DE10331682A1 - Windkraftanlage - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit zumindest einem Rotor mit vertikaler Rotationsachse, der eine Anzahl von Rotorblättern umfaßt, die in Umfangsrichtung in gleichen Abständen verteilt um einen freien Durchströmraum im Bereich der Rotationsachse herum angeordnet sind. Eine den Rotor teilweise umschließende Leitflächenkonstruktion umfaßt einen seitlichen Strömungseinlaß, der von zwei Leitflächen begrenzt wird, von denen die in bezug auf die Umlaufrichtung des Rotors stromaufwärts gelegene Leitfläche einen konkav gewölbten horizontalen Querschnitt aufweist, und einen Strömungsauslaß, der dem Strömungseinlaß gegenüberliegt. Die erfindungsgemäße Windkraftanlage ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor vier Rotorblätter umfaßt und daß in dem Strömungseinlaß zumindest eine Leitflosse angeordnet ist, die gemeinsam mit der stromaufwärts gelegenen Leitfläche einen Strömungskanal begrenzt, der sich zu seiner Mündung hin verjüngt. Diese Mündung ist so ausgerichtet, daß der aus dem Strömungskanal austretende Luftstrom tangential auf die zylindrische Einhüllfläche des Rotors trifft.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft bezieht sich auf eine Windkraftanlage gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Windkraftanlagen zur Stromerzeugung sind in unterschiedlichen Ausführungsformen und Bauweisen bekannt. Sehr verbreitet sind beispielsweise Anlagen mit einer Anordnung von Flügeln, die von einer horizontalen Welle ausgehen, die entweder unmittelbar oder über einen Getriebezug einen Generator antreibt. Üblicherweise ist diese Anordnung drehbar auf einem hohen Mast montiert und kann so ausgerichtet werden, dass die Flügel günstig zum Wind stehen und die auf die Anlage wirkende Windkraft optimal ausgenutzt wird.
  • Ein Nachteil dieser Anlagen besteht in ihrem grossen Platzbedarf, der insbesondere bei der Errichtung von Windparks mit einer grossen Zahl von Windkraftanlagen zu Problemen führt. Aus diesem Grund wurden kompaktere Anordnungen ersonnen, deren Konstruktionsprinzip sich von den oben beschriebenen Anlagen grundlegend unterscheidet. Die Windkraftanlagen gemäss dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, deren Aufbau auch durch die DE 199 57 141 A1 offenbart wird, umfassen zumindest einen Rotor, der um eine vertikale Achse rotiert und den Generator antreibt. Dieser Rotor umfasst eine Anzahl von Rotorblättern, die um die Rotationsachse herum angeordnet sind. Um den Rotor herum befindet sich eine Leitflächenkonstruktion, die dazu dient, den auf die Anlage treffenden Wind optimal auf den Rotor zu lenken und auf der Auslassseite die Luft wieder ausströmen zu lassen. Es hat sich herausgestellt, dass bei Anlagen mit einer solchen Anordnung der Wirkungsgrad verbessert wird, wenn der Rotor nach dem Durchströmprinzip betrieben wird, d. h., die Rotorblätter laufen nicht in der Rotationsachse zusammen, sondern sind um einen freien Durchströmraum herum angeordnet, durch den in jeder Winkelstellung des Rotors ein Luftstrom möglich ist.
  • Die Leitflächenkonstruktion verfügt über einen Strömungseinlass, durch den der Luftstrom seitlich auf den Rotor wirken kann. Dieser Strömungseinlass wird beidseitig von zwei auf den Rotor zulaufenden Leitflächen begrenzt, von denen diejenige Leitfläche, die in bezug auf die Umlaufrichtung des Rotors stromaufwärts liegt, einen konkav gewölbten horizontalen Querschnitt aufweist. Ferner umfasst die Leitflächenkonstruktion einen entsprechenden Strömungsauslass, der dem Strömungseinlass in bezug auf den Rotor gegenüberliegt.
  • Beispielsweise können zwei symmetrisch nebeneinander angeordnete Rotoren zu einer Anlage zusammengefasst sein. Es ist ferner möglich, die Rotoren auf einer gemeinsamen Achse zum Antrieb eines Generators mehretagig übereinander anzuordnen. Im einzelnen hängt die Bauweise lediglich von der Statik, den konstruktiven Möglichkeiten und dem Wirkungsgrad ab.
  • Während die Anlagen gemäss der DE 199 57 141 A1 einerseits gewisse konstruktive Vorteile aufweisen, ist es andererseits problematisch, mit ihnen einen zufriedenstellenden Wirkungsgrad zu erreichen. Dies hängt mit bestimmten strömungstechnischen Problemen zusammen, die in der Wechselwirkung zwischen dem Rotor und der Leitflächenkonstruktion begründet sind und für diesen Anlagentyp spezifisch sind. Beispielsweise bilden sich in dem Moment, in welchem ein Rotorblatt die Öffnung des Strömungsauslasses passiert hat, Verwirbelungen und ein Unterdruck hinter diesem Rotorblatt, so dass eine Gegenkraft erzeugt wird, die bremsend auf den Rotor einwirkt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die bekannte Windkraftanlage der zuvor beschriebenen Art hinsichtlich ihrer Konstruktion auf solche Weise zu verbessern, dass der Wirkungsgrad erhöht wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Windkraftanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Der Rotor der erfindungsgemässen Windkraftanlage umfasst vier Rotorblätter sowie eine in dem Strömungseinlass angeordnete Leitflosse, die zusammen mit der stromaufwärts gelegenen Leitfläche des Strömungseinlasses einen flachen Strömungskanal begrenzt, der sich zu seiner Mündung hin verjüngt. Diese Mündung ist so ausgerichtet, dass die aus dem Strömungskanal austretende Luftströmung tangential auf die zylindrische Einhüllfläche des Rotors trifft.
  • Die erfindungsgemässe Erhöhung der Zahl der Rotorblätter auf vier Blätter pro Rotor führt dazu, dass dem oben beschriebenen nachteiligen Verwirbelungs- und Unterdruckeffekt am Strömungsauslass besser entgegengewirkt wird. Dies liegt daran, dass bei einer Gleichverteilung der Rotorblätter in Umfangsrichtung im Fall von vier Exemplaren jeweils zwei Rotorblätter um 180° gegeneinander versetzt in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Passiert also ein Rotorblatt die Auslassöffnung, so dass der bremsende Unterdruckeffekt mit den oben beschriebenen Folgen auftritt, steht gleichzeitig das gegenüberliegende Rotorblatt so in der Einlassströmung, dass eine starke Gegenkraft zur Überwindung des Bremseffektes erzeugt wird. Gleichzeitig bleiben die vorteilhaften Eigenschaften der bekannten Windkraftanlagen erhalten, da der Luftstrom durch die Durchströmraum in der Rotormitte nicht behindert wird und die Zahl der Rotorblätter noch vertretbar gering ist.
  • Dieser Effekt der Erzeugung einer starken Gegenkraft wird durch die Schaffung des flachen Strömungskanals an der stromaufwärts gelegenen Leitfläche des Strömungseinlasses vorteilhaft verstärkt. Da dieser Kanal sich zu seiner Mündung hin verjüngt, wird die Strömung innerhalb des Kanals beschleunigt. Ausserdem kann der austretende Luftstrom durch entsprechendes Ausrichten der Mündung optimal auf die Rotorblätter ausgerichtet werden. Eine optimale Einwirkung des Luftstroms auf die Rotorblattfläche ergibt sich bei einer tangentialen Ausrichtung der Luftströmung auf die zylindrische Einhüllfläche des Rotors, d.h., die gedachte Fläche, in welche die Rotorblätter eingeschrieben sind.
  • Die erfindungsgemässe Leitflächenkonstruktion dient somit nicht lediglich dazu, den Wind optimal aufzunehmen und auf die Rotoren zu lenken, sondern die Luftströmung wird innerhalb des Strömungseinlasses zusätzlich durch die Leitflossenanordnung positiv beeinflusst. In Zusammenwirkung mit der Optimierung der Zahl der Rotorblätter wird der Wirkungsgrad der Anlage gegenüber den bekannten Modellen erhöht.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind in dem Strömungseinlass weitere Leitflossen angeordnet, die zur Begrenzung weiterer, nebeneinander angeordneter Strömungskanäle vorgesehen sind. Ähnlich wie der vorstehend beschriebene Strömungskanal zwischen der stromaufwärtigen Leitfläche des Strömungseinlasses und der ersten Leitflosse verjüngen sich auch diese zusätzlichen Strömungskanäle zu ihren Mündungen und sind so ausgerichtet, dass die austretenden Luftströme tangential auf die zylindrische Einhüllende des Rotors treffen. In ihrer Form und Funktion ähneln sich also die zusätzlichen Strömungska näle, so dass der oben beschriebene Effekt der Strömungsbeschleunigung und – ausrichtung zur Erhöhung des Wirkungsgrades vervielfacht wird.
  • Vorzugsweise sind in dem Strömungseinlass bewegbare Öffnungsklappen zum Lenken des Luftstroms angeordnet.
  • Bevorzugt sind diese Öffnungsklappen als Lamellen ausgebildet, die gemeinsam oder einzeln um vertikale Achsen schwenkbar sind und eine Jalousie zum Einstellen des Öffnungsgrades des Strömungseinlasses bilden. Neben der Möglichkeit, den Luftstrom unmittelbar beim Eintritt in den Strömungseinlass auszurichten, z.B. in Richtung des Einlasses des Strömungskanals zur Beschleunigung und Ausrichtung des Luftstroms, kann durch eine solche Jalousie der in den Einlass eintretende Strömungsanteil vermindert oder auch vollständig blockiert werden. Dies kann sich bei starkem Wind als notwendig erweisen, damit die Rotoren und die damit verbundenen Teile vor einer Überlastung und vor Beschädigungen geschützt werden können. Ausserdem wird so eine einfache Möglichkeit zur Ausserbetriebnahme der Anlage geschaffen, etwa für Reparatur- oder Wartungsarbeiten.
  • Zur optimalen Ausrichtung auf den Wind ist die Windkraftanlage vorzugsweise mit einem Antrieb zum Drehen der Anordnung aus Rotor und Leitflächenkonstruktion um eine vertikale Achse versehen.
  • Dieser Antrieb umfasst vorzugsweise einen fest mit der Anordnung aus Rotor und Leitflächenkonstruktion verbundenen Drehkranz.
  • Vorzugsweise umfasst der Antrieb ferner einen Schneckentrieb, der in diesen Drehkranz eingreift.
  • Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
  • 1 zeigt eine Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Windkraftanlage von vorn;
  • 2 zeigt einen horizontalen Schnitt durch die Windkraftanlage aus 1; und
  • 3 zeigt einen horizontalen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Windkraftanlage.
  • Die in 1 gezeigte Windkraftanlage 10 umfasst einen säulenförmigen Mast 12, der im Boden 14 fest verankert ist und an seinem oberen Ende ein Gehäuse 16 und eine darauf angebrachte Anordnung aus Rotoren 18,20,22,24 sowie einer Leitflächenkonstruktion 26 trägt, die nachfolgend allgemein als Kopf 28 bezeichnet werden soll.
  • Die vier Rotoren 18,20,22,24 sind paarweise auf zwei parallelen Rotationsachsen angeordnet, die zwei in 1 nicht sichtbaren Eingangswellen von Generatoren entsprechen, die innerhalb des Gehäuses 16 verborgen sind. Sowohl die linken 18,22 als auch die rechten Rotoren 20,24 treiben also jeweils einen Generator an, wobei die übereinander angeordneten Rotoren durch die Welle fest miteinander gekoppelt sind. Einzelheiten der Rotoren 18,20,22,24 sowie bestimmte Konstruktionsmerkmale der Leitflächenkonstruktion 26, die nachfolgend noch beschrieben werden sollen, sind in 1 der Übersichtlichkeit halber weggelassen.
  • 2 zeigt einen horizontalen Schnitt durch den Kopf 28 der Windkraftanlage 10 in 1. Die Rotationsachsen der Rotoren 18,20 stehen hier senkrecht zur Zeichnungsebene. Im einzelnen umfassen die Rotoren 18,20 jeweils vier Rotorblätter, von denen in 2 eines stellvertretend mit der Bezugsziffer 30 bezeichnet ist. Die Rotorblätter 30 sind leicht gewölbt, und ihre konvexe Seite weist in die Umlaufrichtung B,C des Rotors 18,20, während die gegenüberliegende konkave Seite zur Aufnahme des Luftstroms dient, der den Rotor 18,20 antreibt. Die in radialer Richtung äusseren Kanten der Rotorblätter 30 liegen auf einer zylindrischen Einhüllfläche 32, die konzentrisch zu der Rotationsachse des Rotors 18,20 liegt. Es versteht sich, dass diese Einhüllfläche nicht gegenständlich, sondern lediglich eine gedachte geometrische Fläche ist. Tatsächlich kann die Luftströmung durch die Rotoren 18,20 frei hindurchströmen und wird dabei lediglich durch die Rotorblätter 30 erfasst und umgelenkt. Dieses Durchströmen wird durch einen freien zylindrischen Durchströmraum 34 ermöglicht, der ebenfalls konzentrisch zur Rotationsachse des Rotors 18,20 liegt.
  • Die beiden in 2 gezeigten Rotoren 18,20 sind baugleich, abgesehen davon, dass die Rotorblätter 30 spiegelbildlich angeordnet sind und somit der in 2 rechte Rotor 20 gegenüber dem linken Rotor 18 im umgekehrten Drehsinn läuft. Insgesamt ist der Kopf 28 um eine Mittelebene spiegelsymmetrisch.
  • Im folgenden sollen Einzelheiten der Leitflächenkonstruktion 26 beschrieben werden. Es handelt sich hierbei um ein Gehäuse aus Metall, Kunststoff oder dergleichen, das die Rotoren 18,20 auf solche Weise teilweise umschliesst, dass auf einer Seite jedes Rotors 18,20 jeweils ein Strömungseinlass 38 verbleibt, dem an der gegenüberliegenden Seite des Rotors 18,20 ein Strömungsauslass 40 zugeordnet ist. In 2 sind die beiden Strömungseinlässe 38 der Rotoren 18,20 unten angeordnet, während sich die Strömungsauslässe 40 oben befinden. Die Luft strömt somit in Richtung des Pfeils A in den Strömungseinlass 38, der zum Wind hin ausgerichtet ist, erreicht den Rotor 18,20, durchströmt diesen, während sie gleichzeitig auf die Rotorblätter 30 wirkt und den Rotor 18,20 antreibt, und verlässt den Rotor 18,20 über den Strömungsauslass 40.
  • Damit die Windströmung optimal ausgenutzt wird, sind die Öffnungen 42 der Strömungseinlässe 38 verhältnismässig gross ausgestaltet, so dass eine grosse Einlassfläche geboten wird. Zum Rotor 18,20 hin laufen die Strömungseinlässe 38 zusammen, d.h., der Öffnungsbereich unmittelbar am Rotor 18,20 ist erheblich kleiner als die dem Wind zugewandte Öffnung 42. Die Ausrichtung und Wirkung des Luftstroms wird ferner durch die Krümmung der beiden Leitflächen 44,46 bestimmt, die den Strömungseinlass 38 seitlich begrenzen. Insbesondere weist die Leitfläche 44, die in bezug auf die jeweilige Umlaufrichtung B,C des Rotors 18,20 stromaufwärts gelegen ist, in ihrem horizontalen Querschnitt eine starke konkave Wölbung auf. Annähernd entspricht diese gewölbte Fläche 44 dem Abschnitt eines Zylindermantels. Die beiden stromaufwärtigen Leitflächen 44 laufen auf der Seite des Kopfes 28, an der die Strömungseinlässe 38 liegen, zu einer abgerundeten Kante 48 zusammen, die den Luftstrom in die beiden Strömungseinlässe 38 aufteilt.
  • Zur Lenkung des Luftstroms sind innerhalb der Strömungseinlässe 38 Leitflossen 50 vor den Leitflächen 44 angeordnet. Diese sind ebenfalls leicht gewölbt und folgen in ihrem Krümmungsverlauf etwa der jeweiligen Leitfläche 44, wäh rend sich der Abstand zwischen der Leitflosse 50 und der Leitfläche 44 in Richtung des jeweiligen Rotors 18,20 kontinuierlich verringert. Auf diese Weise wird zwischen der Leitfläche 44 und der Leitflosse 50 ein flacher Strömungskanal 52 gebildet, der an einer Stelle beginnt, der etwa der Mitte des Krümmungsbogens der Leitfläche 44 zwischen der Nase 48 und der am Rotor 18,20 gelegenen Kante 54 entspricht, und an eben dieser Kante 54 in einer schmaleren Mündung 56 ausläuft. Dieser flache Strömungskanal 52 verjüngt sich somit von seinem Einlass 58 zu seiner Mündung 56 hin. Dies führt dazu, dass der Luftstrom innerhalb des Strömungskanals 52 beschleunigt wird.
  • Die Mündung 56 ist so ausgerichtet, dass der aus dem Strömungskanal 52 austretende Luftstrom tangential auf die zylindrische Einhüllfläche 32 des Rotors 18,20 trifft und somit gegen das in radialer Richtung äusserste Ende eines Rotorblattes 30 wirkt, das gerade den Strömungseinlass 38 passiert. So wird ein optimales Drehmoment auf den Rotor 18,20 und infolgedessen auf die Eingangswelle des Generators ausgeübt.
  • Darüber hinaus sind Anzahl und Anordnung der Rotorblätter 30 so gewählt, dass in dem Moment, in welchem ein Rotorblatt 30 den Strömungsauslass 40 an seinem stromabwärts gelegenen Ende 60 passiert hat, ein hohes Drehmoment auf den Rotor 18,20 ausgeübt wird. Dies wird hierdurch erreicht, dass jeder Rotor 18,20 vier Rotorblätter 30 umfasst, die in der Umfangsrichtung in gleichen Abständen verteilt sind, d.h., aufeinanderfolgende Blätter 30 sind um 90° gegeneinander versetzt, und jedem Rotorblatt 30 entspricht ein in bezug auf die Rotationsachse genau um 180° gegenüberliegendes Rotorblatt. Treten also im Moment des Passierens des Strömungsauslasses 40 bremsende Verwirbelungen oder ein Unterdruck auf, so wird gleichzeitig an der gegenüberliegenden Seite ein hoher Gegendruck ausgeübt, um diesen Unterdruck zu überwinden. Dieser erforderliche Gegendruck lässt sich durch den Luftstrom aufbauen, der auf die oben beschriebene Weise aus der Mündung 56 des flachen Strömungskanals 52 austritt.
  • Zum Einstellen des Öffnungsgrades der Strömungseinlässe 38 dienen Lamellen 62 aus Metall oder Kunststoff, die in den Öffnungen 42 der Strömungseinlässe 38 um vertikale Achsen schwenkbar angeordnet sind. Die Lamellen 62, von de nen in 2 nur eine Lamelle stellvertretend bezeichnet ist, bilden zusammen Jalousien 64, die sich nach Bedarf öffnen oder verschliessen lassen, und zwar durch gemeinsames oder individuelles Schwenken der Lamellen 62. In 2 ist der rechte Strömungseinlass 38 verschlossen, indem die Lamellen 62 annähernd aufeinandergelegt sind, während der linke Strömungseinlass 38 geöffnet ist, da die Lamellen 62 hier parallel ausgerichtet sind und die Jalousie 64 den maximalen Öffnungsgrad aufweist. Die Einstellung der Jalousien 64 kann in bekannter Weise durch Schubstangen, Kettenantriebe oder dergleichen geschehen, sowie durch einzelne Ansteuerungen, die eine individuelle Lamelleneinstellung zulassen. Es versteht sich, dass die letztgenannte Variante einen höheren Konstruktions- und Steueraufwand erfordert.
  • Der gesamte Kopf 28 ist mittels eines entsprechenden Antriebs um eine vertikale Mittelachse 66 drehbar, die zwischen den beiden Rotationsachsen der Rotoren 18,20 liegt, also nach Möglichkeit im Schwerpunkt des Kopfes 28, so dass ungünstige Krafteinwirkungen vermieden werden. Der Antrieb kann beispielsweise einen Motor umfassen, an dessen Ausgangswelle ein Schneckentrieb angeordnet ist, der in einen Drehkranz eingreift, der am unteren Ende des Kopfes 28 angeordnet ist.
  • 3 zeigt einen horizontalen Schnitt durch einen Kopf 70 einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Windkraftanlage. Die Anordnung und Ausbildung der Rotoren 18,20 entspricht derjenigen in 2, so dass auf die Beschreibung von Einzelheiten zur Vermeidung von Wiederholungen an dieser Stelle verzichtet wird. Darüber hinaus ist auch die Leitflächenkonstruktion 72 im wesentlichen identisch mit derjenigen aus 2. Dies betrifft insbesondere die Form und Krümmung der Leitflächen 74, die in bezug auf die Umlaufrichtungen der jeweiligen Rotoren 18,20 stromaufwärts an den Strömungseinlässen 76 liegen. Auf die Darstellung der in 2 gezeigten Jalousien 64 wurde hier der Übersichtlichkeit halber verzichtet.
  • In den Strömungseinlässen 76 sind ebenfalls Leitflossen 78,80 angeordnet, die sich jedoch von der Leitflosse 50 aus 2 unterscheiden. Beide Leitflossen 78,80 erstrecken sich von der Öffnung des Strömungseinlasses 76 bis zur unmittelbaren Nähe der Rotoren 18,20. Der Krümmungsradius der Leitflosse 78, das unmittelbar der stromaufwärtigen Leitfläche 74 zugewandt ist, ist kleiner als der Krümmungsradius dieser Leitfläche 74, während der Krümmungsradius der weiter zur Mitte des Strömungseinlasses 76 gelegenen Leitflosse 80 wiederum kleiner ist als derjenige der Leitflosse 78. Durch die Leitfläche 74 und die beiden Leitflossen 78,80 werden somit zwei Strömungskanäle 82,84 begrenzt, die sich vom äussersten Öffnungsbereich des Strömungseinlasses 76 zu ihren Mündungen 86,88 am Rotor 18,20 hin kontinuierlich verjüngen, so dass die in ihnen strömende Luft beschleunigt wird. Die Wirkung des in diesen Kanälen beschleunigten Luftstroms wurde bereits im Zusammenhang mit 2 ausführlich beschrieben. Darüber hinaus entspricht auch die Ausrichtung und Anordnung der Mündungen 86,88 derjenigen der Mündung 56 in 2, d.h., die Mündungen 86,88 richten den Luftstrom tangential auf die zylindrische Einhüllfläche 32 des jeweiligen Rotors 18,20.

Claims (7)

  1. Windkraftanlage (10) mit zumindest einem Rotor (18,20) mit vertikaler Rotationsachse, der eine Anzahl von Rotorblättern (30) umfasst, die in Umfangsrichtung in gleichen Abständen verteilt um einen freien Durchströmraum (34) im Bereich der Rotationsachse herum angeordnet sind, und mit einer den Rotor (18,20) teilweise umschliessenden Leitflächenkonstruktion (26,72) mit einem seitlichen Strömungseinlass (38,76), der von zwei Leitflächen (44,46; 76) begrenzt wird, von denen die in Bezug auf die Umlaufrichtung (B,C) des Rotors (18,20) stromaufwärts gelegene Leitfläche (44,76) einen konkav gewölbten horizontalen Querschnitt aufweist, und einem Strömungsauslass (40), der dem Strömungseinlass (38,76) am Rotor (18,20) gegenüberliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (18,20) vier Rotorblätter (30) umfasst, und dass in dem Strömungseinlass (38,76) zumindest eine Leitflosse (50,78) angeordnet ist, die gemeinsam mit der stromaufwärts gelegenen Leitfläche (44,76) einen flachen Strömungskanal (52,82) begrenzt, der sich zu seiner Mündung (56,86) hin verjüngt, und dass diese Mündung (56,86) so ausgerichtet ist, dass der aus dem Strömungskanal (52,82) austretende Luftstrom tangential auf die zylindrische Einhüllfläche (32) des Rotors (18,20) trifft.
  2. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Strömungseinlass (38,76) weitere Leitflossen (80) zur Begrenzung weiterer, nebeneinander angeordneter Strömungskanäle (84) angeordnet sind, die sich zu ihren Mündungen (88) hin verjüngen, welche Mündungen (88) so ausgerichtet sind, dass die aus den Strömungskanälen (84) austretenden Luftströme tangential auf die zylindrische Einhüllfläche (32) des Rotors (18,20) treffen.
  3. Windkraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Strömungseinlass (38) bewegbare Öffnungsklappen (62) zum Lenken des Luftstroms (A) angeordnet sind.
  4. Windkraftanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsklappen (62) als Lamellen ausgebildet sind, die gemeinsam oder einzeln um vertikale Achsen schwenkbar sind und eine Jalousie (64) zum Einstellen des Öffnungsgrades des Strömungseinlasses (38) bilden.
  5. Windkraftanlage nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Antrieb zum Drehen der Anordnung (28,70) aus Rotor (18,20) und heitflächenkonstruktion (26,72) um eine vertikale Achse (66).
  6. Windkraftanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb einen fest mit der Anordnung (28,70) aus Rotor (18,20) und Leitflächenkonstruktion (26,72) verbundenen Drehkranz umfasst.
  7. Windkraftanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb einen Schneckentrieb umfasst, der in den Drehkranz eingreift.
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMI20090890A1 (it) * 2009-05-20 2010-11-21 Maurizio Mantovani Elettrogeneratore eolico
DE102012000428A1 (de) * 2012-01-12 2013-07-18 Mirko Don Windenergiekonverter
WO2013175123A1 (fr) * 2012-05-22 2013-11-28 Centre National De La Recherche Scientifique Eolienne flottante a turbines a flux transverse a regulation aerodynamique
WO2016060636A1 (ru) * 2014-10-13 2016-04-21 Геннадий АДАМОВЫЧ Энергетическая система управления локальными атмосферными потоками (варианты)
DE102016105411A1 (de) 2016-03-23 2017-09-28 Twe - Tandem Wind Energy Gmbh Ablenkeinrichtung für eine Windkraftanlage und Verfahren zum Steuern einer Ablenkeinrichtung
DE102016105409A1 (de) 2016-03-23 2017-09-28 Twe - Tandem Wind Energy Gmbh Windkraftanlage und Verfahren zum Steuern einer Windkraftanlage
WO2017153788A3 (ru) * 2016-02-22 2017-11-23 Тамаз ШИОШВИЛИ Устройство для приȅма ветряной энергии
CN108779762A (zh) * 2016-03-08 2018-11-09 法国国家科学研究中心 具有提高效率的双垂直轴涡轮机的浮式风力涡轮机
WO2021140243A1 (en) 2020-01-08 2021-07-15 Introfoc Ltd Systems and methods for harnessing energy from wind
DE102020105698B3 (de) 2020-03-03 2021-07-29 Geiger Vertical Powers GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafter: Arthur Geiger, 56729 Ettringen und Vitali Geiger, 56729 Ettringen) Strömungsleitsystem für eine Strömungskraftanlage, Verfahren zur Leitung einer Fluidströmung mit dem Strömungsleitsystem auf eine Strömungskraftanlage
DE202021106950U1 (de) 2021-12-21 2022-01-04 Siegfried Trauschke Vertikal-Achsen-Wind-Turbinen-Modul
EP4083417A1 (de) 2021-04-29 2022-11-02 Introfoc Ltd Verfahren zum betrieb eines windturbinensystems

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2277250A1 (fr) * 1974-07-01 1976-01-30 Boncompain Maurice Turbo-machine eolienne reversible
GB1512447A (en) * 1974-08-06 1978-06-01 Turbomachines Inc Wind motor and method
DE8712757U1 (de) * 1987-09-22 1988-03-10 Marx, Peter, 6686 Eppelborn, De
DE19954048A1 (de) * 1999-10-29 2001-05-10 Eduard Lvov Windkraftwerk
DE19957141A1 (de) * 1999-11-27 2001-05-31 Markus Wagenknecht Windkraftanlage mit Vertikalrotor und Frontalanströmung
DE10145865A1 (de) * 2001-09-18 2003-04-03 Ferienhausanlage Havelblick Bu Wind- und Wasserkraftanlage mit vertikalen Durchströmrotoren

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2277250A1 (fr) * 1974-07-01 1976-01-30 Boncompain Maurice Turbo-machine eolienne reversible
GB1512447A (en) * 1974-08-06 1978-06-01 Turbomachines Inc Wind motor and method
DE8712757U1 (de) * 1987-09-22 1988-03-10 Marx, Peter, 6686 Eppelborn, De
DE19954048A1 (de) * 1999-10-29 2001-05-10 Eduard Lvov Windkraftwerk
DE19957141A1 (de) * 1999-11-27 2001-05-31 Markus Wagenknecht Windkraftanlage mit Vertikalrotor und Frontalanströmung
DE10145865A1 (de) * 2001-09-18 2003-04-03 Ferienhausanlage Havelblick Bu Wind- und Wasserkraftanlage mit vertikalen Durchströmrotoren

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010134113A3 (en) * 2009-05-20 2012-12-20 Maurizio Mantovani Wind electric generator
ITMI20090890A1 (it) * 2009-05-20 2010-11-21 Maurizio Mantovani Elettrogeneratore eolico
DE102012000428A1 (de) * 2012-01-12 2013-07-18 Mirko Don Windenergiekonverter
WO2013175123A1 (fr) * 2012-05-22 2013-11-28 Centre National De La Recherche Scientifique Eolienne flottante a turbines a flux transverse a regulation aerodynamique
WO2016060636A1 (ru) * 2014-10-13 2016-04-21 Геннадий АДАМОВЫЧ Энергетическая система управления локальными атмосферными потоками (варианты)
WO2017153788A3 (ru) * 2016-02-22 2017-11-23 Тамаз ШИОШВИЛИ Устройство для приȅма ветряной энергии
CN108779762A (zh) * 2016-03-08 2018-11-09 法国国家科学研究中心 具有提高效率的双垂直轴涡轮机的浮式风力涡轮机
CN108779762B (zh) * 2016-03-08 2020-09-11 法国国家科学研究中心 具有提高效率的双垂直轴涡轮机的浮式风力涡轮机
DE102016105409A1 (de) 2016-03-23 2017-09-28 Twe - Tandem Wind Energy Gmbh Windkraftanlage und Verfahren zum Steuern einer Windkraftanlage
DE102016105411A1 (de) 2016-03-23 2017-09-28 Twe - Tandem Wind Energy Gmbh Ablenkeinrichtung für eine Windkraftanlage und Verfahren zum Steuern einer Ablenkeinrichtung
DE102016105409B4 (de) * 2016-03-23 2018-11-15 Twe - Tandem Wind Energy Gmbh Windkraftanlage und Verfahren zum Steuern einer Windkraftanlage
WO2021140243A1 (en) 2020-01-08 2021-07-15 Introfoc Ltd Systems and methods for harnessing energy from wind
DE102020105698B3 (de) 2020-03-03 2021-07-29 Geiger Vertical Powers GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafter: Arthur Geiger, 56729 Ettringen und Vitali Geiger, 56729 Ettringen) Strömungsleitsystem für eine Strömungskraftanlage, Verfahren zur Leitung einer Fluidströmung mit dem Strömungsleitsystem auf eine Strömungskraftanlage
WO2021175941A1 (de) 2020-03-03 2021-09-10 Geiger Vertical Powers Gbr, Vertretungsberechtigte Gesellschafter: Arthur Geiger Und Vitali Geiger Strömungsleitsystem für eine strömungskraftanlage, verfahren zur leitung einer fluidströmung mit dem strömungsleitsystem auf eine strömungskraftanlage
EP4083417A1 (de) 2021-04-29 2022-11-02 Introfoc Ltd Verfahren zum betrieb eines windturbinensystems
WO2022229401A1 (en) 2021-04-29 2022-11-03 Introfoc Ltd Method of operating a wind turbine system
DE202021106950U1 (de) 2021-12-21 2022-01-04 Siegfried Trauschke Vertikal-Achsen-Wind-Turbinen-Modul
EP4202204A1 (de) 2021-12-21 2023-06-28 Siegfried Trauschke Vertikal-achsen-wind-turbinen-modul

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