetzter Richtung zu befahrenden Fahrstreifen voneinander abgrenzenden Mittelstreifen einer Autobahn oder Landstraße angeordnet ist.

Diese Positionierung im Mittelstreifen zwischen zwei in unterschiedlicher Richtung befahrenen Fahrbahnen einer derartig stark befahrenen Straße bringt den Vorteil mit sich, dass die Windkraftanlage in einem von Winden hoch beanspruchten Bereich positioniert ist, welche in erster Linie durch vorbeifahrende Fahrzeuge ausgelöst werden. Darüber hinaus treten diese Winde in annähernd gleicher Stärke auf, da die Verkehrsbelastung auf solchen Straßen relativ hoch ist, aber weder abrupt zu- noch abnimmt, sondern sich vielmehr über den Tagesverlauf gesehen gleichmäßig bemerkbar macht. Schließlich kommen die Winde auch stets aus den selben Richtungen, d. h. die Windkraftanlage wird quasi an ihren beiden den Fahrbahnen zugewandten Endenim gleichen Drehsinn belastet.

Die Fahrstreifen einer Autobahn oder Landstraße weisen üblicherweise zwei oder drei, in vereinzelten Fällen auch mehr Fahrbahnen auf. Beide Fahrstreifen sind durch den Mittelstreifen getrennt, wobei der Mittelstreifen jeweils zu seinen beiden Seiten hin durch eine Leitplanke von dem Fahrstreifen bzw. der inneren Fahrbahn abgegrenzt ist. Der Mittelstreifen ist normalerweise bepflanzt, also ohnehin gewissermaßen Brachland, sodass ausreichend Platz für die Positionierung der Windkraftanlagen gegeben ist. Zweckmäßigerweise ist daher die Windkraftanlage im Mittelstreifen zwischen den Leitplanken angeordnet, welche die Fahrstreifen gegeneinander absichern.

Eine besonders effektive Energiegewinnung ist gewährleistet, wenn innerhalb des Mittelstreifens benachbarte Windkraftanlagen in Abständen von ca. 10 – 100 m voneinander positioniert sind. Damit ist eine Entfernung erreicht, die gewährleistet, dass benachbarte Anlagen sich nicht durch Turbulenzen beeinflussen können bzw. dass die auf die Windkraftanlage herrschenden Kräfte berechen- und kontrollierbar bleiben. Es ist darüber hinaus aber auch denkbar, dass die Windkraftanlage in Abständen von 200 m, 300 m oder noch größeren Weiten positioniert sind, je nach dem wie dies den örtlichen Gegebenheiten bzw. der zu gewinnenden Energiemenge entspricht.

Hinsichtlich der Windkraftanlage selbst wird vorgeschlagen, dass diese eine Bauhöhe (h) von ca. 1,2 m – 2,5 m aufweist. Es versteht sich, dass die Windkraftanlage so zu positionieren ist, dass die maximale Stärke des Windes aufgenommen und letztlich in Energie umgewandelt werden kann, wie sie durch Fahrzeuge unterschiedlicher Höhe, wie etwa LKW und PKW und Fahrzeuge auf der linken, mittleren oder rechten Fahrbahn ausgelöst werden können.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Windkraftanlage als Sicht- und Blendschutz ausgebildet ist. Ohnehin ist es Ziel der Bepflanzung im Mittelstreifen, zu verhindern, dass sich in entgegengesetzte Richtung aufeinander zukommende Fahrzeuge gegenseitig blenden könnten. Deswegen sind teilweise sogar aufwendige, pflockartige Einbauten im Bereich des Mittelstreifens vorgesehen. Hierzu sieht die Erfindung vor, dass die Windkraftanlagen etwa durch ihre Abmessungen in Höhe wie Breite, ihre Farbgebung mit einer lichtabsorbierenden Farbe oder ihre Form so ausgebildet sind, dass bereits durch sie ein Sicht- und Blendschutz erreicht werden kann.

Dabei ist bereits von Vorteil, dass die erfindungsgemäße Windkraftanlage sich um eine vertikale Achse dreht, sodass es wesentlich einfacher ist, die Rotorblätter so auszubilden und anzuordnen, dass die Windenergie auf möglichst wirkungsvolle Weise von den Leitblechen geleitet werden kann. Aus diesem Grund ist vorgesehen, dass die Windkraftanlage drei bis fünf Rotorblätter aufweist.

Aufgrund der mit dem vorgeschlagenen Standort verbundenen Vorteile hinsichtlich einer hohen und gleichmäßigen Belastung ist es natürlich auch möglich, wesentlich kleinere Rotorblätter vorzusehen und ein entsprechend höheres Drehmoment auf den Rotor auszuüben.

Um die Belastung auf die Rotorblätter zu reduzieren ist es zweckmäßig, wenn die Rotorblätter Abkantungen aufweisen, so dass die frontal auf die Rotorblätter wirkenden hohen Belastungen besser abgeleitet werden können.

Da die Rotorblätter um die Längsachse der Windkraftanlage drehbar gelagert sind, sollten die Rotorblätter im Bereich ihrer Längskante abgekantet ausgebildet sein. D. h., aufgrund der frontalen Belastung auf die Rotorblätter sollten Abkantungen im Bereich der Längsachse der Rotorblätter vorgesehen sein. Dabei sollte das Rotorblatt zumindest in seiner Mitte, ggf. aber auch im Bereich der Viertelabschnitte abgekantet sein. Darüber hinaus sollte das Rotorblatt auch abgerundet ausgebildet sein. All dies zusammen führt dazu, dass die Windkraftanlage eine Art Tulpenform aufweist, die sich im Bereich von Windkraftanlagen als besonders geeignet erwiesen hat.

Hierzu trägt auch bei, dass die Rotorblätter an ihren unteren Enden verbunden sind. Damit ist eine Art „Tulpenkörper" gebildet, der bei entsprechender Belastung durch Wind als Ganzes in eine Drehbewegung versetzt wird.

Entsprechend ist vorgesehen, dass die Rotorblätter eine drehbar gelagerte bauliche Einheit bildend miteinander verbunden sind. Ein einteiliger Rotor ist besonders gut geeignet, die hohen Windkräfte abzuleiten und den statischen und dynamischen Beanspruchungen standzuhalten.

Die Erfindung betrifft außerdem die Verwendung einer Windkraftanlage mit einem Rotor, welcher mehrere um eine zumindest annähernd vertikal angeordnete Achse drehbewegliche Rotorblätter aufweist und welcher ein Generator zur Erzeugung elektrischer Energie zugeordnet ist, wobei die Windkraftanlage im Mittelstreifen zwischen zwei in entgegengesetzter Richtung zu befahrenden Fahrstreifen einer Autobahn oder einer Landstraße angeordnet ist.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass eine Windkraftanlage geschaffen ist, die es ermöglicht, Windenergie auf besonders wirkungsvolle Weise zu gewinnen. Dies wird vor allem dadurch erreicht, dass die Windkraftanlage an einem Ort positioniert ist, wo mit hohen, gleichmäßigen und vorhersehbaren Belastungen zu rechnen ist. Im Bereich des Mittelstreifens einer Autobahn oder einer gleichsam gut ausgebildeten Landstraße ist dies der Fall. Hier herrschen aufgrund des durch die Fahrzeuge ausgelösten Fahrwindes nicht nur relativ starke, sondern auch gleichmäßige Belastungen, die zu dem nicht abrupt auftreten, sondern in vergleichsweise gleichmäßiger Belastung. Die Positionierung in einem ansonsten ungenutzten Stück Land ist auch ökononmisch sinnvoll, hinzu kommt, daß eine solche Anlage sich noch vergleichsweise gut in die Landschaft integrieren läßt. Die Windkraftanlage wird dabei im gleichen Drehsinn von den in entgegengesetzter Richtung zu befahrenden Fahrstreifen her beansprucht, wobei die Windkraftanlage bzw. die Rotorblätter in einer Höhe angeordnet sein sollten, die es ermöglicht, dass die Winde auf möglichst effektive Weise aufgenommen und abgeleitet werden können. Die Windkraftanlage besteht aus mehreren, vorzugsweise eine Baueinheit bildenden Rotorblättern, die an ihren unteren Enden miteinander verbunden sein sollten und die sich daher gemeinsam um die Längsachse der Windkraftanlage drehen. Die bauliche Einheit der Rotorblätter erinnert an die Blüte einer Tulpe. Diese Form einer Windkraftanlage bzw. der Anordnung von Rotorblättern hat sich als besonders effektiv erwiesen, was gerade im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Idee und den im Bereich des Mittelstreifens einer Autobahn oder Landstraße auftretenden Belastungen von Vorteil ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:
1 die Abbildung einer Autobahn in perspektivischer Ansicht und
2 den Teil einer Windkraftanlage in Seitenansicht.
1 zeigt eine Autobahn mit den beiden in entgegengesetzter Richtung 18 bzw. 19 verlaufenden Fahrstreifen 8 und 7. Der Fahrstreifen 8 weist die beiden Fahrbahnen 20 und 21, der Fahrstreifen 7 die beiden Fahrbahnen 22 und 23 auf. Zwischen den beiden Fahrstreifen 7, 8 befindet sich der Mittelstreifen 9, welcher durch die Leitplanken 10, 11 gegenüber den Fahrstreifen 7, 8 abgesichert ist. Im Bereich des Mittelstreifens 9 sind die Windkraftanlagen 1, 1', 1'' angeordnet. Die Windkraftanlagen 1, 1', 1'' dienen dabei zugleich als Sicht- und Blendschutz im Hinblick auf die in entgegengesetzter Richtung verlaufenden Fahrstreifen 7, 8, weil eine ausreichende optische Abschirmung bereits durch diese enge Anordnung der Windkraftanlagen 1, 1', 11'' gegeben ist.
2 zeigt den Teil einer Windkraftanlage 1 mit dem auf dem Lagerfuß 12 gelagerten Rotor 2, der um seine Längsachse 3 drehbar gelagert ist. Die Rotorblätter 4, 5, 6 sind an ihren unteren Enden 13, 14 miteinander verbunden und bilden eine bauliche Einheit 15. Der Rotor 2 ist also einteilig ausgebildet, was ihm hier eine Form verleiht, die an eine Tulpe oder eine ähnliche Blüte erinnert, eine besonders strömungsgünstige Formgebung für die Windkraftanlage 1. Des Weiteren weisen die Rotorblätter 5 Abkantungen 16 im Bereich ihrer Längsachse 17, welche in der Darstellung gemäß 2 nur scheinbar mit der Längsachse 3 der Windkraftanlage 1 zusammenfällt. Diese Abkantungen 16 bringen den Vorteil mit sich, dass die frontalen Belastungen auf die Rotorblätter 4, 5, 6 besser abgeleitet und aufgenommen werden können. Die Windkraftanlage 1 sollte eine Bauhöhe aufweisen, die in etwa 1,2 bis 2,5 m entspricht, um den statischen und dynamischen Anforderungen der aufgrund der vorbeifahrenden Autos ausgelösten Belastungen und Turbulenzen standhalten zu können.
Alle genannten Merkmale, auf die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.

Claims

Windkraftanlage (1) mit einem Rotor (2), welcher mehrere um eine zumindest annähernd vertikal angeordnete Achse (3) drehbewegliche Rotorblätter (4,5,6) aufweist und welcher ein Generator zur Erzeugung elektrischer Energie zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Windkraftanlage (1) in dem zwei in entgegengesetzter Richtung zu befahrenden Fahrstreifen (7,8) voneinander abgrenzenden Mittelstreifen (9) einer Autobahn oder Landstraße angeordnet ist.
Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Windkraftanlage (1) im Mittelstreifen (9) zwischen den Leitplanken (10,11) angeordnet ist, welche die Fahrstreifen (7,8) gegeneinander absichern.
Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Mittelstreifens (9) benachbarte Windkraftanlagen (1,1',1'') in Abständen von ca. 10 – 100 m voneinander positioniert sind.
Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Windkraftanlage (1) eine Bauhöhe (h) von ca. 1,2 m–2,5 m aufweist.
Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Windkraftanlage (1) als Sicht- und Blendschutz ausgebildet ist.
Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Windkraftanlage (1) drei bis fünf Rotorblätter (4,5,6) aufweist.
Windkraftanlage nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblätter (4,5,6) Abkantungen (16) aufweisen.
Windkraftanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblätter (4,5,6) im Bereich ihrer Längsachse (17) abgekantet ausgebildet sind.
Windkraftanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblätter (4,5,6) an ihren unteren Enden (13,14) verbunden sind.
Windkraftanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblätter (4,5,6) eine drehbar gelagerte bauliche Einheit (15) bildend miteinander verbunden sind.
Verwendung einer Windkraftanlage (1) mit einem Rotor (2), welcher mehrere um eine zumindest annähernd vertikal angeordnete Achse (3) drehbewegliche Rotorblätter (4,5,6) aufweist und welcher ein Generator zur Erzeugung elektrischer Energie zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Windkraftanlage (1) im Mittelstreifen (9) zwischen zwei in entgegengesetzter Richtung zu befahrenden Fahrstreifen (7,8) einer Autobahn oder einer Landstraße angeordnet ist.