DE202011104631U1

DE202011104631U1 - Apparatus for obtaining energy

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Publication number: DE202011104631U1
Application number: DE202011104631U
Authority: DE
Original assignee: JOHANNSEN JENS WERNER
Current assignee: JOHANNSEN JENS WERNER
Priority date: 2011-08-18
Filing date: 2011-08-18
Publication date: 2011-11-10
Anticipated expiration: 2021-08-19
Also published as: DE102012015487A1

Abstract

Vorrichtung zur Gewinnung von Energie mit einem, mit einer im wesentlichen runden Wandung (12) versehenen Bauwerksfundament, gekennzeichnet durch eine an dem Fundament angesetzte, wenigstens einen Teilkreis umfassende horizontale Führung, eine Mehrzahl von Dachständern (22, 24, 26, 28), die entlang der Führung verschieblich, zur Abstützung und dem Tragen eines oberhalb der Führung angeordneten Pultdaches (16) eingerichtet sind, wenigstens eine Fotovoltaik-Anlage (18), die an der Oberseite des Pultdaches (16) vorgesehen ist, und wenigstens einen Windrotor (10) im Bereich der Firstkante des Pultdaches.Device for generating energy with a building foundation provided with an essentially round wall (12), characterized by a horizontal guide attached to the foundation, comprising at least one partial circle, a plurality of roof stands (22, 24, 26, 28) which displaceable along the guide, designed to support and support a pent roof (16) arranged above the guide, at least one photovoltaic system (18) provided on the top of the pent roof (16) and at least one wind rotor (10) in the area of the ridge edge of the pent roof.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von Energie nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a device for recovering energy according to the preamble of the main claim.

In jüngerer Zeit sind verschiedene Formen der regenerativen Energiegewinnung, insbesondere aus Windenergie, Solarenergie und Biogas zu immer größerer Bedeutung gelangt. Auf dem Lande entstehen in immer größerer Zahl neben Windenergieanlagen und Solardächern insbesondere Biogas-Verbrennungsanlagen. Diese kurz Biogasanlagen genannten Anlagen erzeugen in großen Behältern aus z. B. Gülle und Pflanzenmaterial, wie Mais und dergleichen, Biogas, das dann einem Verbrennungsmotor zugeführt wird, um insbesondere Strom zu erzeugen. Fotovoltaikanlagen, kurz Solardächer, werden auf vorhandenen Dachflächen, wie zum Beispiel auf Scheunen oder speziell für diesen Zweck hergerichteten Dachkonstruktionen erbaut. Es ist auch bereits bekannt, solche speziell für Fotovoltaikanlagen erbauten Konstruktionen nach dem Sonnenstand verdrehbar auszugestalten.Recently, various forms of regenerative energy production, in particular from wind energy, solar energy and biogas have become increasingly important. In the countryside, in addition to wind turbines and solar roofs, more and more biogas incinerators are being built. These plants, called biogas plants for short, generate large tanks of, for. As slurry and plant material, such as corn and the like, biogas, which is then fed to an internal combustion engine, in particular to generate electricity. Photovoltaic systems, solar roofs for short, are built on existing roof surfaces, such as on barns or roof structures specially designed for this purpose. It is also already known to design such specially built for photovoltaic systems constructions according to the position of the sun.

Aus der DE 10 2009 031 177 A1 ist dabei bereits eine Biogasanlage mit einem Fermenterbehälter und einer mit dem Fermenterbehälter verbundenen Gasabschlusswandung mit einer beweglichen Dichtungseinrichtung bekannt. Die Gasabschlusswandung kann dabei durch ein ein- oder doppelwandiges Behälterdach gebildet werden, das aus Folie oder auch als Betondach ausgeführt werden kann. Für den Fall der Ausbildung als flexibles Foliendach ergibt sich eine in der Mitte wie bei einem Rundzelt spitz zulaufende Dachform.From the DE 10 2009 031 177 A1 In this case, a biogas plant with a fermenter tank and a gas end wall connected to the fermenter tank with a movable sealing device are already known. The Gasabschlusswandung can be formed by a single or double-walled container roof, which can be made of foil or as a concrete roof. In the case of training as a flexible foil roof results in a tapered in the middle as in a round tent roof shape.

Aus der DE 103 54 598 B4 ist ein Fermenterbehälter mit einer zentralen Tragsäule bekannt, wobei eine Gasmembran oberhalb des oberen Endes der Tragsäule von dieser nicht durchbrochen wird und sich elastisch mehr oder weniger nach oben kuppelartig ausbiegen kann. Beide Schriften befassen sich nur mit der Erzeugung und Einlagerung von Biogas.From the DE 103 54 598 B4 a fermenter tank with a central support column is known, wherein a gas membrane above the upper end of the support column is not broken by this and elastically more or less upwardly dome-like bend. Both writings deal only with the production and storage of biogas.

Allgemein bekannt ist zudem, dass die Aufstellung von Windenergieanlagen zur Stromerzeugung an solchen Standorten günstig ist, wo zum einen Wind zur Verfügung steht und zum anderen die Beeinträchtigung von Anwohnern nach Möglichkeit minimiert ist.It is also generally known that the installation of wind turbines for power generation at such locations is favorable, where on the one hand wind is available and on the other hand, the impairment of local residents is minimized as far as possible.

Bei jeder Vorrichtung, die Strom in das Stromnetz einspeisen soll, ist dabei der erzeugte Strom auf die Netzspannung umzuspannen und es ist eine entsprechend starke Kabelzuführung an das öffentliche Stromnetz notwendig. Eine derartige Einspeise-Kabelstrecke zu schaffen, ist mit einer nicht unerheblichen Investition verbunden. Vor allem jedoch sind für die Einspeisung ins öffentliche Netz aufwändige Genehmigungsverfahren nötig, die für jede Anlage separat durchzuführen sind, und viel, ansonsten bereits für die Energieproduktion zur Verfügung stehende Zeit verschlingen.In any device that is to feed electricity into the power grid, while the generated electricity is to be reconnected to the mains voltage and it is a correspondingly strong cable feed to the public grid necessary. To create such a feed cable route is associated with a not inconsiderable investment. Above all, however, elaborate approval procedures are necessary for feeding into the public grid, which must be carried out separately for each plant and consume much else that is otherwise available for energy production.

Trotz dieses zur Zeit bestehenden Hindernisses haben viele Bauern jedoch in den letzten Monaten die Vorzüge der dezentralen Energieversorgung erkannt und beabsichtigen, eine oder mehrere der oben genannten Vorrichtungen zur Energieerzeugung bei sich zu installieren. Es steht zu erwarten, dass sich bei geringerem Genehmigungsaufwand noch mehr Interessierte finden.However, despite this current obstacle, many farmers have recognized the benefits of decentralized energy supply in recent months and intend to install one or more of the above-mentioned power generation devices. It can be expected that there will be more interested parties if the approval requirements are lower.

Vorteilhaft bei der Nutzung der oben genannten drei separaten Vorrichtungen zur regenerativen Energieerzeugung auf Bauernhöfen ist zum einen, dass dort üblicherweise auch Tiere gehalten werden, so dass Mist und Gülle anfällt, wobei Pflanzenmaterial ebenfalls auf Bauernhöfen anfällt und somit Transportwege kurz sind, zum anderen, dass für Solar-Paneele bereits große Dachbereiche auf Scheunen vorhanden sind oder große Flächen eigens für Solardächer zur Verfügung stehen und schließlich auf dem Lande auch wegen der geringen Einwohnerdichte weniger Anwohner durch Windenergieanlagen gestört werden. Es hat sich außerdem gezeigt, dass dann, wenn die Anwohner monetären Nutzen aus einer Windenergieanlage erhalten, sie zudem sich weniger von dieser gestört fühlen.Advantageous in the use of the above three separate devices for regenerative energy production on farms is firstly that there are usually kept animals, so that manure and manure accumulates, whereby plant material also accumulates on farms and thus transport routes are short, on the other hand for solar panels already large roof areas are present on barns or large areas are specifically available for solar roofs and finally disturbed in the countryside because of the low population density of fewer residents by wind turbines. It has also been shown that when residents get monetary benefits from a wind turbine, they also feel less disturbed by it.

Es ist daher nun Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der der apparative Aufwand zur dezentralen Energieerzeugung, insbesondere auf Bauernhöfen, verringert werden kann, was eine Kostensenkung bewirkt, und wobei gleichzeitig die Energieausbeute der einzelnen Vorrichtungen jeweils erhöht wird, so dass sich die Amortisierung einer Investition bei geringerem Ressourcenverbrauch bedeutend schneller einstellt.It is therefore an object of the invention to provide a device with which the expenditure on equipment for decentralized energy production, especially on farms, can be reduced, which causes a reduction in costs, and at the same time the energy yield of the individual devices is increased, so that the amortization of an investment with lower resource consumption sets much faster.

Die Erfindung wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen wieder.The invention is solved by the features of the main claim. The dependent claims give advantageous embodiments again.

Vorteilhaft ist insbesondere, eine Vorrichtung zur Gewinnung von Energie zu schaffen, die auf einem Behälter mit einer im wesentlichen vertikalen Wandung, zum Beispiel der Mantelwandung eines zylindrischen Gärbehälters im oberen Randbereich der Wandung eine an der Behälterwandung vorgesehene, wenigstens einen Teilkreis umfassende horizontale Schienenführung aufweist, auf der eine Mehrzahl von Dachständern entlang der Schienenführung verschieblich sind. Diese Dachständer werden sich auf dieser Schienenführung abstützen und eine oberhalb des Behälters angeordnete Fotovoltaik-Anlage tragen, die als Oberseite eines Pultdaches vorgesehen ist, wobei weiter an einem oder mehreren der Dachständer oder dem Pultdach wenigstens ein Windrotor im Bereich der Firstkante des Pultdaches vorgesehen ist.In particular, it is advantageous to provide a device for recovering energy which has on a container with a substantially vertical wall, for example the jacket wall of a cylindrical fermentation container in the upper edge region of the wall, a horizontal rail guide provided on the container wall and comprising at least one partial circle. on which a plurality of roof posts along the rail guide are displaceable. These roof racks are supported on this rail guide and carry a disposed above the container photovoltaic system, which is provided as the top of a pent roof, further at one or more the roof rack or the pent roof is provided at least one wind rotor in the region of the ridge edge of the pent roof.

Damit ist eine Vorrichtung geschaffen, die auf dem Raum, der üblicherweise von einem Gärbehälter eingenommen wird, nun drei Einrichtungen zu Energiegewinnung beherbergt, nämlich eine Anlage zu Biogaserzeugung, wenigstens eine Windenergieanlage und wenigstens eine Fotovoltaikanlage.Thus, a device is provided which accommodates in the space that is usually occupied by a fermentation tank, now three facilities for energy production, namely a biogas plant, at least one wind turbine and at least one photovoltaic system.

Mit nur einer Steuerelektronik für die mehreren Stromerzeuger und nur einer Umspanneinrichtung, um mit der höheren Netzspannung ins Versorgungsnetz einzuspeisen, kann durch die Erfindung zudem ein bedeutender Kostenvorteil gegenüber einer separaten räumlich weiter beabstandeten Aufstellung aller drei Energieerzeugungseinrichtungen erreicht werden.With only one control electronics for the multiple power generator and only one transformer to feed with the higher mains voltage in the supply network, the invention can also be achieved a significant cost advantage over a separate spatially further spaced installation of all three power generation facilities.

Durch eine erfindungsgemäße dezentrale Vorrichtung zur Gewinnung von Energie, die sowohl den Wind, Sonnenenergie, als auch Biogas-Verbrennung zur Stromerzeugung aus zum Beispiel Gülle und Pflanzenmaterial nutzt, ergeben sich aber neben den erwartbaren Vorteilen, dass mit nur einem Stromanschluss, einem Umrichter und einem Steuerungs-Computer bei geringstem Platzverbrauch die Vorteile der einzelnen Anlagen bei geringerem apparativen Aufwand realisiert werden, zudem noch Synergien zwischen den (Teil-)Anlagen, die die jeweilige Energieausbeute gegenüber mit gleichem Aufwand errichteten, konventionellen separaten Anlagen steigern.By a decentralized device according to the invention for the production of energy, which uses both the wind, solar energy, and biogas combustion for power generation from, for example, manure and plant material, but in addition to the expected benefits that arise with only one power connector, a converter and a Control computer with minimum space consumption, the benefits of each system can be realized with less equipment expense, also still synergies between the (sub-) plants that increase the respective energy yield compared to the same effort, conventional separate systems.

So wird insbesondere durch die vorgeschlagene Anordnung eines Solar-Paneels auf einem tragenden Pultdach in Verbindung mit der Anordnung der Windenergie-Rotoren an der oberen Kante des geneigten Daches an dieser Stelle für mehr Windgeschwindigkeit und somit auch nutzbare Windenergie gesorgt, die zudem geeignet auf die Rotoren gelenkt ist. Das Pultdach kann dabei für optimale Sonneneinstrahlung ausgerichtet werden oder eben – was insbesondere nachts geschehen wird – für optimale Wind-Ausbeute, wobei es im Belieben des die Steuerung konfigurierenden Nutzers steht, die Steuerung auch alternativ eine Ausrichtung auf ein Misch-Optimum einstellen zu lassen, wenn sowohl die Sonne scheint, als auch der Wind weht.Thus, in particular by the proposed arrangement of a solar panel on a supporting pent roof in connection with the arrangement of wind energy rotors on the upper edge of the sloping roof at this point for more wind speed and thus also usable wind energy provided, which also suitable on the rotors is steered. The pent roof can be aligned for optimum solar radiation or just - which is done especially at night - for optimum wind yield, it is at the discretion of the user configuring the control, the controller also set an alternative to a mixed optimum, when both the sun is shining and the wind is blowing.

So ist beispielsweise denkbar, dass zur optimalen Ausnutzung der überwiegenden Westwindlage schon vor Erreichen des Nachmittages das Pultdach dem eigentlichen Sonnenstand vorauseilend so nach Westen oder in die gerade herrschende Windrichtung ausgerichtet wird, dass der Wind am schräg stehenden Solarpaneel aufwärts in Richtung der Rotoren gelenkt wird. Etwaige Einbußen in der Solarleistung werden durch den stärkeren Windertrag mehr als ausgeglichen.Thus, for example, it is conceivable that for optimum utilization of the prevailing west wind position even before reaching the pitch roof the actual sun is leading anticipated so west or aligned in the currently prevailing wind direction that the wind is directed at the inclined solar panel upwards in the direction of the rotors. Any losses in the solar power are more than offset by the stronger wind yield.

Das vorgeschlagene Pultdach schützt dabei in vorteilhafter Weise die üblicherweise auf dem Behälter eines zur Biogaserzeugung genutzten Gärbehälters vorgesehene Plastikplane gegen Sonneneinstrahlung (insbesondere UV), so dass sich die Lebensdauer einer solchen Plastikplane verlängern wird, da ein entscheidender Faktor für die Lebensdauer derartiger Plastikplanen allein die durch die Sonneneinstrahlung bewirkte Lebensdauerverkürzung ist. Auch übrige Witterungseinflüsse, seien es Schnee oder Eis werden von der empfindlichen und nicht so stark geneigten Plastikplane ferngehalten.The proposed pent roof thereby protects the usually provided on the container of a biogas used for fermentation container plastic tarp against sunlight (especially UV), so that the life of such a plastic tarpaulin will extend, as a decisive factor for the life of such plastic tarpaulins alone by the solar radiation is caused lifespan shortening. Other weather conditions, be it snow or ice, are kept away from the sensitive and not so inclined plastic tarpaulin.

Dabei liefert die Biogasanlage mit ihrem Gärbehälter ein Fundament für sowohl die Anbringung eines Pultdaches als auch für das Ständerwerk einer oder mehrerer Windenergieanlage(n). Da sich Windenergieanlage und Solarpultdach gemeinsam drehen, ist nur einmal, zum Beispiel im Bereich einer in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehenen mittleren Tragsäule eine Kabelstrecke (z. B. mit doppelter Länge in einer solchen Tragsäule) vorzusehen. Diese kann auch bei einem gegenüber einer Nullstellung der Verdrehung des Pultdaches erheblich verdrehtem Pultdach (bis zu 360°) Starkstrom und Steuersignale für sowohl Fotovoltaikanlage wie Windenergieanlage übermitteln. Vorzugsweise wird die Umspanneinrichtung sowie das steuernde Computersystem ortsfest angeordnet, um das Gewicht der dem Wind oder Sonnenstand nachfolgenden Einrichtung gering zu halten. Ein separater Platzverbrauch durch ein Solardach oder durch eine Windenergieanlage findet nicht statt.The biogas plant supplies with its fermentation tank a foundation for both the attachment of a pent roof and for the stud of one or more wind turbines (s). Since the wind turbine and the solar panel roof rotate together, it is only necessary to provide a cable section (for example of double the length in such a support column) once, for example in the region of a middle support column provided in a preferred embodiment. This can also transmit at a relative to a zero position of the rotation of the pent roof significantly twisted pent roof (up to 360 °) power and control signals for both photovoltaic system and wind turbine. Preferably, the transformer and the controlling computer system is arranged stationary in order to keep the weight of the device following the wind or sun position low. A separate space consumption by a solar roof or by a wind turbine does not take place.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnung. Dabei zeigt:Further advantages and features of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment with reference to the accompanying drawings. Showing:

die einzige Figur eine schematische Seitendarstellung eines Solarpultdaches auf einem Ständerwerk auf einer (nur angedeuteten) Wandung eines runden Gärtanks, von dem nur ein oberer Abschnitt dargestellt ist.the single figure is a schematic side view of a solar panel roof on a framework on a (only hinted) wall of a round fermentation tank, of which only an upper section is shown.

Die in der Figur dargestellte Vorrichtung zur Gewinnung von Energie zeigt einen (lediglich schematisch dargestellten) oberen Rand einer Behälterwandung 12, beispielsweise eines Biogas-Gärbehälters, auf dem eine üblicherweise nach oben spitz zulaufend ausgebildete Abdeckung 32 (zum Beispiel aus einer Kunststoffplane) zu erkennen ist.The device shown in the figure for the production of energy shows an (only schematically shown) upper edge of a container wall 12 , For example, a biogas fermentation tank, on the usually tapered upwards trained cover 32 (For example, from a plastic tarpaulin) can be seen.

An der Behälterwandung ist vorzugsweise außen wenigstens eine (teil-)kreisförmige, horizontale Führungsschiene 14 vorgesehen, auf der Dachständer 22, 24, 26, 28 für ein Solarpultdach 16 entlang der horizontalen Erstreckung der einen oder mehreren Führungsschienen 14 im Kreis gemeinsam verschieblich sind, um so das Solarpultdach 16 insgesamt zu drehen. im einfachsten Fall wird eine umlaufende Führungsschiene eine 360°-Verdrehung des Pultdaches erlauben. Vereinfachte Ausführungen, bei denen kürzere Verfahrwege durch kürzere Schienenstücke ermöglicht werden, sind denkbar, In der Zeichnung sind Stützräder 34 dargestellt, die am Ende der Dachständer auf der um den runden Behälter umlaufenden Führungsschiene 14 laufen. Um zu verhindern, dass einer oder mehrere Dachständer unter Windlast auf das große Pultdach abheben, sind unter der Führungsschiene weitere, an dieser laufende Halteräder 36 vorgesehen, die jeweils über eine die Schiene umgreifende, im wesentlichen U-förmige Verbindung ebenfalls mit den Enden der Dachständer 22, 24, 26, 28 verbunden sind. Die Stütz- und Halteräder liegen dabei einander gegenüberliegend an der oder den entsprechenden Führungsschiene(n) 14 an.On the container wall is preferably outside at least one (partially) circular, horizontal guide rail 14 provided on the roof rack 22 . 24 . 26 . 28 for a solar panel roof 16 along the horizontal extent of the one or more guide rails 14 in the circle are displaceable together, so the solar panel roof 16 to turn in total. in the simplest case, a circumferential guide rail will allow a 360 ° twist of the pent roof. Simplified embodiments in which shorter travel paths are made possible by shorter rail pieces are conceivable, in the drawing are support wheels 34 represented at the end of the roof rack on the circulating around the round container guide rail 14 to run. To prevent one or more roof racks lifting under wind load on the large pitched roof, are under the guide rail further, running on this holding wheels 36 provided, in each case via a rail encompassing, substantially U-shaped connection also with the ends of the roof rack 22 . 24 . 26 . 28 are connected. The support and support wheels lie opposite each other on the or the corresponding guide rail (s) 14 at.

Nicht dargestellt, jedoch sinnvoll ist eine Verstrebung der einzelnen Dachständer untereinander. Auf den Dachständern ist das Pultdach 16 gehalten, dass im linken Bereich der Zeichnung mit der Traufe über den Rand des Gärbehälters überragt, wobei der Betrag mit dem überragt wird, mit der Hälfte des Abstandes zwischen den Dachständern 28 und 26 im traufenhälftigen Teil des Pultdaches vorgeschlagen wird. Dies stellt sicher, dass der Windrotor auch den sich bereits an dem Gärbehälter anstauenden Winddruck als (teilweise) über das Pultdach streichende Windmenge erhält. Insbesondere wenn auf einem Bauernhof ohnehin ein Güllebehälter vorhanden ist, sogar wenn dieser nicht mehr genutzt wird, kann sich der erfindungsgemäße Vorteil einstellen, wenn dieser als Fundament für ein Solarpultdach und eine oder mehr der erfindungsgemäßen Windenergieanlagen genutzt wird. Durch dann oft schon vorhandene weitere bauliche Anlagen kann ggf. der Wind schon weiter kanalisiert und damit über dem Behälterkasten und seinem Dach verstärkt sein, was nochmals die Ausbeute steigern kann.Not shown, but useful is a strut of each roof rack with each other. On the roof stands is the pent roof 16 held that in the left area of the drawing with the eaves over the edge of the fermentation tank surmounted, the amount being surmounted with half the distance between the roof stands 28 and 26 is proposed in eaves half of the pent roof. This ensures that the wind rotor also receives the wind pressure already accumulating on the fermentation vessel as (partially) sweeping the roof of the roof. In particular, if on a farm anyway a manure tank is present, even if it is no longer used, the advantage of the invention can be adjusted if it is used as a foundation for a solar panel roof and one or more of the wind turbines according to the invention. By then often existing other structures, if necessary, the wind can be further channeled and thus reinforced over the container box and its roof, which can increase the yield again.

Auf dem Pultdach ist nun eine Fotovoltaikanlage oder eine Mehrzahl von Fotovoltaikanlagen vorgesehen, die entsprechend dem Sonnenstand nachgeführt werden können, um stets bestmögliche Sonneneinstrahlung zu erhalten. Gegenüber herkömmlichen Solaranlagen auf fest aufgestellten Pultdächern ergibt sich so ein besserer Wirkungsgrad der Fotovoltaikanlage. Zudem ist die Fotovoltaikanlage vergleichsweise hoch, nämlich auf einem Biogasgärbehälter angeordnet und wird vom Wind besser bestrichen. Dies hat zum einen den Vorteil, dass sich weniger Schmutz auf der Fotovoltaikanlage 18, zum Beispiel in Form von Blättern, niederschlägt, andererseits jedoch auch die Fotovoltaikanlage gut gekühlt wird.On the pent roof a photovoltaic system or a plurality of photovoltaic systems is now provided, which can be tracked according to the position of the sun to always get the best possible sun exposure. Compared with conventional solar systems on fixed pitched roofs, this results in a better efficiency of the photovoltaic system. In addition, the photovoltaic system is comparatively high, namely arranged on a Biogasgärbehälter and is better coated by the wind. This has the advantage that there is less dirt on the photovoltaic system 18 , For example, in the form of leaves, reflected, on the other hand, however, the photovoltaic system is well cooled.

Schließlich wird vorgeschlagen, im Bereich des Pultdachfirsts 20 eine Mehrzahl von Windrotoren üblicher Bauweise mit drei Flügeln und horizontaler Drehachse oder auch von Savonius- oder dergleichen Rotoren mit senkrechter Drehachse vorzusehen. Windenergieanlagen, deren Flügel sich um eine auf den Wind ausgerichtete Achse drehen, ernten den Wind dabei mit geringerem Materialaufwand, denn die Blätter bewegen sich im ganzen Umlauf quer zum Wind.Finally, it is proposed in the area of the pent roof ridge 20 to provide a plurality of wind rotors of conventional construction with three wings and horizontal axis of rotation or of Savonius- or the like rotors with a vertical axis of rotation. Wind turbines, whose wings turn around an axis aligned with the wind, harvest the wind with less material, because the leaves move in the whole cycle across the wind.

Sowohl ein Savonius-Rotor mit seiner üblicherweise senkrecht stehenden Drehachse, wie auch herkömmliche drei Flügelwindrotoren mit horizontaler Drehachse können einen Teilbetrag der Dachneigung zum Wind hin geneigt werden, um dem auf dem Pultdach heraufgeleiteten Windanteil gerecht zu werden. Auch die Anordnung von liegenden, walzenförmigen Rotoren ist denkbar, sie wird sich insbesondere für hohe Behälter eignen, an denen die Zugänglichkeit anderer Rotoren schwierig ist, zum Beispiel von Hubsteigern abhängig ist. Einfacher in einem solchen Fall ist die Zugänglichkeit eines an der Firstkante von Personal über das Pultdach erreichbaren, nicht zu hohen Windrotors. Jedenfalls ergibt das Pultdach und auf ihm vorteilhafterweise vorgesehene Trittstufen den Vorteil, dass auf zusätzliche Aufsteigetreppen für die Windenergieanlagen verzichtet werden kann.Both a Savonius rotor with its usually vertical axis of rotation, as well as conventional three Flügelwindrotoren with horizontal axis of rotation can be tilted a portion of the roof pitch to the wind, in order to meet the guided on the pent roof wind fraction. The arrangement of horizontal, roller-shaped rotors is conceivable, it will be particularly suitable for tall containers where the accessibility of other rotors is difficult, for example, is dependent on Hubsteigern. Easier in such a case is the accessibility of a not accessible to the ridge edge of staff on the pitch roof, not too high wind rotor. In any case, the pent roof and advantageously provided on it treads gives the advantage that can be dispensed with additional ascending stairs for the wind turbines.

Es ist dabei denkbar, das Pultdach in Firstbereich bis an die Rotoren heran entsprechend weiter mit in Teilbereichen vertikalen Windleitblechen auszubilden, um den Wind-Verstärkungseffekt maximal auszunutzen, den das Pultdach insbesondere dann besitzt, wenn es in Windrichtung ausgerichtet wird, dann nämlich, wenn der Wind von der Traufe bis zum First an dem Dach entlangstreicht. Hierzu wird vorgeschlagen, wie am Ende von Tragflächen (winglets) am Rande des Pultdaches im Bereich der Traufe beginnende, in der Mitte des Pultdaches bereits einen vertikal Anteil von 10–50 cm aufweisende, nach oben über die Oberfläche des Pultdaches hinausragende, sich weiter bis vor die Rotoren erstreckende Windleitflächen vorzusehen. Gleichzeitig ergibt sich ein, die windbestrichenen Teileinrichtungen niederdrückender ”Spoiler”-Effekt, wie er von Rennwagen bekannt ist, der verhindert, dass das Pultdach vom Wind angehoben wird. Vielmehr werden Dachständer des Pultdachs nach unten belastet und die Stützkonstruktion für die Windenergieanlage somit günstig von anhebenden Kräften entlastet.It is conceivable, the pent roof in ridge area up to the rotors zoom in accordance with further form vertical wind deflectors in partial areas in order to maximize the wind-gain effect that the pent roof has in particular when it is aligned in the wind direction, then namely, if Wind from the eaves to the ridge along the roof. For this purpose, as at the end of wings (winglets) on the edge of the pent roof in the eaves beginning, in the middle of the pent roof already having a vertical portion of 10-50 cm, protruding upward above the surface of the pent roof, continue to Provide before the rotors extending wind deflectors. At the same time, the wind-blown sub-assemblies depress the "spoiler" effect, as is known by racing cars, which prevents the canopy from being raised by the wind. Rather, roof rack of Pultdachs be charged down and thus relieved the support structure for the wind turbine low lifting forces.

Während es voraussichtlich am Tage, wenn die Sonne scheint, sinnvoller ist, dass Pultdach in Richtung zumindest annähernd des Sonnenstandes auszurichten, kann bei entsprechender Windgeschwindigkeit oder nachts, wenn von der Fotovoltaikanlage kein Stromerzeugungsbeitrag geliefert wird, das Pultdach in Windrichtung (d. h. mit der Traufe senkrecht gegen den anströmenden Wind) ausgerichtet werden, um den Windrotoren 10 maximale Windmenge zu bieten. In der Zeichnung ist lediglich schematisch ein Savonius-Rotor angedeutet. Andere Rotoren zu verwenden, wird ausdrücklich ebenfalls an dieser Stelle zum Vorschlag der Erfindung gemacht.While it is probably more appropriate during the day, when the sun is shining, to orient the pent roof towards at least approximately the position of the sun, at appropriate Wind speed or at night, when the photovoltaic system, no power generation contribution is delivered, the pent roof in the wind direction (ie with the eaves perpendicular to the incoming wind) are aligned to the wind rotors 10 to offer maximum amount of wind. In the drawing, only schematically a savonius rotor is indicated. Other rotors to use, is expressly also made at this point to the proposal of the invention.

Zur Erfassung der Windrichtung ist im Firstbereich wenigstens eine Windrichtung- und Windgeschwindigkeitsmesseinrichtung vorgesehen. Eine weitere die aktuelle Sonneneinstrahlung messende Einrichtung kann im Bereich der Fotovoltaikanlagen vorgesehen werden. Zur Ermittlung des Sonnenstandes jedoch wird auf astronomische Berechnungen bzw. vorab gespeicherte Tabellen zurückgegriffen werden.For detecting the wind direction, at least one wind direction and wind speed measuring device is provided in the ridge area. Another device measuring the current solar radiation can be provided in the area of the photovoltaic systems. However, to determine the position of the sun astronomical calculations or previously stored tables will be used.

Eine erste bevorzugte Ausführung weist einfach zwei auf jeweils den firstnahen Dachständern 22 angeordnete Rotoren 10 über der Kante des Dachfirsts 20 auf. Dabei kann der längste Dachständer im Bereich der Firstkante durchgehend gleichzeitig als Befestigungsturm für einen Windrotor dienen, oder wie in der Figur dargestellt, an diesem über ein eigenes Befestigungsständerelement 30 ein Rotor 10 befestigt werden.A first preferred embodiment simply has two on each of the first-close roof posts 22 arranged rotors 10 over the edge of the roof ridge 20 on. In this case, the longest roof rack in the first ridge edge can simultaneously serve at the same time as a fastening tower for a wind rotor, or as shown in the figure, at this via its own mounting stand element 30 a rotor 10 be attached.

Vorgeschlagen wird dabei, dass der Rotordurchmesser eines mit Flügeln versehenen Rotors mit horizontaler Drehachse geringer als die halbe Kantenlänge der Oberkante des Pultdaches oder der obersten Fotovoltaikanlage im Bereich der Firstkante gewählt ist, so dass die Rotorblätter zweier herkömmlicher dreiblättriger Rotoren, die hinter der Firstkante angeordnet sind, auch in ihrer Stellung vertikal nach unten noch oberhalb des Pultdaches drehen. Größere Rotordurchmesser und höhere Rotoren sind denkbar, würden jedoch nicht in gleicher Weise von der Windbeschleunigung durch das Pultdach profitieren können und die mechanischen Anforderungen an die Lagerung der Windenergieanlage über das Pultdach auf der Schienenführung übermäßig erhöhen. Hier kann jedoch die zusätzliche Abstützung des Pultdaches auf einer zentralen Tragsäule in der Mitte des Behälters eine bessere Lagerung erbringen.It is proposed that the rotor diameter of a winged rotor with a horizontal axis of rotation is chosen to be less than half the edge length of the top edge of the pent roof or the top photovoltaic system in the ridge region, so that the rotor blades of two conventional three-bladed rotors, which are arranged behind the ridge edge , even in their position turn vertically downwards or above the pitched roof. Larger rotor diameters and higher rotors are conceivable, but would not be able to benefit equally from the wind acceleration through the pent roof and excessively increase the mechanical requirements for the storage of the wind turbine over the pent roof on the rail guide. Here, however, the additional support of the pent roof on a central support column in the middle of the container provide better storage.

Ein Rotor mit vertikaler Drehachse im Bereich des Dachfirstes 20 würde die durch herkömmliche Rotorflügel auf die Oberkante des Firstdaches möglicherweise ausgeübten rhythmische Luftschwingungen verringern, wobei sein vergleichsweise höheres Gewicht in einer weiteren Ausführungsform dadurch besser gelagert werden kann, in dem er im Bereich der Mitte des Pultdaches angeordnet wird, um so auch im oberen Bereich gut von der verstärkten Windströmung profitieren zu können. Da sich zwischen der Oberseite des Pultdaches und der Unterseite zudem erhebliche Druckunterschiede ergeben können, ist auch denkbar, Rotoren in Öffnungen des Pultdaches anzuordnen, umso diesen Druckunterschied zu nutzen.A rotor with a vertical axis of rotation in the area of the roof ridge 20 would reduce the rhythmic air vibrations possibly exerted by conventional rotor blades on the top edge of the ridge roof, whereby its comparatively higher weight can be stored better in another embodiment by being placed in the area of the center of the pent roof, thus also good in the upper area to benefit from the increased wind flow. Since significant differences in pressure can also result between the upper side of the pent roof and the underside, it is also conceivable to arrange rotors in openings of the pent roof in order to use this pressure difference.

Bei der in der Figur dargestellten Variante bietet sich schließlich an, das Pultdach im oberen Bereich mit hervorragenden, den über das Pultdach hinweg streichenden Windstrom seitlich begrenzenden Windleiteinrichtungen zu versehen. Diese Windleiteinrichtungen werden also im Randbereich des Daches, deutlich neben den einzelnen Paneelen der Fotovoltaikanlage anzuordnen sein. Insbesondere, wenn diese Windleiteinrichtungen, als nach oben bin verlängerte Seitenbereiche langsam einer Rundung folgend bis in die Vertikale reichen, wird vorgeschlagen, sie innen zu verspiegeln, um auch bei nicht auf die Sonne ausgerichteter Stellung des Pultdaches möglichst viel Sonnenenergie auf die Fotovoltaikanlage(n) zu dirigieren.In the variant shown in the figure finally offers itself to provide the pent roof in the upper area with excellent, the over the pent roof sweeping away wind stream laterally limiting Windleiteinrichtungen. These Windleiteinrichtungen be so in the edge region of the roof, to be arranged clearly next to the individual panels of the photovoltaic system. In particular, if these Windleiteinrichtungen, as upwards am extended side portions slowly enough to follow a rounding to the vertical, it is proposed to mirror them inside, so as to maximize solar energy on the photovoltaic system (s), even when not aligned to the sun position of the pent roof to conduct.

Die Windleitkanten werden in den Bereichen direkt neben den Solarpaneelen der Fotovoltaikanlage vorteilhafterweise lediglich einen Winkel von 45° zur Ebene der Solarpaneele aufweisen, um diese möglichst nicht zu verschatten, auch wenn das Pultdach nicht genau in Richtung auf den Sonnenstand ausgerichtet ist.The wind deflectors are in the areas next to the solar panels of the photovoltaic system advantageously only have an angle of 45 ° to the plane of the solar panels, so as not to shade them, even if the pent roof is not aligned exactly in the direction of the sun.

Die wenigstens sechs Dachständer (zweite Dachständer 26 und 24 sind auf der gegenüberliegenden Seite von den in der Zeichnung dargestellten verdeckt) sind, wie in der Zeichnung in seitlicher Ansicht dargestellt, bevorzugt als wenigstens zwei im Vordergrund an den Seiten des Pultdaches, und je einer unter First und Traufe auf einem horizontalen Kreis angeordnet. Auf diese Weise werden sich jeweils zwischen den Dachständern 24 und 22 sowie 26 und 28 überhängende Ecken eines vorzugsweise viereckig ausgebildeten Pultdaches ergeben. Sollte jedoch der Platz um die Wandung des Biogas-Gärbehälters begrenzt sein, kann das Pultdach auch achteckig entsprechend dem Freiraum oberhalb des runden Behälters ausgebildet sein. Selbstverständlich können auch mehr Dachständer vorgesehen werden, oder eine andere Form des Pultdaches 18 Verwendung finden.The at least six roof stands (second roof stand 26 and 24 are concealed on the opposite side from those shown in the drawing) are, as shown in the drawing in a side view, preferably arranged as at least two in the foreground on the sides of the pent roof, and one each under ridge and eaves on a horizontal circle. In this way, each will be between the roof posts 24 and 22 such as 26 and 28 Overhanging corners of a preferably square shaped pent roof give. However, should the space be limited to the wall of the biogas fermentation tank, the pent roof can also be octagonal formed according to the free space above the round container. Of course, more roof rack can be provided, or another form of the pent roof 18 Find use.

Ein zentraler Dachständer (nicht dargestellt) kann als eine vertikale Standsäule in der Mitte des als aufrecht stehender Zylinder ausgebildeten Behälters (also mit gleichem Abstand in alle Richtungen zur Behälterwandung 12) mit einer mittigen Drehpunktlagerung für das Pultdach 16 an seinem oberen Ende versehen sein. Ein solcher zentraler Drehpunkt zusammen mit Führungsschienen 14 für die Dachständer erleichtert das Drehen mit nur einem, entweder im Drehpunkt oder an einem Dachständer vorgesehenen Drehantrieb. Bevorzugte Ausführungsform weisen eine Mehrzahl von Antrieben auf, die beispielsweise an den Stützrädern 34 einander gegenüberliegender Dachstützen von einer gemeinsamen Steuerung je nach Sonnenstand und/oder Windrichtung zum Verdrehen des Pultdaches betrieben werden. Eine bevorzugte Ausführungsform besitzt eine nicht nur bis zur Höhe der Behälterwandung oder der Höhe der dort vorgesehenen Schienenführung vorgesehen zentrale Tragsäule, sondern eine vertikale Standsäule in der Mitte des als aufrecht stehenden Zylinders ausgebildeten Behälters verlängert bis in die Ebene des Pultdaches, um dort mittig die Hebellängen der einzelnen Dachträger zu minimieren und tragend die Konstruktion leichter zu gestalten, wobei sie gleichzeitig als Drehpunktlagerung für das Pultdach 16 mit ihrem oberen Ende dienen kann.A central roof rack (not shown) may serve as a vertical pedestal in the center of the container formed as an upright cylinder (ie equidistant in all directions to the container wall 12 ) with a central pivot bearing for the pent roof 16 be provided at its upper end. Such a central pivot together with guide rails 14 For the roof stands, turning is made easy with only one rotary drive, either in the pivot point or on a roof stand. Preferred embodiment have a plurality of drives, for example, on the support wheels 34 Opposite roof supports are operated by a common control depending on the sun and / or wind direction for rotating the pent roof. A preferred embodiment has not only up to the height of the container wall or the height of the rail guide provided there central support pillar, but a vertical pedestal in the middle of the container formed as an upright cylinder extends into the plane of the pent roof, to the center of the lever lengths To minimize the individual roof rack and supporting the construction easier, while also serving as a fulcrum for the pent roof 16 can serve with its upper end.

Die Dachständer 22, 24, 26, 28 sind mit an ihren Endbereichen auf wenigstens einer Führungsschiene aufliegenden Rädern 34 versehen, sowie mit an der oder den Führungsschiene(n) das Anheben der Dachständer verhindernden, unter der oder den Führungsschiene(n) anliegenden, weiteren Halterädern 36.The roof rack 22 . 24 . 26 . 28 are with at their end portions on at least one guide rail wheels 34 provided, as well as on the or the guide rail (s) preventing the lifting of the roof rack, under the or the guide rail (s) adjacent, further holding wheels 36 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Windrotor bzw. WindenergieanlageWind rotor or wind energy plant
1212: vertikale Wandung des Behältersvertical wall of the container
1414: horizontale Schienenführunghorizontal rail guide
1616: PultdachPent roof
1818: FotovoltaikanlageFotovoltaikanlage
2020: Dachfirstridge of the roof
22, 24, 26, 2822, 24, 26, 28: Dachständer des DachesRoof stand of the roof
3030: Befestigungsständerelement für den RotorFastening element for the rotor
3232: Abdeckung des GärbehältersCover of the fermentation tank
3434: Stützräder der DachständerSupport wheels of the roof rack
3636: Halteräderholding wheels

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009031177 A1 [0003]
DE 10354598 B4 [0004]

Claims

Apparatus for recovering energy having one, with a substantially circular wall ( 12 ) provided building foundation, characterized by a set at the foundation, at least a partial circle comprehensive horizontal guide, a plurality of roof posts ( 22 . 24 . 26 . 28 ) displaceable along the guide, for supporting and supporting a podium roof (above the guide) ( 16 ), at least one photovoltaic system ( 18 ) at the top of the pent roof ( 16 ) is provided, and at least one wind rotor ( 10 ) in the area of the ridge edge of the pent roof.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the foundation is a container having a substantially vertical wall ( 12 ), one on the container wall ( 12 ) provided, at least a partial circle comprehensive horizontal rail guide ( 14 ), the majority of roof posts ( 22 . 24 . 26 . 28 ), along this rail guide is displaceable, and the pent roof ( 16 ) is arranged above the container.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized by two on at least one first-close roof rack ( 22 ) or the pent roof ( 16 ) arranged rotors ( 10 ), which protrude beyond the ridge edge of the pent roof ( 16 ) holding structure are attached.

Apparatus according to claim 3, characterized in that the rotor diameter of a rotor provided with blades less than half the edge length of the upper edge of the photovoltaic system ( 18 ) is in the region of the ridge edge, and the rotors are arranged vertically above the pent roof.

Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that at least one wind rotor ( 10 ) with a vertical axis of rotation in the region of the roof ridge ( 20 ) is arranged.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a wind rotor ( 10 ) in the surface of the pent roof ( 16 ) is integrated in a corresponding recess.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pent roof ( 16 ) in the upper area with excellent, the above the pent roof ( 16 ) sweeping away windstream laterally delimiting guide means is provided at its side edges.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the wind-flow-limiting guide means are internally mirrored.

Device according to the preceding claims, characterized in that the vertical roof posts ( 22 . 24 . 26 . 28 ) below the pent roof ( 16 ) at their end regions on at least one guide rail ( 14 ) resting wheels ( 34 ), and on the guide rail (s) lifting the roof stands ( 22 . 24 . 26 . 28 ), under the guide rail (s) ( 14 ) fitting, further retaining wheels ( 36 ) exhibit.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a vertical pedestal in the middle of the container formed as an upright cylinder with a central pivot bearing for the pent roof ( 16 ) is provided at its upper end.