DE202013010982U1

DE202013010982U1 - Multifunktionelles Trägersystem für eine Gruppenplatzierung von Kleinwindrädern

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Publication number: DE202013010982U1
Application number: DE202013010982.3U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2023-12-13

Abstract

Multifunktionales Trägersystem für eine Gruppenanordung von Kleinwindrädern zwei geprüft-effiziente Kleinwindräder werden diagonal waagerecht auf einem Gleitlagerträger genutzt dadurch gekennzeichnet: 1. die Abluftwindströmung wird dem zweiten Windrad zugeleitet, die Schubkraft führt addierend zu schnelleren Umdrehungen der ideal platzierten vorstehenden Turbine als durch die Windnutzung vor Ort, kalkuliert werden können Effizienzsteigerungen von bis zu 30 2. dadurch gekennzeichnet, das bautechnisch der Platzbedarf von 2 baugleichen Kleinwindrädern deutlich geringer ist als bei einer Platzierung nebeneinander, an einem Trägerrohr können in Etagen montiert auf einem Fundament bis zu 10 Turbinen genutzt werden (ausbaufähiges System bei Mehrbedarf) 3. dadurch gekennzeichnet, das auch der Montageaufwand/Kosten (Faktoren sind geringere Mastkosten, geringere Montagezeiten, bessere Wartungsmöglichkeiten) durch das Trägersystem optimiert wird 4. die verstellbaren Träger ermöglichen eine praktikable Feinjustierung, das drehbar auf der Trägerachse ausgeführte Auflagesystem erreicht durch die Nachführung in die sich wechselnden Windrichtungen stets effiziente Energiegewinnungswerte. 5. dadurch gekennzeichnet, das das Trägerrohr innenliegend gebündelt die stromleitenden Kabel der einzelnen Turbinen in die Netzleitungen oder Speichersysteme führt 6. dadurch gekennzeichnet, das die Duo-Module am Boden anschlussfertig montiert werden, können dann auf das Trägerrohr aufgesetzt werden, mit geringstmöglichen Montageaufwand – in „Etagen” erweiterungsfähig je nach Platz und Ertragsvorstellungen 7. dadurch gekennzeichnet, das ein Zahnradmotor (Wurmmotor) den Träger mit den diagonal-angeordneten Turbinen bei eindeutigen Wechseln der Windrichtungen optimal in den Wind nachführt. Dadurch werden Windschatteneffekte verhindert, stets eine optimale Windernte von beiden Windräder realisiert. 8. dadurch gekennzeichnet, das die Trägersysteme größenmäßig angepasst für unterschiedlich große Vertikalläufer verwendet werden können, z. B. für den Einsatz neben Strommasten können Windturbinen mit der Nennleistung von jeweils 10 KW – auf angepasst größeren Trägern – eingesetzt werden 9. dadurch gekennzeichnet, das sich die Summe der Vorteile des innovativen Trägersystems aus der signifikant gesteigerten Stromausbeute im Vergleich mit einzeln aufgestellten Kleinwindrädern gleicher Bauart/gleicher Typen plus der Mengen-Applizierbarkeit (paarweise und etagenangeordnet – auf geringstmöglicher Standfläche!) zusammensetzt. Damit wird die Nutzung von kleineren Vertikalwindrädern deutlich effizienter, auch im direkten Leistungsvergleich mit Photovoltaikanlagen. 10. dadurch gekennzeichnet, das sich die Trägersysteme als komplette „Käfig-Module” zwischen die Trägerrohre einsetzen lassen. Dadurch wird die Stapelanordnung in Etagen ohne windabhaltende Mittelrohre realisierbar. Der Montageaufwand kann so minimiert werden, die eingefügten Module werden gesteckt und müssen vor Ort nur noch verschraubt werden, es entsteht ein stabiles Gesamtobjekt.

Description

Die meisten Kleinwindräder sind „Horizontalläufer”, also klassische Propeller-Windräder auf waagerecht angeordneten Achsen. Eine zweite Bauart ist gekennzeichnet durch eine senkrecht verlaufende Achse, daher werden diese KWEA als „Vertikalläufer” bezeichnet. Während nach dem aktuellen Stand der Technik Horizontalläufer einen Leistungsbeiwert von rund 50% erreichen können, liegt die Leistungsausbeute von Vertikalläufern bei maximal 40%. Ein gravierender Nachteil der horizontalgelagerten Windräder sind aber die störenden Geräuschemissionen.
Für den breiten Einsatz in Wohngebieten eignen sich die eigentlich effizienteren Horizontaltypen nicht. Die flüsterleisen Vertikal-KWEA sind hinsichtlich der Geräuschpegel auch bei hohen Windgeschwindigkeiten die bessere Lösung, können auch in Gruppen im bewohnten Raum eingesetzt werden. Ziel der Überlegungen war es, signifikante Leistungsverbesserungen bei vorhandenen effizienten Vertikal-KWEA zu generieren, um die Leistungsbeiwert-Differenz in Relation zu den „Propeller”-Horizontalläufern zu minimieren.
Unsere Problemlösung ist eine Anordnung von jeweils 2 Turbinen auf einer Trägerplattform, die erzeugte Abluft der windgedrehten Innenrotoren wird der „Nachbarturbine” zugeleitet und verbessert addierend signifikant die Leistungsbeiwerte im Vergleich von 2 monoplatzierten Vertikalturbinen. Ähnliche genutzte „Schwarm-Effekte” führten in Modellanordnungen zu Steigerungen von bis zu 30% der Leistungsbeiwerte. In den bisherigen Mehrfach-Modulplatzierungen wurden die Turbinen in Abständen nebeneinander aufgestellt, eher um Abluftwirbel zu verhindern, die Aufstellung ist nur in Reihen umsetzbar mit entsprechend großem Flächenbedarf. Die erfindungsgemäße Ausführung nutzt die tonnenartige Bauform der präferierten Wind-Pillar^® Vertikalmodelle in idealer kompakter Anordnung. Dies ermöglicht eine kombinierte Nutzung der Windgeschwindigkeit-verstärkt durch die gleichzeitig entstehende Schubkraft der Rotorenabluft, die Summe der Umdrehungen wird gesteigert, analog auch die Leistungsbeiwerte. Die Montageschienen der darauf paarweise verbauten Turbinen ermöglichen eine Feinjustierung direkt nach dem Aufbau, die Pilotanlage kann nach Messungen der erzeugten Energie in die optimalen Winkelstellungen zueinander eingestellt und dann fixiert werden.
Ein weiterer Anwendungsvorteil des Trägersystems ergibt sich durch die kompaktrunde Basis: an einem Trägerrohr (standardisiert sind z. B. Edelstahlrohre 6 m lang) lassen sich in 3 Etagen immerhin 6 Windturbinen befestigen, bei einem Platzbedarf am Fundament von ca. 2 Meter. 12 Turbinen in Reihe eingesetzt benötigen eine Breite von fast 28 Metern Stellfläche. Die Kreisform ermöglicht gleichzeitig auch eine zentrale Ableitung der stromableitenden Kabel durch das Trägerrohr nach unten. Die größeren Strommaste-Überland-Hochspannungsleitungen sind 40 bis 50 Meter hoch. Setzt man die erfindungsgemäßen Trägersysteme links und rechts direkt neben diese Masten, lassen sich an den oberen 3 Rohrlängen 6 × 3 × 2 = 36 Wind-Pillar^® Windräder einsetzen. Die Verwendung der Trägersysteme erbringt dann durch Windenergie erzeugt den Jahresstrombedarf von ca. 60 Einfamilienhäusern, logisch platziert neben einem bestehenden Strommast, der den erzeugten Windstrom direkt ins Netz leiten könnte. In Deutschland stehen über 350 000 Maste, sicherlich wären min. 100 000 davon geeignet, mit den optisch nicht störenden Rundmasten bestückt zu werden. Rechnerisch könnten dann ca. 6 000 MWh CO₂-emissionsfreier Windstrom erzeugt werden, mit deutlich geringerem finanziellen Aufwand als bei Offshore-Anlagen. Neue Stromtrassen wären ebenfalls einzusparen.
Die technischen Möglichkeiten mit der Kombination von modernen Vertikalturbinen auf dem neuen Trägersystem sind überzeugend, das innovative System produziert sehr günstigen Windstrom in Kombination mit einer unschlagbarer Ökobilanz (Null-Emissionen).

Claims

Multifunktionales Trägersystem für eine Gruppenanordung von Kleinwindrädern zwei geprüft-effiziente Kleinwindräder werden diagonal waagerecht auf einem Gleitlagerträger genutzt dadurch gekennzeichnet: 1. die Abluftwindströmung wird dem zweiten Windrad zugeleitet, die Schubkraft führt addierend zu schnelleren Umdrehungen der ideal platzierten vorstehenden Turbine als durch die Windnutzung vor Ort, kalkuliert werden können Effizienzsteigerungen von bis zu 30 2. dadurch gekennzeichnet, das bautechnisch der Platzbedarf von 2 baugleichen Kleinwindrädern deutlich geringer ist als bei einer Platzierung nebeneinander, an einem Trägerrohr können in Etagen montiert auf einem Fundament bis zu 10 Turbinen genutzt werden (ausbaufähiges System bei Mehrbedarf) 3. dadurch gekennzeichnet, das auch der Montageaufwand/Kosten (Faktoren sind geringere Mastkosten, geringere Montagezeiten, bessere Wartungsmöglichkeiten) durch das Trägersystem optimiert wird 4. die verstellbaren Träger ermöglichen eine praktikable Feinjustierung, das drehbar auf der Trägerachse ausgeführte Auflagesystem erreicht durch die Nachführung in die sich wechselnden Windrichtungen stets effiziente Energiegewinnungswerte. 5. dadurch gekennzeichnet, das das Trägerrohr innenliegend gebündelt die stromleitenden Kabel der einzelnen Turbinen in die Netzleitungen oder Speichersysteme führt 6. dadurch gekennzeichnet, das die Duo-Module am Boden anschlussfertig montiert werden, können dann auf das Trägerrohr aufgesetzt werden, mit geringstmöglichen Montageaufwand – in „Etagen” erweiterungsfähig je nach Platz und Ertragsvorstellungen 7. dadurch gekennzeichnet, das ein Zahnradmotor (Wurmmotor) den Träger mit den diagonal-angeordneten Turbinen bei eindeutigen Wechseln der Windrichtungen optimal in den Wind nachführt. Dadurch werden Windschatteneffekte verhindert, stets eine optimale Windernte von beiden Windräder realisiert. 8. dadurch gekennzeichnet, das die Trägersysteme größenmäßig angepasst für unterschiedlich große Vertikalläufer verwendet werden können, z. B. für den Einsatz neben Strommasten können Windturbinen mit der Nennleistung von jeweils 10 KW – auf angepasst größeren Trägern – eingesetzt werden 9. dadurch gekennzeichnet, das sich die Summe der Vorteile des innovativen Trägersystems aus der signifikant gesteigerten Stromausbeute im Vergleich mit einzeln aufgestellten Kleinwindrädern gleicher Bauart/gleicher Typen plus der Mengen-Applizierbarkeit (paarweise und etagenangeordnet – auf geringstmöglicher Standfläche!) zusammensetzt. Damit wird die Nutzung von kleineren Vertikalwindrädern deutlich effizienter, auch im direkten Leistungsvergleich mit Photovoltaikanlagen. 10. dadurch gekennzeichnet, das sich die Trägersysteme als komplette „Käfig-Module” zwischen die Trägerrohre einsetzen lassen. Dadurch wird die Stapelanordnung in Etagen ohne windabhaltende Mittelrohre realisierbar. Der Montageaufwand kann so minimiert werden, die eingefügten Module werden gesteckt und müssen vor Ort nur noch verschraubt werden, es entsteht ein stabiles Gesamtobjekt.