DE19823473A1 - Strömungsenergieanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung der Energie strömender Fluide, insbesondere Windkraftanlage, die zumindest einen länglich walzenförmigen Durchströmungsrotor aufweist, wobei die Rotorachse im wesentlichen senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Fluids angeordnet ist und zumindest im strömungszugewandten Bereich des Rotors Strömungsleitflächen angeordnet sind, welche gegen die Strömungsrichtung des Fluids divergierend an der Vorrichtung angeordnet sind, um den Rotor in einem vorbestimmten Anströmbereich mit dem Fluid zu beaufschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Strömungsenergieanlage zur Umwand­ lung der Energie strömender Fluide, insbesondere eine Windener­ gieanlage nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.

Es ist bekannt, die Windkraft mit Windenergieanlagen zu nutzen, wobei an einem Mast ein um eine horizontale Achse rotierender Rotor mit Rotorblättern angeordnet ist, wobei der Rotor mit einem elektrischen Generator verbunden ist und die durch eine Windströmung erzeugte Rotation des Rotors im Generator in elek­ trische Energie umgewandelt wird.

Bei derartigen Windenergieanlagen ist von Nachteil, daß zur Erzielung großer Leistungen die Anlagen sehr groß dimensioniert werden müssen. Insbesondere werden Anlagen mit mehr als 40 m Rotordurchmesser benötigt. Bei diesen Anlagen ist von Nachteil, daß sie einen hohen Investitionsaufwand erfordern. Darüber hin­ aus ergibt sich bei derartig großen Windenergieanlagen ein Sta­ bilitätsproblem unter anderem auch durch die drehenden bzw. schwingenden Massen. Des weiteren ist bei diesen Windenergie­ anlagen von Nachteil, daß sie nur in einem bestimmten Windge­ schwindigkeitsbereich verwendet werden können. Bei zu niedrigen Windgeschwindigkeiten wird der Rotor nicht in Bewegung gesetzt oder der Wirkungsgrad der Energieumwandlung ist zu gering. Bei zu hohen Windgeschwindigkeiten, insbesondere Sturm, müssen der­ artige Windenergieanlagen abgeschaltet werden, um Beschädigungen bzw. Zerstörungen der Anlage durch zu hohe Rotationsgeschwindig­ keiten und damit verbundene Schwingungen zu verhindern. Darüber hinaus ist von Nachteil, daß die sehr großen, drehenden Rotoren im Bereich von Vogelfluglinien den Vogelflug negativ beein­ trächtigen. Darüber hinaus geht von den drehenden Rotoren ein Stroboskopeffekt (Disco-Effekt) aus, welcher in umliegenden Wohngebäuden als rhythmisches Schwanken der Lichtintensität besonders störend empfunden wird.

Aus der DE 40 38 907 A1 ist eine Windenergieanlage mit Horizon­ tal- und Vertikalrotoren bekannt, welche als mechanische, pneu­ matische und hydraulische Antriebe einzeln oder im Verbund ar­ beiten und deren segmentale Profile der Windzuleitungseinrich­ tung ähnlich sind. Diese Anlage weist einen Rotorträger auf, an dem um vertikale Achsen drehende Rotoren angeordnet sind. Die um vertikale Achsen drehenden Rotoren weisen einen mittigen axialen Zylinder auf, an dem radial sich erstreckende Rotorschilde an­ geordnet sind, wobei die Rotorschilde im Profil eine halbierte Tropfenform bzw. bogenförmig oder kreissegmentförmig ausgebildet sind. Bei einer derartigen Windenergieanlage ist die Strömungs­ ausnutzung der Windkraft nicht optimal.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Strömungsenergieanlage zu schaffen, bei welcher die Energie, insbesondere die Bewegungs­ energie des strömenden Mediums mit einem hohen Wirkungsgrad in andere Energieformen überführt werden kann.

Die Aufgabe wird mit einer Strömungsenergieanlage, insbesondere einer Windkraftanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in Unteransprüchen gekenn­ zeichnet.

Erfindungsgemäß sind zu ebener Erde oder erhöht auf einem Mast ein oder mehrere Durchströmrotoren an einem Rotorträger angeord­ net. Um den Wirkungsgrad der Windenergieanlage zu erhöhen, wird eine definierte, vorbestimmte Anströmung der Durchströmungsroto­ ren durch Windleitflächen, insbesondere verstellbare Windleit­ flächen erreicht. Diese Windleitflächen sind umfänglich um den oder die Rotoren herum angeordnet, wobei sichergestellt wird, daß der aus einer Richtung einfallende Wind von den Windleit­ flächen optimal auf den oder die Durchströmrotoren geführt wird. Durch eine Veränderung des Anstellwinkels bzw. eine Veränderung der räumlichen Orientierung der Windleitflächen insbesondere zur Windrichtung kann die Anströmung der Durchströmrotoren verändert werden, insbesondere kann die Geschwindigkeit der Rotation be­ einflußt werden. Die Durchströmrotoren können mit ihrer Rota­ tionsachse beliebig im Raum angeordnet werden, beispielsweise horizontal, geneigt oder vertikal. Bevorzugt rotieren die Durch­ strömrotoren um eine vertikale Rotationsachse. Erfindungsgemäß können ein, zwei, drei oder mehrere Rotoren, insbesondere vier oder sechs vertikal orientierte Durchströmrotoren auf einem Rotorträger angeordnet sein. Die Rotoren weisen eine im Rotor­ träger gelagerte Welle auf, welche axial mit der Rotorachse ausgerichtet ist. An der Welle können zur einstufigen Energie­ umwandlung in elektrische Energie elektrische Generatoren an­ geordnet sein, wobei vorzugsweise jeder Rotor auf einen eigenen Generator wirkt. Jedoch können die Rotoren auch zu Rotorgruppen zusammengefaßt sein, so daß je eine Rotorgruppe auf je einen Generator wirkt. Zur zweistufigen Energieumwandlung können die Rotoren mit ihren Rotorwellen auf Pumpen wirken, welche ein Fluid in einen Druckspeicher fördern, wobei in einer zweiten Energieumwandlungsstufe das Fluid aus dem Druckspeicher einer mit dem Fluid angetriebenen Vorrichtung zugeführt wird, die wiederum einen elektrischen Generator antreibt. Insbesondere können die Rotoren Hydraulikpumpen antreiben, welche einen Hydrauliköl­ druckspeicher befüllen.

Der Rotorträger ist beispielsweise als runde oder polygone Plat­ te ausgebildet, wobei vertikal gegenüberliegend, ein oberer Rotorträger vorgesehen ist, so daß die Rotoren, welche gleichmä­ ßig im bzw. am Umfang des Rotorträgers verteilt angeordnet sind, sowohl im unteren Rotorträger als auch im oberen Rotorträger drehbar gelagert sind. Von den Rotoren radial gering beabstandet erstrecken sich die Windleitflächen im wesentlichen radial nach außen, wobei die Windleitflächen einen von radial außen nach radial innen zum Rotor hin sich verengenden Trichter ausbilden, wobei benachbart zum Rotor der Trichter beispielsweise recht­ eckförmig ausgebildet ist mit einer Höhe, die der Höhe des Ro­ tors entspricht und einer Breite, die in etwa der Hälfte der Breite des Rotors entspricht. Erfindungsgemäß ist zumindest eine Windleitfläche derart verstellbar, daß die Breite des Trichters bzw. die Breite des Fensters, durch die der Wind auf den Rotor wirken kann, veränderbar, insbesondere vergrößerbar und verklei­ nerbar ist.

Bei der erfindungsgemäßen Strömungsenergieanlage, insbesondere Windenergieanlage ist von Vorteil, daß durch die besondere An­ ordnung der Windleitflächen und der Durchströmrotoren die Ener­ gie eines strömenden, auf den Rotor wirkenden Mediums in beson­ ders effektiver Weise genutzt und in andere Energieformen umge­ wandelt werden kann. Darüber hinaus ist von Vorteil, daß die erfindungsgemäße Windenergieanlage im wesentlichen unabhängig von der Windenergie bzw. der Strömungsgeschwindigkeit der Luft arbeitet. Darüber hinaus ist ein Vorteil, daß die Strömungsener­ gieanlage auch in Wasserströmungen einsetzbar ist. Ein besonde­ rer Vorteil der erfindungsgemäßen Windenergieanlage ist, daß sie sehr kompakt gebaut werden kann, wobei beispielsweise eine Größe von 8 m Höhe und 4 m Durchmesser erreicht werden kann. Bei die­ ser Größe, die dem Bruchteil der Größe von herkömmlichen Wind­ energieanlagen entspricht, können Leistungen erzielt werden, die den maximal erzielbaren Leistungen herkömmlicher Windenergie­ anlagen zumindest entsprechen und diese sogar übertreffen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung beispiel­ haft erläutert. Es zeigen dabei:

Fig. 1 einen Durchströmrotor zur Verwendung in der erfin­ dungsgemäßen Strömungsenergieanlage mit drei Rotor­ flächen in einer teilgeschnittenen Draufsicht,

Fig. 2 einen Durchströmrotor nach Fig. 1 in einer seitlichen Ansicht,

Fig. 3 eine Windenergieanlage mit einem zentralen Durchström­ rotor und Windleitflächen in einer teilgeschnittenen Seitenansicht,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Windenergieanlage mit sechs Durchströmrotoren und verstellbaren Windleitflächen,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer Windenergieanlage mit vier Durchströmrotoren sowie starren und verstell­ baren Windleitflächen,

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform einer Windenergieanlage mit einem Rotor und Windleitflächen in einer schemati­ sierten Draufsicht,

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform eines Rotors in einer seitlichen Ansicht,

Fig. 8 einen Rotor gemäß Fig. 7 in einer geschnittenen sche­ matisierten Draufsicht,

Fig. 9 eine weitere Ausführungsform eines Rotors gemäß Fig. 1 mit Gefachen in einer teilgeschnittenen Draufsicht auf einen Gefachboden des Rotors.

Ein Rotor 1 zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Windener­ gieanlage weist zwei sich gegenüberliegende, kreisscheibenförmi­ ge und axial fluchtende Rotorscheiben 2 auf, welche mit einer zentralen, axialen, länglich zylindrischen Achse 3 miteinander verbunden sind. Zwischen den Rotorscheiben 2 sind drei Rotor­ flächen 4 angeordnet. Die Rotorflächen 4 sind streifenförmig, gewölbt ausgebildet und erstrecken sich vom Umfang der Rotor­ scheiben 2 eine gewölbte oder gebogene Linie beschreibend zum Inneren des zwischen den Rotorscheiben 2 begrenzten Raumes, wobei eine innere freie Längskante 5 der Rotorflächen 4 beab­ standet zur Achse 3 angeordnet ist. Eine äußere Längskante 6 der Rotorfläche 4 schließt mit dem Umfang der Rotorscheiben 2 ab. Durch die gewölbte Ausbildung der Rotorflächen 4 wird zwischen den Längskanten 5, 6 eine konkave Fläche 7 und eine konvexe Fläche 8 ausgebildet. Die inneren Längskanten 5 der Rotorflächen 4 weisen zur konkaven Fläche 7 der in Drehrichtung 11 benach­ barten nächsten Rotorfläche 4, wobei der Abstand der inneren Längskante 5 zur Achse 3 in etwa dem Abstand dieser Längskante 5 zur konkaven Fläche 7 der in Drehrichtung nächsten Rotorfläche 4 entspricht oder etwas geringer ist.

An den Außenflächen 9 der Rotorscheiben 2 bzw. den den Rotor­ flächen 4 abgewandten Flächen 9 der Rotorscheiben 2 sind axiale zentrale Lagerbolzen bzw. Lagerwellen 10 angeordnet, mit welchen der Rotor 1 an eine Hydraulikölpumpe, Wasserpumpe, einen Genera­ tor oder ähnliches (nicht gezeigt) angeschlossen werden kann.

Bei einer erfindungsgemäßen Windenergieanlage (Fig. 3) ist ein Rotor 1 auf einem Rotorträger 15 angeordnet, wobei der Rotor­ träger aus einer unteren Rotoraufnahme 16 und einer oberen Ro­ toraufnahme 17 besteht. Der Rotor 1 bzw. die Achsbolzen 10 des Rotors 1 sind in axialen Lagern in den Rotoraufnahmen 16, 17 drehbar gelagert.

Die Rotoraufnahmen 16, 17 weisen je eine Platte 18 auf, welche sich über den Außenumfang des Rotors 1 bzw. der Rotorscheiben 2 hinaus erstreckt. Die Platten 18 können rund, viereckig oder polygon ausgebildet sein. An den Platten 18 der Rotorträger 15 bzw. an den Rotorträgern 15 sind Windleitflächen 20 angeordnet. Die Windleitflächen 20 sind flächige, flache, radial nach außen weisende plattenförmige Gebilde, welche beispielsweise eiförmig, nierenförmig, rundlich oder polygon ausgebildet sind. Die Wind­ leitflächen 20 stehen nach oben und nach unten zumindest teilbe­ reichsweise über die Rotorträger 15 hinaus. Um den Rotor 1 sind am Rotorträger beispielsweise 6 bis 18 Windleitflächen 20 an­ geordnet. Der Rotorträger 15 mit Rotor 1 und Windleitflächen 20 ist auf einen Mast 25 aufgesetzt, welcher im Boden insbesondere mit einem Fundament 26 fest angeordnet ist.

Auf Höhe der axialen Endbereiche des Rotors 1 bzw. auf Höhe der Rotorscheiben 2 erstrecken sich zwischen je zwei benachbarten Windleitflächen 20 obere, sich schräg nach außen oben er­ streckende obere Trichterflächen 13 und untere, sich schräg nach unten außen erstreckende schräge Trichterflächen 12, welche zu­ sammen mit den Flächen 20 einen sich zum Rotor 1 verengenden Windtrichter 14 ausbilden.

Erfindungsgemäß können ein zentraler Rotor aber auch mehrere, insbesondere drei, vier oder sechs Rotoren auf einem gemeinsamen Rotorträger 15 angeordnet sein (Fig. 4, 5), wobei im Rotorträger 15 Generatoren zur Stromerzeugung mit den Achsbolzen 10 eines jeden Rotors kraftschlüssig verbunden sein können. Anstelle von Generatoren zur Erzeugung elektrischer Energie können auch Hy-­ draulikpumpen, Wasserpumpen oder ähnliches (nicht gezeigt) an den Achsbolzen, insbesondere im Bereich der unteren Rotoraufnah­ me 16 angeordnet sein. Bei einer Ausführungsform mit sechs Roto­ ren sind die Rotoraufnahmen 16, 17 beispielsweise sechseckig ausgebildet und vertikal fluchtend ausgebildet, wobei die Rotor­ aufnahmen 16, 17 mit einer zentralen Achse 30 verbunden sind. Von der zentralen Achse 30 beabstandet sind streifen- bzw. plat­ tenförmige flache Windleitflächen 31 angeordnet, welche sich von der unteren Rotoraufnahme 16 zur oberen Rotoraufnahme 17 er­ strecken, wobei die Windleitflächen 31 mit ihrer Flächenebene radial vom Symmetriemittelpunkt der Rotoraufnahmen 16, 17 bzw. der Achse 30 derart nach außen erstrecken, daß die Winkel 32 der Rotoraufnahmen 16, 17 halbiert werden.

Zwischen den Windleitflächen 31 bzw. zwischen den Eckbereichen der Rotoraufnahmen 16, 17 sind Rotoren 1 angeordnet, wobei die Rotoren 1 bzw. die Rotorscheiben 2 gering von den Außenkanten 33 der Rotoraufnahmen 16 beabstandet sind. An den Windleitflächen 31 sind Windleitflächen 36 angeordnet, welche sich von den Au­ ßenkanten 37 der Windleitflächen 31 zu den Außenkanten 33 der Rotoraufnahmen 16, 17 erstrecken. An den Außenkanten 33 der Rotoraufnahmen 16, 17 sind die Windleitflächen 36 nach Art von Schiebekulissen entlang der Kanten 33 verschieblich gelagert, an den Außenkanten 37 der Windleitflächen 31 sind die Windleitflä­ chen 36 drehbar gelagert. Die Windleitflächen 36 sind beispiels­ weise durch radiales Ausfahren und Einfahren von radial ver­ schieblichen Flächen 31 oder durch in gleicher Weise arbeitende Linearantriebe bei nicht verschieblichen Flächen 31 verstellbar, so daß der Abstand der im Bereich der Kanten 33 der Rotoraufnah­ men 16, 17 angeordneten Längskanten 38 der Flächen 36 zur in Drehrichtung 11 der Rotoren nächsten Windleitfläche 31 verändert werden kann. Vorzugsweise erstrecken sich von den oberen und unteren Enden der Rotoren 1 bzw. Rotorscheiben 2 obere und unte­ re Trichterflächen (nicht gezeigt) schräg nach unten und schräg nach oben, so daß die Flächen 31, 36 und die oberen und unteren Trichterflächen einen Windtrichter bilden, durch den der Wind durchtritt. Durch die regelbare Entfernung der Kante 38 von der Fläche 31 kann der Luftstrom gezielt auf sich vom Luftstrom wegbewegende Rotorflächen gelenkt werden, so daß sich in Wind­ richtung bewegende Rotorflächen 4 im Windschatten der Flächen 36 befinden. Durch weiteres Verringern des Abstandes kann die Strö­ mungsgeschwindigkeit der Luft erhöht werden; wird die Geschwin­ digkeit der Rotoren zu hoch, können die Flächen 31 radial ganz nach außen ausgefahren werden, so daß die Flächen 36 an den Flächen 31 anliegen und der Windtrichter vollständig geöffnet wird. Hierdurch werden die Rotoren vollflächig dem Luftstrom ausgesetzt, wodurch aus strömungsphysikalischen Gründen die Rotorgeschwindigkeit gegenüber der Abdeckung der gegen die Wind­ richtung laufenden Rotorflächen 4 verringert wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform (Fig. 5) sind auf einem Ro­ torträger 15 mit Rotoraufnahmen (nicht gezeigt) vier Rotoren angeordnet, welche jeweils von einer Mittelachse des Rotorträ­ gers 15 beabstandet angeordnet sind. Im Außenbereich des Rotor­ trägers 15 sind zwischen den Rotoraufnahmen und den Rotoren fest angeordnete räumliche Windleitelemente 45 angeordnet, welche eine unregelmäßig eckige Form aufweisen. Zwischen den Elementen 45 sind umfänglich am Rotorträger benachbart zu den Rotoren flächige, gewölbte Windleitflächen 46, insbesondere je drei Windleitflächen 46 angeordnet, welche entgegen der Drehrichtung 11 der Rotoren von der Radialen nach außen schräg verlaufend angeordnet sind. Zwischen den Elementen 45 etwa gleich beabstan­ det und zwischen je zwei Rotoren 1 sind schräge Strömungsleit­ elemente 48 eingestellt. Bei einer derartigen Anordnung ist von Vorteil, daß bei Einströmung von Luft auf einer Seite der Wind­ energieanlage durch die speziell ausgeformten Elemente 45, Wind­ leitflächen 46 und Elemente 48 eine Durchströmung der Windener­ gieanlage erzielt wird, welche alle vier Rotoren in Drehung versetzt. Bei einer derartigen Ausführungsform ist es auch mög­ lich, zwei Rotorträger mit jeweils vier Rotoren übereinander anzuordnen. Darüber hinaus ist es möglich, bei einer derartigen Ausführungsform die Zahl der Rotoren auf drei zu verringern, wobei die Flächen 45, 46, 48 in ähnlicher Weise angeordnet wer­ den.

Bei einer weiteren Ausführungsform einer Strömungsenergieanlage (Fig. 6) ist lediglich ein zentraler großer Rotor 1 vorhanden, wobei die Windleitflächen 20 entgegen der Drehrichtung 11 des Rotors 1 von der Radialen weggeneigt sind. Hierbei ist es mög­ lich, statt der dargestellten sechs Windleitflächen 20 die Zahl der Windleitflächen 20 auch zu verdoppeln, wobei vorzugsweise die Neigung der Windleitflächen 20 zur Radialen einzeln oder ge­ meinsam veränderbar ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform (Fig. 7, 8) des Rotors 1 sind lediglich zwei Rotorflächen 4 angeordnet, wobei die Rotorflächen 4 halbkreisförmig gewölbte Rotorflächen 4 sind, welche bezüglich einer vertikalen Ebene 49 des Rotors 1 versetzt zur zentralen Längsachse 3 angeordnet, wobei die inneren Längskanten 5 der Flächen 4 jeweils zu den konkaven Flächen 7 der Rotorflächen 4 weisen. Der Radius der Flächen 4 ist kleiner als der Radius der Scheibe 2 und beträgt insbesondere etwa 2/3 der Länge des Radius der Scheibe 2. Anstelle von zwei derart ausgebildeten Rotorflä­ chen 4 kann ein derartiger Rotor 1 auch mit drei oder mehr Ro­ torflächen 4 ausgebildet sein. Die Rotorflächen 4 können darüber hinaus auch eine von der Halbkreisbogenform abweichende Quer­ schnittsform, insbesondere eine halbtropfenförmige Form aufwei­ sen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform eines Rotors 1 (Fig. 9) sind an den Rotorflächen 4, parallel zu den Rotor­ scheiben 2 angeordnete, flachplattenförmige Böden 50 in regelmä­ ßigen Abständen zwischen den Platten 2 angeordnet. Die Böden 50 weisen in der Draufsicht eine Form aufs die durch die Rotorflä­ chen 4 und von von den inneren Längskanten 5 der Rotorflächen 4 zu den äußeren Längskanten 6 der jeweils nächsten Rotorfläche 4 verlaufenden Linien begrenzt wird. Insbesondere bei sehr langen Rotoren 1 werden durch die Böden 50 Gefache bzw. zum Rotorinne­ ren offene Taschen an den Rotorflächen 4 ausgebildet, wodurch eine Fluidbewegung in axialer Richtung des Rotors 1 unterbunden wird. Dies bewirkt eine Erhöhung des Wirkungsgrades der Strö­ mungsenergieausnutzung der Anordnung. Der Strömungsweg eines Fluids durch den Durchströmungsrotor 1 ist mit einem Pfeil 51 dargestellt.

Die Rotorflächen 4 können aus Metall oder Kunststoff, insbeson­ dere klarsichtigem Kunststoff wie Polymethylmethacrylat ausge­ bildet sein. Die Rotorscheiben 2 können ebenfalls aus Metall oder Kunststoff ausgebildet sein, ebenso können die Achsen 3, welche die Rotorscheiben 2 miteinander verbinden, aus Kunststoff oder Metall, insbesondere jedoch aus klarsichtigem Kunststoff ausgebildet werden. Die Rotorträger 15 können flächige, insbe­ sondere plattenförmige oder hohlkastenförmige Elemente sein, in welchen die Vorrichtungen zur Energieumwandlung, insbesondere Generatoren, Hydraulik-, Wasser- oder Luftpumpen angeordnet sind. Die Rotorträger 15 mit Rotoraufnahmen 16, 17 können aus Metall oder Kunststoff ausgebildet sein, wobei die Rotorträger auch aus Trägern bzw. Streben ausgebildet sind. Die Windleit­ flächen können massiv aus Metallen, insbesondere Leichtmetallen oder Kunststoffen ausgebildet sein. Darüber hinaus können die Windleitflächen aus Metall oder Kunststoffprofilrahmen ausgebil­ det sein, welche mit Textilien, insbesondere hochreißfesten Kunstfasertextilien bespannt sind. Die Windleitflächen können insbesondere farbig oder mit farbigen Beschichtungen ausgebildet sein, wobei insbesondere bei rundlichen, radial nach außen ste­ henden Windleitflächen mit einer grünen Farbgebung ein baumähn­ licher Eindruck erzielt werden kann.

Die erfindungsgemäßen Strömungsenergieanlagen können durch strö­ mende Fluide, wie Luft oder Wasser angetrieben werden, wobei die räumliche Anordnung der Rotorachsen in vielfältiger Weise erfol­ gen kann.

Bei den erfindungsgemäßen Strömungsenergieanlagen ist von Vor­ teil, daß durch das Vorsehen von Durchströmungsrotoren in Ver­ bindung mit Windleitflächen, insbesondere verstellbaren Wind­ leitflächen, die Energie eines strömenden Mediums in optimierter Weise in Bewegungsenergie der Rotoren umgewandelt werden kann. Hierbei ist von besonderem Vorteil, daß bei Windenergieanlagen die Arbeitsweise derart geräuscharm ist, daß die Bewegungsgeräu­ sche der Durchströmungsrotoren in Verbindung mit den Windleit­ flächen unter Windgeräuschen liegt, die durch die die Anlage umströmenden Wind erzeugt werden. Darüber hinaus ist von Vor­ teil, daß derartige Anlagen bei hohem Wirkungsgrad und sehr hoher Leistungsabgabe mit einer sehr geringen Baugröße, insbe­ sondere beispielsweise einer Baugröße von 10 m Höhe und 8 m Breite auskommen.

Darüber hinaus ist von Vorteil, daß die erfindungsgemäßen Strö­ mungsenergieanlagen bereits bei sehr geringen Strömungsgeschwin­ digkeiten einen hohen Wirkungsgrad erreichen, wobei der Einsatz­ bereich zu höheren Strömungsgeschwindigkeiten hin nahezu unbe­ grenzt ist, da die umlaufenden Massen nahezu ihre jeweilige Drehachse umlaufen. Eventuell vorhandene Unwuchten machen sich hierdurch erheblich weniger bemerkbar als bei großen Windener­ gieanlagen mit um horizontale Achsen drehenden Zwei- oder Mehr­ blattrotoren. Um die Leistung einer derartigen Anlagen zu erhö­ hen, müssen nicht die Rotoren vergrößert und damit die umlaufen­ den Massen vergrößert werden, es reicht aus, wenn die Anzahl der Rotoren pro Rotorträger erhöht wird oder die Anzahl der Rotor­ träger mit Rotoren erhöht wird. Bei der Verwendung von klarsich­ tigen Materialien für die Rotoren ist von Vorteil, daß bis auf die Windleitflächen die Windenergieanlage fast nicht sichtbar ist. Insbesondere bei der Verwendung von Windleitflächen, welche zusammen mit dem Mast der Windenergieanlage einen angenähert baumähnlichen Eindruck ergeben, wird hierdurch ein überraschen­ der ästhetischer Effekt hervorgerufen.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Umwandlung der Energie strömender Fluide, insbesondere Windkraftanlage, aufweisend zumindest einen, länglich walzenförmigen Durchströmungsrotor (1), wobei die Rotorachse (3) im wesentlichen senkrecht zu einer Strö­ mungsrichtung des Fluids angeordnet ist und zumindest im strömungszugewandten Bereich des Rotors (1) Strömungsleit­ flächen (12, 13, 20, 31, 36; 45, 46) angeordnet sind, wel­ che gegen die Strömungsrichtung des Fluids divergierend an der Vorrichtung angeordnet sind, um den Rotor (1) in einem vorbestimmten Anströmbereich mit dem Fluid zu beaufschla­ gen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleitflächen (12, 13; 20, 31, 36; 45, 46) derart angeordnet sind, daß sich gegen die Strömungsrichtung des Fluids bewegende Rotorflä­ chen (4) von den Strömungsleitflächen (20, 31, 36; 45, 46) zumindest teilbereichsweise bezüglich der Strömung verdeck­ bar bzw. abschirmbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleitflächen (12, 13; 20, 31, 36; 45, 46) veränderbar gegen die Strömung an­ stellbar an der Vorrichtung angeordnet sind, so daß der vorbestimmte Anströmbereich veränderbar einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der axialen Längser­ streckung des Rotors (1) Strömungsleitflächen (20, 31, 36; 45, 46) und den axialen Endbereichen des Rotors (1) Strö­ mungsleitflächen (12, 13) an der Vorrichtung angeordnet sind, wobei sich die in den axialen Endbereichen und zwi­ schen zwei Strömungsleitflächen (20, 31, 36; 45, 46) an­ geordneten Strömungsleitflächen (12, 13) zur Bildung eines Strömungstrichters (14) schräg nach außen zueinander diver­ gierend erstrecken.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Rotoren (1) auf einem gemeinsamen Rotorträger (15) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mehrere Rotorträger (15) mit Rotoren (1) aufweist, wobei die Rotorträger (15) über und/oder nebeneinander angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorhanden sind, mit welchen die Bewe­ gungsenergie des Rotors in andere Energieformen, insbeson­ dere elektrische Energie umwandelbar ist.