DE202005013658U1 - Windkraftanlage - Google Patents

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Abstract

Windkraftanlage (1) mit einem an einer vertikal verlaufenden zentralen Abtriebswelle (4) befestigten Windrotor (2) zum Antrieb einer an der Abtriebswelle (4) ankoppelbaren Arbeitsmaschine, insbesondere eines Stromgenerators, einer Pumpe, eines Kompressors oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß der Windrotor (2) drei oder mehr nach Art von Luftschaufeln ausgebildete und symmetrisch angeordnete Rotorblätter (11, I, II, III) aufweist derart, daß bei einer Beaufschlagung eines ersten Rotorblattes (11, I) mit einer Luftströmung (16) wenigstens ein Teil (17) dieser Luftströmung (16) auf ein zu dem ersten Rotorblatt (11, I) in Drehrichtung (18) des Windrotors (2) benachbartes zweites Rotorblatt (11, II) umgelenkt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit einem an einer vertikal verlaufenden zentralen Abtriebswelle befestigten Windrotor zum Antrieb einer an der Abtriebswelle ankoppelbaren Arbeitsmaschine, insbesondere eines Stromgenerators, einer Pumpe, eines Kompressors oder dergleichen.
  • Vertikalachsige Windkraftrotoren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Ein Beispiel eines solchen Rotors ist der sogenannte Savonius-Rotor. Dieser weist zwei gegenläufig gekrümmte Schaufeln auf, die sich in Achsnähe überlappen, so daß der Wind zunächst in die eine Schaufel drückt, dort umgelenkt wird und dann in die zweite Schaufel gelangt.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gegenüber bekannten Lösungen verbesserte Windkraftanlage bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Windkraftanlage nach Anspruch 1 gelöst. Diese Windkraftanlage weist einen an einer vertikal verlaufenden zentralen Abtriebswelle befestigten Windrotor zum Antrieb einer an der Abtriebswelle ankoppelbaren Arbeitsmaschine, insbesondere eines Stromgenerators, einer Pumpe, eines Kompressors oder dergleichen auf. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, daß der Windrotor drei oder mehr nach Art von Luftschaufeln ausgebildete und symmetrisch angeordnete Rotorblätter aufweist derart, daß bei einer Beaufschlagung eines ersten Rotorblattes mit einer Luftströmung wenigstens ein Teil dieser Luftströmung auf ein zu dem ersten Rotorblatt in Drehrichtung des Windrotors benachbartes zweites Rotorblatt umgelenkt wird.
  • Die Erfindung greift die Idee eines Savonius-Rotors auf, wonach die auf ein Rotorblatt des Windrotor auftreffende Luftströmung zugleich auch zur Beaufschlagung eines weiteren Rotorblattes genutzt wird.
  • Eine grundlegende Idee der Erfindung besteht in einer aerodynamischen Optimierung durch Verwendung von mehr als zwei Rotorblättern. Hierdurch ergibt sich eine gleichmäßigere und ruckfreiere Kraftentfaltung als bei dem ursprünglichen zweiflügeligen Prinzip.
  • Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von drei Rotorblättern erwiesen, die symmetrisch, d.h. um einen Winkel von 120° oder versetzt zueinander angeordnet sind. Wird eine andere Anzahl von Rotorblättern verwendet, so muß ein entsprechend anderer Winkel gewählt werden, um eine symmetrische Anordnung der Rotorblätter zu erhalten.
  • Mit der Erfindung wird eine Windkraftanlage geschaffen, die bereits bei relativ niedrigen Drehzahlen ein vergleichsweise hohes Drehmoment bereitstellt.
  • Von Vorteil ist weiterhin, daß der Betrieb der erfindungsgemäßen Windkraftanlage unabhängig von der am Einsatzort herrschenden Windrichtung ist. Darüber hinaus sind keine zusätzlichen konstruktiven Elemente zur Windausrichtung oder Windnachführung erforderlich.
  • Auch ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Windkraftanlage bereits bei extrem niedrigen Windgeschwindigkeiten ab etwa 1,5 bis 2 m/s möglich. Dieser auch im Vergleich zu bekannten Savonius-Rotoren sehr niedrige Wert wird durch den mehrflügeligen Aufbau ermöglicht. Aufgrund dieser hervorragenden Anlaufeigenschaften kann die regenerative Energieform „Wind" mit der erfindungsgemäßen Windkraftanlage über nahezu die gesamte Windstärkenskala besonders effektiv genutzt werden.
  • Der Vorteil der erfindungsgemäßen Windkraftanlage gegenüber anderen Windkraftanlagen liegt in der Möglichkeit, direkt und ohne Wandlerverluste Arbeitsmaschinen zu betreiben. Dabei sind vielfältige Einsatzzwecke durch die Ankopplung unterschiedlicher Geräte möglich. Die erfindungsgemäße Windkraftanlage eignet sich besonders für „Insellösungen" zur Stromerzeugung mit Hilfe eines geeigneten Generators. Damit kann problemlos eine autonome 12- oder 24-Volt-Stromversorgung mit Batteriepufferung zur Verfügung gestellt werden, beispielsweise für Wochenendhäuser, Jagdhütten, Wettermeßstationen etc.
  • Neben Generatoren zur Stromerzeugung können aber auch Kompressoren (insbesondere Kolben- oder Rotations-Kompressoren) zur Drucklufterzeugung, Wasserpumpen (insbesondere Doppelkolbenpumpen oder industrielle Membranpumpen) oder mit Hilfe manueller oder automatischer Kupplungen, insbesondere Fliehkraftkupplungen, sonstige Arbeitsmaschinen angekoppelt werden. Die Abtriebswelle kann dazu bei Bedarf problemlos verlängert werden. So können sämtliche elektrischen und sonstigen Bauelemente am Boden untergebracht werden, was den Aufwand und damit die Kosten gegenüber anderen Lösungen deutlich verringert.
  • Bei Bedarf können mehrere Rotoren in einem horizontalen oder vertikalen Verbund miteinander gekoppelt werden. Sowohl die Montage einer einzelnen Windkraftanlage als auch eine Kopplung ist aufgrund des einfachen und robusten Aufbaus auf einfache und unkomplizierte Art und Weise durchführbar.
  • Gegenüber anderen Lösungen, insbesondere gegenüber Horizontalachsrotoren, zeichnet sich die erfindungsgemäße Windkraftanlage zudem dadurch aus, daß sich der Windrotor unauffällig und ästhetisch in das Landschaftsbild einfügt. Da er darüber hinaus keinerlei Lauf- oder Windgeräusche verursacht, kann er in unmittelbarer Nähe von Wohngebäuden montiert werden.
  • Trotz eines im Vergleich zu Horizontalachsrotoren geringeren Wirkungsgrades kann sich die erfindungsgemäße Windkraftanlage dennoch mit derartigen Anlagen messen. Über einen längeren Zeitraum betrachtet ergeben sich insbesondere bei den Stillstands- und Reparaturzeiten sowie den Betriebskosten Vorteile für die erfindungsgemäße Windkraftanlage, insbesondere aus dem Grund, daß Horizontalachsrotoren erst bei vergleichsweise großen Windstärken in Betrieb gehen können und bei vergleichsweise niedrigen Windstärken bereits wieder aus dem Wind genommen werden müssen.
  • Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Als ganz besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform der Erfindung erwiesen, bei der bei einer Beaufschlagung eines ersten Rotorblattes mit einer Luftströmung ein Teil dieser Luftströmung auf ein zu dem zweiten Rotorblatt in Drehrichtung des Windrotors benachbartes drittes Rotorblatt umgelenkt wird. Die Geometrie der Rotorblätter ist mit anderen Worten derart aerodynamisch optimiert, daß auf den Windrotor nicht nur zwei, sondern drei Kraftkomponenten wirken.
  • Vorteilhafterweise sind die Rotorblätter baugleich ausgeführt. Dadurch ergeben sich insbesondere Vorteile bei der Fertigung, der Montage und der Ersatzteilbeschaffung.
  • Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist ein Rotorblatt eine zum Antrieb des Windrotors mit einer Luftströmung beaufschlagbare Vorderseite auf, wobei die Vorderseite konkav ausgebildet ist derart, daß die Außenkante des Rotorblattes auf einem Durchmesser des Windrotors liegt, während die Innenkante der Rotorblattes von dem Durchmesser beabstandet ist und sich auf die Vorderseite des in Drehrichtung des Windrotors benachbarten Rotorblattes zu erstreckt. Die Geometrie des Rotorblattes ist mit anderen Worten auf eine besonders effektive Ausnutzung der Windströmung hin optimiert. Hierzu weist die Vorderseite des Rotorblattes eine stetige Krümmung auf, wobei die Innenkante des Rotorblattes von einer Position auf dem Durchmesser des Windrotors weg in Richtung auf die Außenkante des in Drehrichtung benachbarten Rotorblattes zu verschoben ist.
  • Besonders vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn ein Rotorblatt eine Rückseite aufweist, welche als konvexes Luftleitelement ausgebildet ist zum Hinleiten von Luftströmung auf die Vorderseite des in Drehrichtung des Windrotors benachbarten Rotorblattes. Erfindungsgemäß ist die Form der Rotorblätter derart optimiert, daß nicht nur die Vorderseiten, sondern auch die im Wesentlichen die Form der Vorderseiten nachbildenden Rückseiten der Rotorblätter für die Führung der Luftströmung besonders gut geeignet sind.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Lufteintrittsquerschnitt des Rotorblattes durch die Rückseite des entgegen der Drehrichtung des Windrotors benachbarten Rotorblattes unter Ausbildung einer Lufteintrittsöffnung begrenzt. Hierdurch ergibt sich ein Strömungskanal zur Führung der Luftströmung von dem gerade angeströmten Rotorblatt hin zu dem in Drehrichtung benachbarten Rotorblatt, der zum Umlenken der Luftströmung benutzt wird.
  • In diesem Zusammenhang hat es sich als für einen zuverlässigen Betrieb über eine großen Windstärkenbereich besonders geeignet erwiesen, daß die (in Rotorblattquerrichtung gemessene) Breite der Lufteintrittsöffnung zwischen 61% und 73%, vorzugsweise zwischen 64% und 70% des Rotorradius beträgt. Ganz besonders gute Ergebnisse wurden mit einer Breite der Lufteintrittsöffnung erzielt, die 2/3 des Rotorradius beträgt. Aufgrund dieses definierten Öffnungsquerschnitts verfügt die erfindungsgemäße Windkraftanlage über eine selbsttätige Begrenzung der Leistungsaufnahme und ist damit sturmsicher. Sie muß mit anderen Worten auch bei höheren Windgeschwindigkeiten nicht abgeschattet oder aus dem Wind genommen werden.
  • Die Montage der Rotorblätter an der Abtriebswelle erfolgt nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung (vorzugsweise ausschließlich) mit Hilfe von Schraubverbindungen, wobei gegebenenfalls zusätzliche Verbindungselemente (z.B. Befestigungsflansche, Haltebleche oder dergleichen) zum Einsatz kommen. Dadurch können die Rotorblätter bei einer eventuellen Beschädigung schnell ausgetauscht werden. Da der Windrotor somit keine Schweißverbindungen aufweist, kann er sich während des Aufbaus nicht verziehen und es kommt auch nicht zu unerwünschten Materialspannungen.
  • Zur Stromerzeugung erfolgt die Ankopplung der Abtriebswelle mit einem Generator bevorzugt über ein Kegelradgetriebe. Um bei niedrigen Windgeschwindigkeiten ein optimales Anlaufverhalten des Generators zu erreichen, wird der Generator vorzugsweise rastmomentfrei ausgeführt. Damit die Abtriebswelle vor Witterungseinflüssen und sonstigen Beeinflussungen geschützt ist, verläuft sie vorzugsweise im Inneren eines Mastes. Der Mast ist dabei vorteilhafterweise von einer Tragkonstruktion gegebenenfalls unter Verwendung von Spannseilen etc. abgestützt, so daß sich eine stabile und windfeste Konstruktion ergibt. Bevorzugt ist die Abtriebswelle am Fuß des Mastes an die unterschiedlichsten Arbeitsmaschinen ankoppelbar. Liegt eine 1:1-Verbindung vor, so kann die Arbeitsmaschine mit der Drehzahl des Windrotors betrieben werden.
  • Durch die steife und sich selbst tragende Konstruktion wird mit dem erfindungsgemäßen Windrotor ein Bauelement bereitgestellt, welches den Aufbau einer besonders langlebigen und robusten Windkraftanlage ermöglicht.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
  • 1 eine Seitenansicht einer Windkraftanlage,
  • 2 eine Draufsicht auf den Windrotor entlang der Linie II-II in 1,
  • 3 eine Detailansicht eines Rotorblattes,
  • 4 eine Draufsicht auf den Windrotor entlang der Linie IV-IV in 1 und
  • 5 ein Diagramm mit Leistungsdaten der erfindungsgemäßen Windkraftanlage.
  • Sämtliche Figuren zeigen die Erfindung lediglich schematisch und mit ihren wesentlichen Bestandteilen.
  • Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage 1 weist, wie in 1 dargestellt, einen Windrotor 2 zum Antrieb eines Generators (nicht dargestellt) zur Stromerzeugung auf. Der Generator ist dabei im Sockelbereich 3 der Anlage in einem wetterfesten Gehäuse (ebenfalls nicht abgebildet) untergebracht.
  • Zur Übertragung der Drehbewegung des Windrotors 2 ist eine vertikal verlaufende zentrale Abtriebswelle 4 vorgesehen. Die Abtriebswelle 4 verläuft außerhalb des Windrotors 2 in einem Mast 5, der von einer Tragkonstruktion gehalten wird. Die Tragkonstruktion weist dabei ein Sockelelement 6 sowie daran befestigte Schrägstützen 7 zur Abstützung des Mastes 5 und Abspannseile 8 zur Abspannung des Mastes 5 auf. Die Tragkonstruktion ist im Boden 9 mit Hilfe eines Beton-Fundamentes (nicht abgebildet) befestigt. Mast und Tragkonstruktion sind aus Gründen des Verwitterungsschutzes verzinkt und teilweise chromatiert.
  • Der Windrotor 2 ist vorzugsweise aus Edelstahl oder Aluminium gefertigt und damit korrosionsfest, witterungsbeständig und wartungsarm.
  • Konstruktive Details des Windrotors 2 werden nachfolgend mit Hilfe der 2 bis 4 erläutert. Dabei sind durch entsprechende konstruktive Ausführung sowohl linksdrehende als auch rechtsdrehende Windrotoren möglich. Im Ausführungsbeispiel wird ein rechtsdrehender Windrotor beschrieben.
  • Der Windrotor 2 weist drei nach Art von Luftschaufeln ausgebildete und symmetrisch angeordnete Rotorblätter 11 auf. Die drei Rotorblätter 11 sind dabei baugleich ausgeführt. Daher gelten alle nachfolgend in Bezug auf ein bestimmtes Rotorblatt gemachten Ausführungen auch für die übrigen Rotorblätter.
  • An der Oberseite 12 und an der Unterseite 13 des Windrotors 2 sind die Rotorblätter 11 mit Hilfe von kreisförmigen Montagescheiben 14 mit der Abtriebswelle 4 verschraubt. Die Rotorblätter 11 sind um einen Winkel α von 120° versetzt zueinander angeordnet. Der von den Rotorblättern 11 im Betrieb überstrichene Bereich ist mit einer durchbrochenen Linie 15 markiert.
  • Bei einer Beaufschlagung eines ersten Rotorblattes I mit einer Luftströmung 16 wird aufgrund der Geometrie des Rotorblattes wenigstens ein Teil 17 dieser Luftströmung 16 auf ein zu dem ersten Rotorblatt I in Drehrichtung 18 benachbartes zweites Rotorblatt II umgelenkt. Darüber hinaus erfolgt eine Umlenkung eines weiteren Teiles 19 dieser Luftströmung 16 auf ein zu dem zweiten Rotorblatt II in Drehrichtung 18 benachbartes drittes Rotorblatt III. Der Anteil 17 des auf das zweite Rotorblatt II umgelenkten Luftströmung liegt etwa zwischen 10% und 40% der gesamten einströmenden Luftströmung 16. Der Anteil 19 des auf das dritte Rotorblatt III umgelenkten Luftströmung liegt entsprechend etwa zwischen 3% und 15%.
  • Das Rotorblatt I weist eine zum Antrieb des Windrotors 2 mit einer Luftströmung 16 beaufschlagbare Vorderseite 21 auf, wobei die Vorderseite 21 konkav ausgebildet ist derart, daß die Außenkante 22 des Rotorblattes 11 auf einem Durchmesser 23 des Windrotors 2 liegt, während die Innenkante 24 des Rotorblattes 11 von dem Durchmesser 23 beabstandet ist und sich auf die Vorderseite 21 des in Drehrichtung 18 des Windrotors 2 benachbarten Rotorblattes II zu erstreckt. Die Vorderseite 21 des Rotorblattes I weist eine stetige Krümmung auf, wobei die Innenkante 24 des Rotorblattes I von einer Position auf dem Durchmesser 23 des Windrotors 2 weg in Richtung auf die Außenkante 22 des in Drehrichtung 18 benachbarten Rotorblattes II zu verschoben ist.
  • Das Rotorblatt I weist eine Rückseite 25 auf, welche als konvexes Luftleitelement ausgebildet ist zum Hinleiten von Luftströmung 17 auf die Vorderseite 21 des in Drehrichtung 18 benachbarten Rotorblattes II.
  • 3 zeigt ein Rotorblatt I aus der Blickrichtung 26 (siehe 2). Wie dort verdeutlicht weist das Rotorblatt I an seinem oberen Ende eine obere Abdeckung 27 und an seinem unteren Ende eine untere Abdeckung 28 auf. Die Hinterkante 29 der oberen Abdeckung 27 ist mit der Oberkante 31 des Rotorblattes I verbunden und schließt mit dieser nach oben bündig ab. Die Vorderkante 32 der oberen Abdeckung 27 verläuft auf dem demjenigen Durchmesser 23 des Windrotors 2, auf dem die Außenkante 22 des Rotorblattes I oder anders ausgedrückt des Rotorspitze liegt. Die untere Abdeckung 28 ist entsprechend aufgebaut. Diese oberen und unteren Abdeckungen 27, 28 erfüllen während des Betriebes des Windrotors 2 die Funktion von Luftleitelementen und verhindern, daß einströmende Luft nach oben oder unten aus dem Windrotor 2 entweicht. Sie halten die einströmende Luft vielmehr zurück und leiten sie nach innen in Richtung Windrotormitte und damit in Richtung des in Drehrichtung 18 benachbarten Rotorblattes II weiter.
  • Der rechteckige Lufteintrittsquerschnitt 33 des Rotorblattes I, also die durch die Vorderkante 32 der oberen Abdeckung 27, die Außenkante 22 des Rotorblattes I, die Vorderkante 34 der unteren Abdeckung 28 und die mit durchbrochener Linie dargestellt gedachte Hilfslinie 35 zwischen der vorderen Innenecke 36 der unteren Abdeckung 28 und der vorderen Innenecke 37 der oberen Abdeckung 27 gebildete Fläche, ist durch die Rückseite 25 des entgegen der Drehrichtung 18 benachbarten Rotorblattes III unter Ausbildung einer rechteckigen Lufteintrittsöffnung 38 begrenzt, siehe auch 2. Die Lage der Hilfslinie 35 entspricht dabei der Lage der Abtriebswelle 4. Hierdurch ergibt sich jeweils zwischen zwei Rotorblättern I, II bzw. II, III bzw. III, I ein Strömungskanal 39 zur Führung der Luftströmung von dem gerade angeströmten Rotorblatt hin zu dem in Drehrichtung benachbarten Rotorblatt, wobei der Strömungskanal 39 auch zum Umlenken der Luftströmung dient. Durch die baugleiche Konstruktion und den symmetrischen Aufbau des Windrotors 2 dienen die Strömungskanäle 39 zugleich auch stets zur Umleitung der Luftströmung von einem Rotorblatt zu einem in Drehrichtung übernächsten Rotorblatt, also von I zu III, von II zu I und von III zu II.
  • An dem ersten Rotorblatt I wird das in Drehrichtung 18 benachbarte zweite Rotorblatt II mit seinem der Blattspitze entgegengesetzt angeordneten Fußende an einer rechteckigen Montagefläche 42 angeordnet, die gebildet wird durch die Innenkante 24 des ersten Rotorblattes I, die Innenkante 43 der unteren Abdeckung 28, die Innenkante 41 der oberen Abdeckung sowie die Hilfslinie 35 zwischen der vorderen Innenecke 36 der unteren Abdeckung 28 und der vorderen Innenecke 37 der oberen Abdeckung 27. Das dritte Rotorblatt III ist mit seinem Fußende an dem Lufteintrittsquerschnitt 33 des ersten Rotorblattes I angeordnet. Die entsprechende rechteckige Montagefläche 44 wird von der Hilfslinie 35 zwischen der vorderen Innenecke 36 der unteren Abdeckung 28, den Vorderkanten 32, 34 der oberen und unteren Abdeckung 28, 28 sowie einer auf dem Lufteintrittsquerschnitt 33 liegenden, mit strichpunktierter Linie gezeichneten gedachten Hilfslinie 45 begrenzt, an der die Rückseite 25 des dritten Rotorblattes III angrenzt. Die Rotorblätter 11 liegen also jeweils mit ihren Innenkanten 41, 43 an den Vorderkanten 32, 34 der Abdeckungen 27, 28 der in Drehrichtung 18 benachbarten Rotorblätter 11 an. Dadurch wird die Position der Innenkante 24 des einzelnen Rotorblattes 11 bestimmt. Während die Außenkante 22 eines Rotorblattes 11 auf eine ersten Rotordurchmesser liegt, liegt die Innenkante 24 dieses Rotorblattes 11 auf einem zweiten Rotordurchmesser, wobei die beiden Rotordurchmesser einen Winkel von 120° einschließen, siehe 2.
  • Zur Befestigung der Rotorblätter 11 an der Abtriebswelle 4 sind an den Innenecken 36, 37 der Abdeckungen 28, 27 Befestigungsflansche (nicht abgebildet) angebracht.
  • Die in Rotorblattquerrichtung 46 entlang des Durchmessers 23 gemessene Breite 47 der Lufteintrittsöffnung 38 beträgt 2/3 des Rotorradius 48, siehe auch 2, wobei der Rotorradius 48 die Entfernung von der Abtriebswelle 4 zur Außenkante 22 des Rotorblattes 11 ist. Dadurch ergibt sein ein Verhältnis von Lufteintrittsöffnung 38 zu Rotorradius 48 von 1:1,5, welches sich als besonders vorteilhaft für die Laufruhe des Windrotors 2 erwiesen hat.
  • Beispielhaft werden nachfolgend drei Ausführungstypen näher beschrieben. Durchmesser 23 und Höhen 49 des Windrotors 2 sind dabei in Tabelle 1 angegeben.
  • Tabelle 1
    Figure 00130001
  • Die Höhe des Mastes 5 beträgt für die Ausführung Typ „100" beispielsweise 400 cm, so daß sich für die Windkraftanlage 1 eine Gesamthöhe von 480 cm ergibt.
  • Bei einer gerichteten, verwirbelungsfreien Anströmung des Windrotors 2 in einem Winkel von 90° bezogen auf die angeströmte Fläche ergeben sich bei einer Windgeschwindigkeit von 13 m/s die in Tabelle 2 angegebenen Leistungswerte.
  • Tabelle 2
    Figure 00130002
  • Dabei handelt es sich um die real abgegebene Leistung unter Berücksichtigung des Wirkungsgrades. Leistungsdaten für weitere Windgeschwindigkeiten sind in dem in 5 abgebildeten Diagramm abgebildet. Dabei entspricht die Leistungskurve 51 der Ausführung Typ „100", die Leistungskurve 52 der Ausführung Typ „150" und die Leistungskurve 53 der Ausführung Typ „190".
  • Nachfolgend werden die Leistungsdaten für die Typen „100" (Tabellen 3 und 4), „150" (Tabellen 5 und 6) und „190" (Tabellen 7 und 8) angegeben. Dabei entspricht V1 der gemessenen Windgeschwindigkeit in Meter pro Sekunde, V2 der gemessenen Windgeschwindigkeit in Kilometer pro Stunde, P der realen abgegebene Leistung unter Berücksichtigung des Wirkungsgrades, M dem Drehmoment der Abtriebswelle 4 in Newtonmeter bei einer Rotordrehzahl von 50 Umdrehungen pro Minute, I (12V dem maximalen Ladestrom in Ampere bei einem angeschlossenen 12-Volt-Akku oder 12-Volt-Shunt und I (24V) dem maximalen Ladestrom in Ampere bei einem angeschlossenen 24-Volt-Akku oder 24-Volt-Shunt. Ab einem Wind der Stärke 9 Beaufort (entspricht einer Windgeschwindigkeit von mehr als 75 km/h) begrenzt sich der Windrotor 2 durch seine Konstruktion selbst.
  • Tabelle 3
    Figure 00150001
  • Tabelle 4
    Figure 00150002
  • Tabelle 5
    Figure 00160001
  • Tabelle 6
    Figure 00160002
  • Tabelle 7
    Figure 00170001
  • Tabelle 8
    Figure 00170002
    • 1
    Windkraftanlage
    2
    Windrotor
    3
    Sockelbereich
    4
    Abtriebswelle
    5
    Mast
    6
    Sockelelement
    7
    Schrägstütze
    8
    Abspannseil
    9
    Boden
    10
    (frei)
    11
    Rotorblatt
    12
    Oberseite Windrotor
    13
    Unterseite Windrotor
    14
    Montagescheibe
    15
    Rotorbereich
    16
    Luftströmung
    17
    Teil der Luftströmung
    18
    Drehrichtung
    19
    Teil der Luftströmung
    20
    (frei)
    21
    Vorderseite Rotorblatt
    22
    Außenkante Rotorblatt
    23
    Durchmesser Windrotor
    24
    Innenkante Rotorblatt
    25
    Rückseite Rotorblatt
    26
    Blickrichtung
    27
    obere Abdeckung
    28
    untere Abdeckung
    29
    Hinterkante oben
    30
    (frei)
    31
    Oberkante Rotorblatt
    32
    Vorderkante oben
    33
    Lufteintrittsquerschnitt
    34
    Vorderkante unten
    35
    Hilfslinie
    36
    vordere Innenecke unten
    37
    vordere Innenecke oben
    38
    Lufteintrittsöffnung
    39
    Strömungskanal
    40
    (frei)
    41
    Innenkante oben
    42
    Montagefläche II
    43
    Innenkante unten
    44
    Montagefläche III
    45
    Hilfslinie
    46
    Rotorblattquerrichtung
    47
    Breite Lufteintrittsöffnung
    48
    Breite Rotordurchmesser
    49
    Höhe Lufteintrittsöffnung
    50
    (frei)
    51
    Leistungskurve Typ „100"
    52
    Leistungskurve Typ „150"
    53
    Leistungskurve Typ „190"

Claims (8)

  1. Windkraftanlage (1) mit einem an einer vertikal verlaufenden zentralen Abtriebswelle (4) befestigten Windrotor (2) zum Antrieb einer an der Abtriebswelle (4) ankoppelbaren Arbeitsmaschine, insbesondere eines Stromgenerators, einer Pumpe, eines Kompressors oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß der Windrotor (2) drei oder mehr nach Art von Luftschaufeln ausgebildete und symmetrisch angeordnete Rotorblätter (11, I, II, III) aufweist derart, daß bei einer Beaufschlagung eines ersten Rotorblattes (11, I) mit einer Luftströmung (16) wenigstens ein Teil (17) dieser Luftströmung (16) auf ein zu dem ersten Rotorblatt (11, I) in Drehrichtung (18) des Windrotors (2) benachbartes zweites Rotorblatt (11, II) umgelenkt wird.
  2. Windkraftanlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Beaufschlagung eines ersten Rotorblattes (11, I) mit einer Luftströmung (16) wenigstens ein Teil (19) dieser Luftströmung (16) auf ein zu dem zweiten Rotorblatt (11, II) in Drehrichtung (18) des Windrotors (2) benachbartes drittes Rotorblatt (11, III) umgelenkt wird.
  3. Windkraftanlage (1) nach Anspruch 1 der 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rotorblatt (11, I) eine zum Antrieb des Windrotors (2) mit einer Luftströmung (16) beaufschlagbare Vorderseite (21) aufweist, wobei die Vorderseite (21) konkav ausgebildet ist derart, daß die Außenkante (22) des Rotorblattes (11, I) auf einem Durchmesser (23) des Windrotors (2) liegt, während die Innenkante (24) der Rotorblattes (11, I) von dem Durchmesser (23) beabstandet ist und sich auf die Vorderseite (21) des in Drehrichtung (18) des Windrotors (2) benachbarten Rotorblattes (11, II) zu erstreckt.
  4. Windkraftanlage (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rotorblatt (11, I) eine Rückseite (25) aufweist, welche als konvexes Luftleitelement ausgebildet ist zum Hinleiten von Luftströmung (16) auf die Vorderseite (21) des in Drehrichtung (18) des Windrotors (2) benachbarten Rotorblattes (11, II).
  5. Windkraftanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufteintrittsquerschnitt (33) des Rotorblattes (11, I) durch die Rückseite (25) des entgegen der Drehrichtung (18) des Windrotors (2) benachbarten Rotorblattes (11, III) unter Ausbildung einer Lufteintrittsöffnung (38) begrenzt ist.
  6. Windkraftanlage (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (47) der Lufteintrittsöffnung (38) zwischen 61% und 73%, vorzugsweise zwischen 64% und 70% des Rotorradius (48) beträgt.
  7. Windkraftanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die drei oder mehr Rotorblätter (11, I, II, III) mit Hilfe von Schraubverbindungen an der Abtriebswelle (4) befestigt sind.
  8. Windkraftanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (4) in einem vorzugsweise von einer Tragkonstruktion (6, 7, 8) gehaltenen Mast (5) verläuft.
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