DE19928897A1 - Nutzung von Gebäudedächern für Windenergieanlagen - Google Patents

Abstract

Aufgabe der Erfindung ist es, die in riesigen Mengen vorhandenen und in Zukunft neu entstehenden Gebäudedächer aller Größen für die Windstromerzeugung mit Generatoren aller Größen zu nutzen. DOLLAR A Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. DOLLAR A - Erzeugung von Windstrom direkt am Verbraucher. DOLLAR A - Windstromübertragungen aus weit entfernten Standorten ("Windstrommühlen" auf Betonmasten) entfallen. DOLLAR A - Elektroleitungsquerschnitte werden kleiner. DOLLAR A - Übertragungsverluste sinken. DOLLAR A - Technik des "in den Wind drehen" der "Windstrommühlen" entfällt. DOLLAR A - Riesige Fundamente und Tragmasten aus Beton entfallen. DOLLAR A - Stromerzeugung wird billiger. DOLLAR A - Landkäufe für "Windstrommühlenparks" entfallen. DOLLAR A Lösung des Problems bzw. der technischen Aufgabe. DOLLAR A Auf den Dächern werden die Windantriebe, z. B. Windräder oder andere Konstruktionen, in waagerechter Laufanordnung (Welle senkrecht) montiert. Getriebe und Generatoren sind in der Regel unter dem Dach im obersten Geschoss aufzustellen. In niedrigen Gebäuden (z. B. Einfamilienhaus) ist auch die Aufstellung im Kellergeschoss möglich. DOLLAR A Anwendungsgebiet. DOLLAR A Wohn- und Geschäftshäuser vom kleinsten Bungalow bis größten Wolkenkratzer. Alle Industriebauten, Schulen, Kasernen usw.

Description

Der Stand der Technik ist umfassend aus dem Jahrbuch "Wind­ energie 1999" zu ersehen.
Hrsg. Bundesverband Windenergie e.V. Herrenteichstrasse 1, 49074 Osnabrück.

Nachteile des Standes der Technik

• - Elektroenergie wird abseits vom Verbraucher erzeugt.
• - Es sind lange Leitungen bis zum Verbraucher erforderlich.
• - Es entstehen Übertragungsverluste.
• - Riesige Betonfundamenttragmaste sind erforderlich
• - Die Windräder müssen durch eine besondere Technik "in den Wind" gedreht werden.
• - Grundstückskosten für neue Betonmastwindräder oder ganze Windparks sind erforderlich.
• - Die Stromerzeugung ist teuer.

Die in den Patentansprüchen angegebene Erfindung liegt das Problem zugrunde, die in riesigen Mengen vorhandenen und in Zukunft neu errichteten Dächer aller Gebäudegrössen für die Windstromerzeugung zu nutzen.

Dieses Problem wird durch die Patent-Hauptansprüche

• 1. Nutzung der Dächer von vorhandenen und in Zukunft neu erri­ chteten Gebäuden aller Grössen für die Stromerzeugung mit Windenergieanlagen,
• 2. Mehrere horizontal drehende Windräder an einer gemeinsamen senkrechten Hauptwelle übereinander montiert,
• 3. Grosswindräder, die wegen der Grösse des Durchmessers neben der Hauptwelle zusätzlich durch Räder oder Rollen von unten oder durch Abhängungen von oben an der entsprechend verläng­ erten Hauptwelle gestützt werden,
• 4. Anwendung von Windfangtrichtern anstelle von Windrädern,
• 5. Steuerung der Luftzu- und Luftabführung bei Windfangtrich­ teranlagen in Abhängigkeit der Windrichtung,

gelöst.

Vorteile der Erfindung

• - Nutzungsmöglichkeiten von riesigen Mengen Gebäudedächern für Windstromerzeugung.
• - Erzeugung des Windstromes direkt am Verbraucher
• - Zuleitungskabel bzw. Freileitungen von Windstromerzeugern aus weit entfernten Standorten entfallen.
• - Stromübertragungsverluste entfallen.
• - Elektroleitungsquerschnitte werden für die gleichen Leistu­ ngen kleiner.
• - Riesige Betonfundamenttragmasten entfallen.
• - Technik des "in den Wind drehen" der Windräder entfällt.
• - Landkäufe für "Betonmastwindparks" entfallen.
• - Stromerzeugung wird billiger.
• - %-Anteil der Windstromerzeugung zur Gesamtstromerzeugung steigt bedeutend.
• - Luftschadstoffbelastung sinkt.
• - Hilft dem Atomausstieg.
• - Unermesslicher Boom beim Stromerzeugungsanlagenbau.

1. Ausführungsbeispiel der Erfindung

Es zeigt Zeichnung Fig. 1.
Windradstromerzeugungsanlagen für Gebäudedächer mit Spitz- oder Flachdach und wird im folgenden näher beschrieben.

Die Montage des Windrades bzw. andere möglichen Konstruktionen erfolgt über der Dachspitze bzw. auf dem Flachdach. Es können mehrere Windräder übereinander an der senkrechten Hauptwelle montiert werden. Bei Raumfreiheit über dem Dach kann das Wind­ rad die Gebäudebreite auch überragen. Getriebe und Generator können auf dem Dachboden (bei Spitzdach), bzw. Flachdachboden direkt oder dem darunterliegenden Geschoss oder bei niedrigen Gebäuden mit Keller auch dort aufgestellt werden. Getriebe und Generator können auch parallel zur Hauptwelle angeordnet werden. Die Hauptwellenlagerungen sind den Gebäudekonstruktionen anzu­ passen. Bei grösseren bzw. längeren Gebäuden können auch meh­ rere komplette Windstromenergieanlagen auf dem Dach angeordnet werden.

Bei vorhandenen Hausdächern ist zu beachten.

• - Die Stromleistung der Erzeugeranlage muss den jeweiligen Gebäudekonstruktionen angepasst werden.
• - Die zusätzliche Gewichtsbelastung für Dach und Gebäude muss vorher geprüft werden.
• - Wenn kostengünstige Veränderungen an der Gebäudekonstruktion möglich sind, kann die Stromleistung der Anlage entsprechend erhöht werden.

Bei neuen Gebäudeplanungen muss die Konstruktion der Windstrom­ anlagen mit der Projektierung des Gebäudes erfolgen.

2. Ausführungsbeispiel der Erfindung

Es zeigt Zeichnung Fig. 2.
Grosswindrad auf Rädern oder Rollen (Stützung von unten) bzw. Abhängungen an der oben verlängerten Hauptwelle (Stützung von oben) und wird im folgenden näher beschrieben.
Stützung von unten (Beispiele).

• - Stahl- oder Hartplasträder, oder Räder mit Luftreifen, mon­ tiert am Grosswindrad mit zugehörigen Laufring aus Stahl oder Hartplaste auf dem Flachdach montiert.
• - Schienenrundell auf dem Flachdach montiert mit Schienenrädern am Grosswindrad montiert.

Grösse und Gewicht des Grosswindrades bestimmen Grösse und An­ zahl der Räder.

• - Rollenrundell auf dem Flachdach mit Stützreifen am Gross­ windrad.

Grösse und Gewicht des Grosswindrades bestimmen Grösse und An­ zahl der waagerecht montierten Rollen im Rundell.

Durch Beschichtung der dem Rollgang zugehörigen Metallteile mit z. B. Hartgummi oder Hartplaste wird Laufruhe erreicht.

Stützung von oben (Beispiel).

• - Stahlseil- oder Stabstahlbefestigungen am oberen Teil des Grosswindrades schräg zur oben entsprechend verlängerten und dafür bemessen Hauptwelle.

3. Ausführungsbeispiel der Erfindung

Die Figuren zeigen die Stromerzeugung mit Windfangtrichteran­ lagen für flache Gebäudedächer und werden im folgenden näher beschrieben.

Fig. 3 Windfangtrichter auf flachen Gebäudedächern und zugehörige Geräte im Obergeschoss.
Die Montage der Windfangtrichter aller Grössen und Formen erfolgt jeweils auf dem Flachdach. Es sind mindestens 4 Trich­ ter vorzusehen deren Trichtereingänge in jeweils 1 Himmels­ richtung zeigt. In der Mitte der 4 Trichterausgänge beginnt der Zuluftkanal zur Windturbine. Windturbine, Getriebe und Genera­ tor sind im darunterliegenden Obergeschoss aufzustellen. Die erforderlichen 4 Abluftkanäle sind aus dem Obergeschoss in die gleichen 4 Richtungen nach aussen zu führen, in die je­ weils ein Trichtereingang zeigt. Es können auch mehrere Wind­ fangtrichter neben- und übereinander angeordnet werden.

Fig. 4 Anordnung und Steuerung der Luftklappen.
Die Trichterausgänge zum Zuluftkanal werden mit Luftklappen so gesteuert, dass jeweils der aus einer bestimmten Himmelsrich­ richtung kommende Wind zur Turbine geleitet wird. Die anderen Trichterklappen bleiben geschlossen. Die Klappen der Abluftka­ näle sind aussen an der jeweiligen Gebäudewand zu montieren. Die Steuerung erfolgt so, dass die Abluft ausströmen kann, bei Gegenwind aber schliesst. Die Luftklappen sind von oben hängend drehbar im Zuluftkanal an den Innenwänden und im Ab­ luftkanal an der Gebäudeaussenwand zu montieren. Zeichnung Fig. 4 zeigt die Steuerung der Luftklappen nur durch den Windzug.

Die Luftklappensteuerung kann auch mit Motorantrieb in Abhäng­ igkeit der Windrichtung erfolgen.

Bemerkung

Bei Anwendung von vielen Windfangtrichtern mit zugehörigen technischen Anlagen in Gebäudeform können Windstromkraftwerke aller Grössen errichtet werden. Die Aufstellung kann dann zu ebener Erde, auf Hügeln und im Gebirge erfolgen.

Anstelle von Windfangtrichtern können auch rechteckige Wind­ fangkammern montiert werden.

4. Ausführungsbeispiel der Erfindung

Es zeigt Zeichnung Fig. 5.
Änderung des waagerechten Windzuges nach oben durch Windfang­ trichtertechnik und wird im folgenden näher beschrieben.

Die Montage ist auf Flach- und Spitzdächern möglich. Bei Spitz­ dächern mit Einschränkungen. Fig. 5 zeigt Flachdachmontage. Hier ist in der Mitte der Windzugsänderungskegel zu montieren. Die Hauptwelle führt zentral senkrecht durch den Kegel. Gleich­ mässig in alle Himmelsrichtungen sind 4 Windfangplatten vorzu­ sehen, die mit dem Mittelkegel fest zu verbinden sind. Durch diese Anordnung erhält das Windrad zusätzlich einen Windzugs­ schub von unten.

Bei Spitzdächern ist die Dachschräge als Windzugsänderung in die Konstruktion der Anlage einzupassen. Nachteil ist, dass bei Spitzdächern mit 2 Schrägseiten nur aus 2 Richtungen zu­ sätzlicher Windzugsschub kommen kann.

Claims (8)

1. Nutzung der Dächer von vorhandenen und in Zukunft neu erri­ chteten Gebäuden aller Grössen für die Stromerzeugung mit Windenergieanlagen.

2. Mehrere horizontal drehende Windräder an einer gemeinsamen senkrechten Hauptwelle übereinander montiert.

3. Grosswindräder, die wegen der Grösse des Durchmessers neben der Hauptwelle zusätzlich durch Räder oder Rollen von unten oder durch Abhängungen von oben an der entsprechend verläng­ erten Hauptwelle gestützt werden.

4. Anwendung von Windfangtrichtern anstelle von Windrädern.

5. Steuerung der Luftzu- und Luftabführung bei Windfangtrich­ teranlagen in Abhängigkeit der Windrichtung.

6. Anwendung von vielen Windfangtrichtern mit zugehörigen tech­ nischen Anlagen in Gebäudeform (Windstromkraftwerke) zu ebener Erde, auf Hügeln und im Gebirge.

7. Anwendung von horizontal drehenden Windrädern oder anderen auch so drehenden Konstruktionen von Windantrieben auf Betonmasten.

8. Zusatzluftschub für Windräder durch Windfangtechnik.