DE202016006263U1

DE202016006263U1 - Windkraftanlage

Info

Publication number: DE202016006263U1
Application number: DE202016006263.9U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2016-10-21
Anticipated expiration: 2026-09-30

Abstract

Windkraftanlage, die einen Turm (1) mit einem im Luvbetrieb arbeitenden Rotor mit Rotorblättern (3) aufweist, wobei der Rotor eine in einer Gondel (2) an der Turmspitze gelagerte Rotorwelle (4) dreht und die Gondel (2) eine Windrichtungsnachführung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (4) um einen spitzen Winkel (α) gegenüber einer Waagerechten (5) angeordnet ist und/oder die Rotorwelle (4) in Richtung Rotor verlängert ist, wobei der Winkel (α) und/oder die Verlängerung (A) so gewählt sind, dass die Rotorblattspitzenbereiche den Strömungsstau vor dem Turm (1) nicht oder nur geringfügig kontaktieren.

Description

Die Erfindung betrifft die Schalldämmung bei Windkraftanlagen, die als Luv-Läufer arbeiten.
Der von Windkraftanlagen mit einem Rotor und waagerechter Rotorachse verursacht Schall, hat eine mechanische Komponente und eine aerodynamische Komponente.
Die mechanische Komponente resultiert aus der Bewegung von mechanischen Teilen untereinander, wie z. B. Getriebe. Hauptursache für die aerodynamische Komponente sind die Profilhinterkanten der Rotorblätter, wenn die Rotorblätter den Luftstau vor dem Turm passieren und sich Wirbel ablösen, sich An- und Zuströmverhältnisse ändern oder abgeworfene Nachlaufströmungen von anderen Rotorblättern vorhanden sind.
Diese Schallemission liegt vielfach im Infraschallbereich, also unter 16 Hz, ist durch das menschliche Gehör nicht wahrnehmbar, ist aber da.
Hinzu kommt, dass tieffrequente Geräusche eine größere Wellenlänge aufweisen, was zu einer langsameren Schalldruckänderung führt – die Schallabsorption durch die Luft somit geringer ist.
Um dem zu begegnen, wird in der DE 10 2011 010 169 A1 vorgeschlagen, die Windkraftanlage in Abhängigkeit vom erzeugten Schallpegel zu steuern. Durch eine Veränderung der Rotorblätterwinkel wird die Schallbelastung unterhalb eines Grenzwertes gehalten. Das ist natürlicherweise mit Leistungsverlusten verbunden.
In der DE 38 44 378 A1 wird dafür plädiert, viele kleinere Rotoren an einem Turm anzuordnen, die eine geringe Schallemission bewirken.
Aufgabe der Erfindung ist, die Schallemission bei Windkraftanlagen mit einem Luv-Läufer deutlich zu reduzieren.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches.
Erfindungsgemäß wird bei einer Windkraftanlage, die einen Turm mit einem im Luvbetrieb arbeitenden Rotor mit Rotorblättern aufweist, wobei der Rotor eine in einer Gondel an der Turmspitze gelagerte Rotorwelle dreht und die Gondel eine Windrichtungsnachführung aufweist, vorgeschlagen, dass die Rotorwelle um einen spitzen Winkel (a) gegenüber einer Waagerechten angeordnet ist und/oder die Rotorwelle in Richtung Rotor verlängert ist, wobei der Winkel (a) und/oder die Verlängerung (A) so gewählt sind, dass die Rotorblattspitzenbereiche der Rotorblätter den Strömungsstau vor dem Turm nicht oder nur geringfügig kontaktieren.
Auf diese Weise werden die aerodynamischen Geräuschmechanismen weitestgehend ausgeschaltet.
Die Erfindung soll Anhand der Zeichnungen erläutert werden.
Es zeigen:
1: ein Windkraftwerk mit verlängerter und geneigter Rotorwelle und
2: eine Ansicht von oben mit den Strömungslinien am Turm.
1 zeigt Windkraftanlage, die einen Turm 1 mit einem im Luvbetrieb arbeitenden Rotor mit Rotorblättern 3 aufweist. Der Rotor dreht eine in einer Gondel 2 an der Turmspitze gelagerte Rotorwelle 4. Die Gondel 2 weist eine nicht dargestellte Windrichtungsnachführung auf, so dass der Rotor stets gegen die Windrichtung 6 gerichtet ist.
Die Rotorwelle 4 ist um einen spitzen Winkel (α) gegenüber einer Waagerechten 5 angeordnet und in Richtung Rotor verlängert, wobei der Winkel (α) und die Verlängerung (A) so gewählt sind, dass die Rotorblattspitzenbereiche den Strömungsstau vor dem Turm 1 nicht oder nur geringfügig kontaktieren. Dies ist aus der 2 ersichtlich. Der Turm 1 führt dazu, dass sich die Strömungslinien nicht mehr gleichmäßig ausbreiten, sondern sich vor dem Turm 1 stauen und dann gekrümmt den Turm 1 passieren. Sobald ein Rotorblatt 3 dieses gekrümmte Strömungsfeld passiert, kommt es zu einer Änderung des Anströmwinkels auf das Rotorblatt 3 und damit zu Druckschwankungen, die eine Schallabstrahlung generieren.
Durch die Anstellung der Rotorwelle 4 um den Winkel (α) und die Verlängerung (A) der Rotorwelle 4 wird wie dargestellt erreicht, dass die Rotorblattspitzenbereiche den Strömungsstau vor dem Turm 1 nicht oder nur geringfügig kontaktieren, wodurch die Schallemission deutlich reduziert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011010169 A1 [0006]
DE 3844378 A1 [0007]

Claims

Windkraftanlage, die einen Turm (1) mit einem im Luvbetrieb arbeitenden Rotor mit Rotorblättern (3) aufweist, wobei der Rotor eine in einer Gondel (2) an der Turmspitze gelagerte Rotorwelle (4) dreht und die Gondel (2) eine Windrichtungsnachführung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (4) um einen spitzen Winkel (α) gegenüber einer Waagerechten (5) angeordnet ist und/oder die Rotorwelle (4) in Richtung Rotor verlängert ist, wobei der Winkel (α) und/oder die Verlängerung (A) so gewählt sind, dass die Rotorblattspitzenbereiche den Strömungsstau vor dem Turm (1) nicht oder nur geringfügig kontaktieren.