DE202017006844U1

DE202017006844U1 - HUH-Energieturm

Info

Publication number: DE202017006844U1
Application number: DE202017006844.3U
Authority: DE
Original assignee: Hans Uwe Hillen
Current assignee: HILLEN, HANS-UWE, DE; WALTER, MARTINA, DE
Priority date: 2017-02-13
Filing date: 2017-02-13
Publication date: 2018-08-23
Anticipated expiration: 2027-02-14

Abstract

Der Energieturm besteht aus sechs außen stehenden Stützen, die durch Streben miteinander verbunden werden, wodurch sich eine stabile Statik ergibt. Die Gründung kann durch ein Einzelfundament, Flächenfundament oder 6 Einzelfundamente gesichert werden.

Description

Der heutige Stand der Technik geht entweder von der Nutzung der Windkraft oder der Sonnenenergie aus. Somit ist man immer auf ausreichend Wind oder Sonne zur Generierung von Energie angewiesen. Auch kann es bei großen Windkraftanlagen zu hoher Geräuschbelastung und Schlagschatten kommen.
Mit dem HUH-Energieturm entsteht eine Vorrichtung zur Energiegewinnung, die eine Generierung von Strom aus der Kombination von Sonne und Wind innerhalb einer Anlage und somit an einem Standort, zuläßt. Somit wird das Problem, dass Photovoltaikanlagen einen großen Flächenverbrauch haben, gelöst.
Der HUH-ENERGIETURM besteht aus einem selbsttragenden, sechseckigen Turmgerüst, welches auf einem geeigneten Fundament oder auch auf einem Gebäude errichtet wird. Dieses Turmgerüst (4) entsteht aus drei Bauteilen: ein tragendes senkrecht stehendes Rohr, eine Diagonalstrebe (5) und eine waagerechte Strebe (5) werden durch Schraubflansche zu einem sechseckigen Turmgerüst verbunden. So entstehen einzelne Turmsegmente, die unter Berücksichtigung der Statik bis zur gewünschten Bauhöhe aufeinander montiert werden können.
An jeder der sechs senkrecht stehenden Röhren ist eine Windleitfläche (1) befestigt, die entweder
aus zwei Photovoltaikflächen bestehen, die mit ihren Rückseiten zueinander angebracht werden, und zwar dergestalt, dass sie keilförmig zur Mittelachse des Gerüstes weisen. Dadurch entsteht ein oben und unten offener, dreieckiger Hohlraum, welcher zur Verkabelung der Photovoltaikanlage genutzt werden kann. Innerhalb dieses Hohlraums führt die an den Rückseiten der Photovoltaikflächen anfallende Wärme zu einem Kamineffekt, der kühlende Luft zuführt. Die dabei anfallende Warmluft ließe sich evtl. sogar noch zur wärmeverlustfreien Gebäudelüftung oder Ähnlichem nutzen,
oder
aus einem bifacialem Solarmodul besteht, welches von der Vor- und Rückseite die Sonnenenergie nutzen kann.
Durch die Windleitflächen, die aus Solarmodulen bestehen, kann auch bei schwachem Wind aber viel Sonne eine hohe Effizienz erzielt werden. Das Problem, dass die Anlage bei Windstille keine Energie generiert, ist damit gelöst.
Bei der Aufstellung des Turmes muss eine Mittelachse nach Nord/Süd ausgerichtet werden. Durch diese Ausrichtung ist zu jeder Tageszeit gewährleistet, dass ein Teil der Solarmodule zur Sonne steht. So entsteht ein Nachführeffekt.
Bei der herkömmlichen Verwendung von Photovoltaik ist eine hohe Spitzenleistung angestrebt, die nur zum günstigsten Einstrahlungswinkel erreicht wird. Bei der Anordnung der Photovoltaik in der Form von Windleitflächen entsteht über den Tag verteilt eine konstante Generierung von Energie. Selbst wenn keinen ausreichende Sonneneinstrahlung vorhanden ist, erfüllt die Photovoltaik noch ihren Zweck als Windleitfläche.
Die Leitflächen leiten den Wind auf einen Rotor (2), der senkrecht im Zentrum des Gerüstes steht. Er besteht aus Leichtmetall (Aluminium) und wird durch sechs Flügel gebildet, die durch waagerechte Bleche oben und unten miteinander verbunden sind. So entstehen einzelne Rotorsegmente. Sie haben einen Kraftschluss zur Rotorachse (3), welche aus einem Rohr besteht, das ca. ein Fünftel des Rotordurchmessers misst.
Der Rotor ist senkrecht stehend oben und unten gelagert (6).
Beim Betrieb entsteht an der Rotorachse der sogenannte Magnuseffekt, der den Lauf des Rotors stabilisiert und so das Problem hoher Geräuschemission löst.
Gegenüber der heutigen Technik, ist die Achse des Rotors der Träger des Rotors und oben und unten gelagert und dreht sich mit dem Rotor. Durch den hohen Durchmesser der Achse (1/5 des Rotordurchmessers) verleiht sie dem Rotor eine hohe Stabilität.
Der Durchmesser des Rotors ist kleiner als seine Höhe und gleich der Breite einer Windleitfläche. Der Gesamtdurchmesser des Turmes ergibt sich also aus der Summe der zweifachen Breite der Windleitfläche und dem Rotordurchmesser.
Werden mehrere Turmsegmente übereinander gestellt, so lassen sich auch die Rotorsegmente übereinander anbringen, somit kann unter Berücksichtigung der Statik jede Baugröße und Bauhöhe erreicht werden.
Das Drehmoment ist nicht nur abhängig vom Rotordurchmesser, sondern entsteht maßgeblich durch die Bauhöhe. Je höher der Turm (und somit auch der Rotor) ist, desto mehr Drehmoment entsteht auf der Mittelachse des Rotors. Der heutige Stand der Technik läßt dies nicht zu. Durch diese spezielle Bauweise kann der HUH-ENERGIETURM individuell an die Bedürfnisse des Nutzers und auch an die Umgebung angepasst erstellt werden.
Aus Sicherheitsgründen bleibt zwischen dem unteren Ende des Rotors und dem darunter liegenden Boden ein Abstand von ca. drei Metern. In diesem Bereich wird der Maschinen- und Schaltraum eingerichtet (mit mechanischem Generator, Wechselrichter / Netzanbindung bzw. Batteriespeicher). Hier ist ausreichend Platz vorhanden und einfacher Zugang möglich. Die Last der Installation befindet sich im Sinne der Gewichtsverteilung günstig am Fuß des Turms; es muss kein Maschinenhaus auf den Turm gehoben werden, und im Brandfall befindet sich die Brandlast in einer für die Feuerwehr leicht zu erreichenden Höhe. Ein Abbrennen des HUH-ENERGIETURM ist aufgrund der Art des verwendeten Materials (Aluminium) nahezu nicht möglich.
Das Dach des Turms schützt das oberste Lager und kann variabel gestaltet werden. Es kann als Antennenstandort, als Mast für eine Überlandleitung oder auch als Aussichtsplattform genutzt werden. Nach aktuellem Stand der Technik wurden diese Möglichkeiten noch nicht in Betracht gezogen, mit dem HUH-ENERGIETURM erschließen sich aber vielfältige Möglichkeiten der weiteren Nutzung.
Da der HUH-ENERGIETURM durch seine Bauweise als geschlossene Fläche erscheint, wird ein Durchfliegen von Vögeln verhindert.
Ebenso wirft der Turm nur einen Schatten wie jedes andere Gebäude mit identischen Abmessungen; der sogenannte Schlagschatten (Discoeffekt) entsteht nicht.
Aufgrund der Tatsache, dass der Durchmesser des Rotors kleiner als seine Bauhöhe ist, fällt die Geräuschemission gering aus. Dies wird außerdem begünstigt durch die Verschränkung der einzelnen Flügel gegenüber der Rotorachse innerhalb der Rotorsegmente. Die Windleitfläche steht genau senkrecht, durch diese Anordnung durchschneidet der einzelne Flügel den Luftstrom an der Windleitfläche nahezu geräuschlos.
Nach heutigem Stand der Technik stehen die Flügel immer genau senkrecht gegenüber der Achse, wodurch eine höhere Geräuschemission entsteht, als bei dem HUH-ENERGIETURM.
Bezugszeichenliste

1): Solarmodule als Windleitflächen
2): Rotor
3): Rotorachse
4): Turm
5): Abstrebung
6): Lagerung

Claims

Der Energieturm besteht aus sechs außen stehenden Stützen, die durch Streben miteinander verbunden werden, wodurch sich eine stabile Statik ergibt. Die Gründung kann durch ein Einzelfundament, Flächenfundament oder 6 Einzelfundamente gesichert werden.
Der Energieturm hat einen sechseckigen Grundriss, davon muss eine Mittelachse Nord/Süd ausgerichtet sein. Durch diese Ausrichtung entsteht an den Windleitflächen, die aus Solarmodule bestehen, ein Nachführeffekt, der es zulässt, eine Stromleistung von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang zu nutzen.
Die Anbringung der Solarmodule, die zur Mitte ausgerichtet sind, werden innerhalb des sechseckigen Turmes angebracht. Der Windrotor hängt, oben und unten gelagert, mit Abstand zu den Modulen, im Zentrum des sechseckigen Turmes. Dadurch werden die Solarmodule gleichzeitig Windleitflächen. Ab einer gewissen Bauhöhe, ist eine Zwischenlagerung (Stützlagerung) des Windrotors erforderlich.
Die Rotorachse besteht aus einem Rohr, welches ca. 1/5 des Durchmessers des Rotors hat. Der Gesamtdurchmesser des Turmes ergibt sich aus 2-mal Windleitfläche und 1-mal Rotordurchmesser. Die sechs Rotorflügel plus Mittelachse und die Windleitflächen sorgen dafür, dass kein Schlagschatten bei Sonnenstrahlung entstehen kann und der Vogelwelt keinen Anlass zum Durchflug gibt.
Der Rotor besteht aus einzelnen Segmenten, die um eine senkrecht stehende Rohrachse angebracht sind und einen Kraftschluss zur Rohrachse haben. Das einzelne Segment besteht aus sechs gewölbten Flügeln, die auf einem runden Verbindungsblech befestigt sind, was in der Mitte eine entsprechende Öffnung für die Rohrachse hat. Die einzelnen Flügel, die senkrecht stehen, werden mit den Profilblechen zum Verbindungsblech verbunden. Damit die Wölbung stabilisiert wird, haben sie noch zusätzlich Profile, die eingenietet werden. Weil der Rotor einen geringeren Durchmesser gegenüber der Bauhöhe hat, entsteht außerhalb eine geringere Umfangsgeschwindigkeit gegenüber herkömmlichen Flügeln mit einem großen Durchmesser. Die Schallimmission wird dadurch deutlich gesenkt.
Der Generator, das Getriebe sowie die Schalteinrichtung sind unten angebracht. Die Gewichtsverteilung ist dadurch günstiger.