DE202017000336U1 - Wind turbine with energy storage - Google Patents

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    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Abstract

Windkraftanlagen (WKA), die an Land oder im Küstenvorfeld erstellt werden, nutzen die Windkraft um dadurch die Rotorblätter der Anlage anzutreiben damit in einem Generator Strom erzeugt wird. Da der Wind nicht stetig stark bläst, sondern auch Schwachwindfasen eintreten, kann diese Zeit nicht zur Stromerzeugung genutzt werden. Durch das Speichern der Energie bei Starkwind kann die Schwachwindfase überbrückt werden. Das Speichern der Energie wird durch die nachfolgende Erfindung gelöst, dadurch gekennzeichnet, dass jede Windkraftanlage einen eigenen Turm, auf dem das Maschinenhaus montiert ist besitzt, kann der Turm als wichtiges Konstruktionsteil integriert werden. Um den Turm optimal nutzen zu können werden im inneren oder an der Aussenseite des Windradturmes (3) Gewichte (5)/(6) installiert die an Zugseilen befestigt sind.Wind turbines (wind turbines), which are created on land or in the coastal apron, use the wind power to thereby drive the rotor blades of the plant so that electricity is generated in a generator. Since the wind does not blow constantly strong, but also weak wind befalls occur, this time can not be used to generate electricity. By storing the energy in strong winds, the weak-wind bevel can be bridged. The storage of energy is achieved by the following invention, characterized in that each wind turbine has its own tower on which the machine house is mounted, the tower can be integrated as an important part of construction. In order to be able to make optimal use of the tower, weights (5) / (6) are installed in the inner or outer side of the wind turbine tower (3) and are fastened to traction ropes.

Description

Windräder, sind als Windkraftanlagen (WKA)/Windenergieanlagen (WEA) konstruiert um Windenergie dadurch zu nutzen, dass der Wind den Rotor in Bewegung setzt und dadurch ein Generator elektrische Energie erzeugt, die dann in ein Stromnetz eingespeist wird. Der Rotor und das Maschinenhaus werden auf einen Mast, der in verschiedenen Längen, teilweise bis 140 m Höhe erreicht, montiert. Windkraftanlagen können in allen Klimazonen genutzt werden. Sie werden an Land (onshore) und in Offshore-Windparks im Küstenvorfeld der Meere erstellt. Der Mast kann als Betonmast, als Stahlmast, als Stahl-Gittermast, als Holzmast oder in Hybridbauweise erstellt werden.Wind turbines are designed as wind turbines (WTG) / wind turbines (wind turbines) to use wind energy by the wind setting the rotor in motion and generating a generator of electrical energy, which is then fed into a grid. The rotor and the machine house are mounted on a mast, which reaches in different lengths, partly up to 140 m height. Wind turbines can be used in all climates. They are created on land (onshore) and in offshore wind farms in the coastal apron of the seas. The mast can be constructed as a concrete mast, as a steel mast, as a steel lattice mast, as a wooden mast or in hybrid construction.

Die Leistung gängiger Anlagen liegt bei etwa 2 bis 5 MW für Onshore-Anlagen und 3,5 bis 8 MW für Offshore-Anlagen. Auch Anlagen im Leistungsbereich von wenigen 100 Watt bis zu mehreren kW können wirtschaftlich sein.The power of common systems is around 2 to 5 MW for onshore installations and 3.5 to 8 MW for offshore installations. Even systems in the power range from a few 100 watts to several kW can be economical.

Die im Schutzanspruch 1 angegebene Erfindung liegt das Problem zugrunde, das Windangebot bei Starkwind so zu nutzen, dass überschüssige Energie gespeichert wird um dann bei Windstillstand die gespeicherte Energie zu nutzen.The specified in the protection claim 1 invention is based on the problem of using the wind range in strong winds so that excess energy is stored in order then to use the stored energy at windstep.

Dieses Problem wird mit dem im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.This problem is solved with the features listed in the protection claim 1.

Mit der Erfindung wird erreicht dass für die überschüssige Energie eine Konstruktion, nämlich der vorhandene Turm der Windkraftanlage, mit Gewichten, Seilwinden mit Motoren und den Umlenkrollen für die Speicherung zur Verfügung steht.With the invention it is achieved that for the excess energy a construction, namely the existing tower of the wind turbine, with weights, winches with motors and pulleys for storage is available.

Durch Steuerung der Anlage wird erreicht dass der vorhandene Überschusswind Energie liefert um das angeordnete Gewicht/Gewichte zu heben. Das Gewicht/Gewichte wiegt mehrere hundert Tonnen und durch das Anheben kann die Lageenergie gespeichert werden. Im Bedarfsfall wird das Gewicht abgelassen und die potentionelle Energie erzeugt Strom der in einem Generator umgewandelt und in das Stromnetz eingespeisst wird.By controlling the plant it is achieved that the existing excess wind supplies energy to lift the arranged weight / weights. The weight / weight weighs several hundred tons and by lifting the positional energy can be stored. If necessary, the weight is drained off and the potential energy is generated which is converted into a generator and fed into the power grid.

Dadurch kann in Schwachwindfasen gespeicherte Energie genutzt und der Wirkungsgrad der Windkraftanlage (WKA) erhöht werden.This can be used in low wind chimney stored energy and the efficiency of the wind turbine (WKA) can be increased.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in 1 bis 5 dargestellt.Embodiments of the invention are shown in FIG 1 to 5 shown.

1 Windenergieanlage nach 1 mit Turm (3) auf dem Fundament (1), mit dem Maschinenhaus (7), den Rotorblätter (8) den aussen angebrachten Gewichten (5) wenn sie in Position oben sind und den aussen angebrachten Gewichten (6) wenn sie in Position unten sind, den Seilwinden mit Motoren (9), den Konsolen für die Seilwinden mit Motoren (14), den Zugseilen (4) und mit dem Generator (2). Die Gewichte (5) werden durch Führungsrollen (11) in den Führungsschienen (12) geführt und können dadurch auch bei Türmen, die nach unten ihren Außendurchmesser vergrößern, entlang geführt werden. 1 Wind turbine after 1 with tower ( 3 ) on the foundation ( 1 ), with the nacelle ( 7 ), the rotor blades ( 8th ) the external weights ( 5 ) when they are in position above and the outside weights ( 6 ) when they are in position down the winches with motors ( 9 ), the brackets for the winches with motors ( 14 ), the traction cables ( 4 ) and with the generator ( 2 ). The weights ( 5 ) are replaced by guide rollers ( 11 ) in the guide rails ( 12 ) and can thereby also with towers, which increase down their outer diameter, are guided along.

2 In 2 ist der Turm (3) der Windkraftanlage nach (1) im vertikalen Schnitt dargestellt. Zu erkennen sind der Turm (3) mit der Einhausung (10) über den Umlenkrollen (13) mit den Zugseilen (4) zwei von mehreren Seilwinden mit Motor (9) die gelagert sind auf Konsolen (14) die in beliebiger Höhe oder am Boden eingebaut sind. 2 In 2 is the tower ( 3 ) of the wind turbine after (1) shown in vertical section. You can see the tower ( 3 ) with the enclosure ( 10 ) over the pulleys ( 13 ) with the tension cables ( 4 ) two of several winches with motor ( 9 ) which are stored on consoles ( 14 ) which are installed at any height or on the ground.

3 3 ist ein Horizontalschnitt unterhalb der Umlenkrollen (13) wo die Segmente des Gewichtes (5) zu erkennen sind. Je nach Konstruktion können die Gewichte in zwei oder mehreren Teilen ausgeführt werden. Nach der Anzahl der Gewichte wird dann auch die Anzahl der Seilwinden mit Motor (9) bestimmt. 3 3 is a horizontal section below the pulleys ( 13 ) where the segments of the weight ( 5 ) are recognizable. Depending on the design, the weights can be executed in two or more parts. After the number of weights then the number of winches with motor ( 9 ) certainly.

4 Hier ist das Detail der Führungsschienen (12), die am Turm (3) angebracht sind zu erkennen. Die Führungsrollen (13) sind am Gewicht befestigt und werden in den Führungsschienen geführt. 4 Here is the detail of the guide rails ( 12 ) at the tower ( 3 ) are recognized. The guide rollers ( 13 ) are attached to the weight and are guided in the guide rails.

5 unterscheidet sich von 1 dadurch, dass die Gewichte anstatt außen am Turm auf der Innenseite des Turmes angebracht sind. 5 differs from 1 in that the weights are mounted on the inside of the tower instead of on the outside of the tower.

Möglich ist auch eine Kombination wobei Gewichte innen und außen angebracht sind. Auf diese Möglichkeit wird nur hingewiesen, die Situation wird aber zeichnerisch nicht dargestellt.It is also possible to use a combination with weights inside and outside. This possibility is only pointed out, but the situation is not shown graphically.

Windenergieanlage nach 5 mit Turm (3) auf dem Fundament (1), mit dem Maschinenhaus (7), den Rotorblätter (8) den innen angebrachten Gewichten (5) wenn sie in Position oben sind und den innen angebrachten Gewichten (6) wenn sie in Position unten sind, den Seilwinden mit Motoren (9), mit den Umlenkrollen (13), den Konsolen für die Seilwinden mit Motoren (14), den Zugseilen (4), mit dem Generator (2).Wind turbine after 5 with tower ( 3 ) on the foundation ( 1 ), with the nacelle ( 7 ), the rotor blades ( 8th ) the inside weights ( 5 ) when they are in position above and the weights ( 6 ) when they are in position down the winches with motors ( 9 ), with the pulleys ( 13 ), the brackets for the winches with motors ( 14 ), the traction cables ( 4 ), with the generator ( 2 ).

Die Gewichte (5) werden durch Führungsrollen (11) in den Führungsschienen (12) geführt und können dadurch auch bei Türmen, die nach unten ihren Innendurchmesser vergrößern, entlang geführt werden.The weights ( 5 ) are replaced by guide rollers ( 11 ) in the guide rails ( 12 ) and can thereby also with towers, which increase their inner diameter down, are guided along.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Mastfundamentmast foundation
22
Generatorgenerator
33
Turmtower
44
Zugseiletowing ropes
55
Gewichte in angehobenem ZustandWeights in raised condition
66
Gewichte in abgelassenem ZustandWeights in deflated condition
77
Maschinenhauspower house
88th
Rotorblätterrotor blades
99
Seilwinden mit MotorenWinches with motors
1010
Einhausunghousing
1111
Führungsrollenguide rollers
1212
Führungsschienenguide rails
1313
Umlenkrollenguide rollers
1414
Konsolen für Seilwinden und MotoreConsoles for winches and motors

Claims (6)

Windkraftanlagen (WKA), die an Land oder im Küstenvorfeld erstellt werden, nutzen die Windkraft um dadurch die Rotorblätter der Anlage anzutreiben damit in einem Generator Strom erzeugt wird. Da der Wind nicht stetig stark bläst, sondern auch Schwachwindfasen eintreten, kann diese Zeit nicht zur Stromerzeugung genutzt werden. Durch das Speichern der Energie bei Starkwind kann die Schwachwindfase überbrückt werden. Das Speichern der Energie wird durch die nachfolgende Erfindung gelöst, dadurch gekennzeichnet, dass jede Windkraftanlage einen eigenen Turm, auf dem das Maschinenhaus montiert ist besitzt, kann der Turm als wichtiges Konstruktionsteil integriert werden. Um den Turm optimal nutzen zu können werden im inneren oder an der Aussenseite des Windradturmes (3) Gewichte (5)/(6) installiert die an Zugseilen befestigt sind.Wind turbines (wind turbines), which are created on land or in the coastal apron, use the wind power to thereby drive the rotor blades of the plant so that electricity is generated in a generator. Since the wind does not blow constantly strong, but also weak wind befalls occur, this time can not be used to generate electricity. By storing the energy in strong winds, the weak-wind bevel can be bridged. The storage of the energy is achieved by the following invention, characterized in that each wind turbine has its own tower on which the machine house is mounted, the tower can be integrated as an important part of construction. In order to make optimum use of the tower, the inside or outside of the wind turbine tower ( 3 ) Weights ( 5 ) / ( 6 Installed which are attached to pull ropes. Zugseile (4) nach einer der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Zugseile (4) mit dem Gewicht (5)/(6) in unterer Position verbunden sind und durch das Aufwickeln der Zugseile (4) das Gewicht in die obere Position (5) angehoben wird.Pull ropes ( 4 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the traction cables ( 4 ) with the weight ( 5 ) / ( 6 ) are connected in the lower position and by the winding of the tension cables ( 4 ) the weight in the upper position ( 5 ) is raised. Umlenkrolle (13) nach einer der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Zugseil über die Umlenkrolle (13) bis zur Seilwinde geführt und befestigt wird.Pulley ( 13 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the pull rope over the deflection roller ( 13 ) is guided and attached to the winch. Seilwinde mit Motor (9) nach einer der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass durch den Motorantrieb die Seilwinde (9) in Gang gesetzt wird um die Zugseile (4). auf der Trommel der Seilwinde auf- oder abzuwickeln und dadurch das Gewicht (5)/(6) auf- oder ablässt.Winch with motor ( 9 ) according to one of the preceding claims, characterized in that by the motor drive the winch ( 9 ) is started around the traction cables ( 4 ). winding or unwinding on the drum of the winch and thereby reducing the weight ( 5 ) / ( 6 ) on or off. Führungsschiene (12) nach einer der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschiene (12) es ermöglicht dass das Gewicht entlang der Turmwand, auch bei gebogener Turmwand, geführt wird.Guide rail ( 12 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the guide rail ( 12 ) allows the weight to be guided along the tower wall, even with the tower wall bent. Führungsrollen (11) nach einer der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrollen (11) in den Führungsschienen (12) nach oben oder unten abrollen um dadurch den Abstand der Gewichte (5)/(6) zur Turmwand konstant halten.Guide rollers ( 11 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the guide rollers ( 11 ) in the guide rails ( 12 ) roll up or down thereby increasing the distance of the weights ( 5 ) / ( 6 ) to the tower wall.
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