DE202018005659U1

DE202018005659U1 - Windenergieanlage mit thermo-mechanischem Energiespeicher- und Energiewandlersystem zum klimaneutralen, umweltfreundlichen und energieautarken Betrieb einer Saunaanlage

Info

Publication number: DE202018005659U1
Application number: DE202018005659.6U
Authority: DE
Original assignee: Universitaet Stuttgart
Current assignee: Universitaet Stuttgart
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2018-12-03
Publication date: 2019-02-06
Anticipated expiration: 2028-12-04

Abstract

Windenergieanlage mit thermo-mechanischem Energiespeicher- und Energiewandlersystem zum klimaneutralen, umweltfreundlichen und energieautarken Betrieb einer Saunaanlage, dadurch gekennzeichnet, dass
1.1 das Windrad (1) mit einem mechanischen Energiespeicher (6), ausgeführt als Schwungradspeicher, in Triebverbindung steht;
1.2 der mechanische Energiespeicher (6) wiederum mit einem elektrischen Generator (7) in Triebverbindung steht;
1.3 der elektrische Generator (7) alle technischen Hilfskomponenten mit Strombedarf (bspw. Beleuchtung, Steuerung, Gebläse) mit elektrischer Energie versorgt;
1.4 der elektrische Generator (7) eine elektro-thermische Wandlereinheit (8) mit elektrischer Energie versorgt;
1.5 die elektro-thermische Wandlereinheit (8) elektrische Energie in thermische Energie wandelt und dadurch einen thermischen Energiespeicher (11) belädt;
1.7 der thermische Energiespeicher (11) eine Saunaanlage (15) mit thermischer Energie versorgt;
1.8 der thermische Energiespeicher (11) eine Wärmekraftmaschine (17) mit thermischer Energie antreibt;
1.9 die Wärmekraftmaschine (17) mit dem mechanischen Energiespeicher (6) in Triebverbindung steht.

Description

Der energieintensive Betrieb herkömmlicher Saunaanlagen durch direkte Verfeuerung von Holz oder Gas oder durch Nutzung von Strom aus dem Stromnetz aus fossilen Kraftwerken belastet das Klima und die Umwelt durch Ausstoß von Treibhausgasen und Schadstoffen. Die vorliegende Erfindung löst dieses ökologische Problem durch Kopplung einer Windenergieanlage mit einem thermo-mechanischem Energiespeicher- und Energiewandlersystem zum Betrieb einer Saunaanlage mit den in Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen.
Stand der Technik
Der Betrieb herkömmlicher Saunaanlagen, welche mit Energie aus Holz, Gas oder elektrischem Strom aus dem Stromnetz versorgt werden, ist bereits seit langem Stand der Technik. Der Betrieb erfordert hohe Energiemengen in Form von Wärme und Dampf. Des Weiteren ist die Bereitstellung der Wärme mit hoher Leistung erforderlich um kurze Aufheizzeiten und dynamische Temperaturwechsel zu ermöglichen. Die direkte Verfeuerung von Holz oder Gas oder die Verwendung von Strom aus dem Stromnetz aus Kohle-, Gas- oder Öl-Kraftwerken belastet das Klima und die Umwelt durch Ausstoß von Treibhausgasen und Schadstoffen. Schlussendlich ist saunieren klima- und umweltschädlich.
Ein Ansatz zur Entschärfung dieses ökologischen Problems besteht in der Reduktion des Energiebedarfs der Saunaanlage durch Steigerung der Energieeffizienz. Die Energieeffizienz von Saunaanlagen kann zum einen durch Verbesserung der Dämmung gesteigert werden, was bereits in mehreren Patenten erwähnt wurde. Zum anderen kann die Energieeffizienz durch Weiterentwicklung der Saunaöfen gesteigert werden. Im Patent DE4217072A1 wird die Erfindung eines elektrischen Saunaofens mit einer wärmespeichernden Steinkammer mit zusätzlichem Phasenwechselmaterial zur Erhitzung eines Saunaraumes bzw. zur Erzeugung eines Dampfbades durch Aufgießen von Wasser vorgestellt. Die Erfindung DE102008050625A1 umfasst eine Saunakabine mit induktiver Raumluftheizung. Im Patent DE202012101501U1 ist ein geschlossener Wärmespeicher aus Gestein beschrieben, der im Betrieb geöffnet und zum Aufguss genutzt wird. Dadurch erfolgt die Aufheizung der Aufgusssteine unabhängig von der Raumbeheizung und erreicht damit eine höhere Effizienz und Regelbarkeit. Den genannten Patententen ist gemein, dass sie den Energiebedarf der Saunaanlagen reduzieren; den verbleibenden Energiebedarf aber weiterhin über Strom aus dem Stromnetz decken. Solange der Strom aus dem Stromnetz überwiegend in fossilen Kraftwerken erzeugt wird, löst dieser Ansatz das ökologische Problem nicht.
Ein Ansatz zur Lösung des ökologischen Problems besteht in der ausschließlichen Bereitstellung der benötigten Energie aus erneuerbaren und umweltfreundlichen Energiequellen. Auf diese Weise wird der Ausstoß von Treibhausgasen und Schadstoffen vollständig vermieden.
Aktuell wird nur ein kleiner Anteil des Stroms aus dem Stromnetz aus erneuerbaren Energiequellen erzeugt. Langfristig könnte der Strom aus dem Stromnetz ausschließlich aus erneuerbaren Energiequellen erzeugt werden. Dann wäre der Betrieb einer herkömmlichen Saunaanlage mit Strom aus dem Stromnetz klimaneutral und umweltfreundlich. Der Prozess der Energiewende von der Stromerzeugung aus fossilen Energieträgern hin zur ausschließlichen Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen ist jedoch ein jahrzehntelanger und ungewisser Prozess. Mittelfristig ist daher ein energieautarker Betrieb der Saunaanlagen erforderlich, indem die benötigte Energie aus lokalen erneuerbaren Energiequellen am Standort der Saunaanlage erzeugt wird.
Die Verfügbarkeit der verschiedenen erneuerbaren Energiequellen hängt jedoch wesentlich vom Standort ab. In den klassischen Saunaregionen (Skandinavien und Baltikum) ist eine gute Verfügbarkeit von Windenergie gegeben. Auch in großen Teilen Deutschlands ist eine gute Verfügbarkeit von Windenergie gegeben. In den Küstenregionen wird die Windenergie schon seit langer Zeit genutzt. Bereits vor Jahrhunderten wurden Windmühlen errichtet um Getreide zu mahlen, während heute moderne Windenergieanlagen zur Stromerzeugung installiert werden. Allerdings weist die Windenergie in besonderem Maße eine zeitlich stark schwankende Verfügbarkeit auf. Die schwankende Verfügbarkeit macht Energiespeicher erforderlich um die aus Wind erzeugte Energie im allgemein zeitlich versetzten Betrieb der Saunaanlagen nutzen zu können.
Hinsichtlich der Nutzung von Windenergie zum Betrieb von Saunaanlagen sind bisher keine Patente bekannt. Allerdings existieren Patente welche die Nutzung von Solarenergie zum Betrieb von Saunaanlagen beschreiben. In dem Patent DE29800716U wird eine Vorwärmung der Saunakabine mittels direkter Sonneneinstrahlung durch große Fenster oder solar beheizte Wandelemente vorgestellt. Dies reduziert den Bedarf für Strom aus dem Stromnetz, ermöglicht jedoch keinen Betrieb aus ausschließlich erneuerbaren Energiequellen. In den Patenten EP000000114977A1 und US000004739763A wird der Betrieb einer Niedertemperatursauna ähnlich eines Gewächshauses ohne Stromanschluss beschrieben. Im ersten Patent wird die Sauna mobil als Anhänger ausgeführt, welche nach der Sonne ausgerichtet werden kann. Das zweite Patent beschreibt eine tragbare Plexiglaskuppel. Die Erfindungen erlauben jedoch keinen Saunabetrieb mit Temperaturen bis 100°C und ermöglichen auch keinen Aufguss zur Befeuchtung der Luft. Im Patent DE102007047567A1 wird eine Saunaanlage beschrieben, welche ausschließlich mit Solarenergie betrieben wird. Die Energie wird mit Solarkollektoren erzeugt und in einem Warmwasserspeicher außerhalb der Saunaanlage gespeichert. Der Warmwasserspeicher ist an beheizte Wandelemente bzw. Sitzflächen in der Saunaanlage angeschlossen. Damit lassen sich jedoch nur Maximaltemperaturen von unter 95 °C, im Mittel eher 70 °C, erreichen. Weiterhin ist wegen der geringen Temperaturdifferenz zwischen Speichermedium und Saunaluft von einer geringen thermischen Heizleistung auszugehen. Ferner führt die externe Aufstellung des Speichers zu erhöhten Wärmeverlusten. Zudem ist keine Dampferzeugung vorgesehen. Zusammengefasst ist der klassische Betrieb einer Saunaanlage (,finnische‘ Sauna) nicht möglich. Den genannten Patenten ist gemein dass sie als erneuerbare Energiequelle nicht Windsondern Solarenergie nutzen. Zudem ist davon auszugehen, dass sich mit den beschriebenen Konzepten die gewünschte Zieltemperatur von bis zu 100°C nicht erreichen lässt. Zum anderen ist auch kein Aufguss möglich.
In einer laufenden Patentanmeldung von einem der hier genannten Erfinder (Herr Julian Vogel, Aktenzeichen: 10 2017 120 293.5 „Energieautarke Dampfbadsauna“) wurde bereits eine Dampfbadsaunaanlage mit einer Verdampfungseinrichtung angemeldet. Hinsichtlich der erneuerbaren Energiequellen kann sowohl Wind- als auch Solarenergie genutzt werden. Die erneuerbare Energie wird in einem Wärmespeicher mit Phasenwechselmaterial gespeichert. Diese Erfindung ist geeignet, um ein Dampfbad bei niedriger Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit zu erzeugen. Sie ist jedoch ebenfalls ungeeignet, eine ,finnische Sauna‘ mit hoher Temperatur bis 100°C zu betreiben.
Wie bereits ausgeführt, sind hinsichtlich der Nutzung von Windenergie zum Betrieb von Saunaanlagen bisher keine Patente bekannt. Allerdings wird die Speicherung von Windenergie in der wissenschaftlichen Literatur bereits seit längerem diskutiert. Beispielsweise werden in „Lee Wai Chong et al.: Hybrid energy storage systems and control strategies for stand-alone renewable energy power systems, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2016“ diverse hybride Energiespeichersysteme zur Speicherung von erneuerbarer Energie mit und ohne Netzanbindung diskutiert. Die diskutierten hybriden Energiespeichersysteme beinhalten alle als wesentliche Energiespeicherkomponente einen Batteriespeicher. In dem Patent JP002010071159A wird eine Erfindung zur Glättung von Strom aus Windenergie mittels Batteriespeicher vorgestellt. Die genannte Arbeiten sowie das Patent JP002010071159A legen ihren Fokus auf den Ausgleich von kleineren Fluktuation von Windenergie über kurze Zeiträume (Millisekunden bis Minuten). Für dieses technische Problem stellen Batteriespeicher eine mögliche Lösung dar. Lässt man die Herstellung der Batteriespeicher unberücksichtigt, so wäre ein klimaneutraler Betrieb einer Sauna mit Windenergie und Batteriespeichersystem prinzipiell denkbar. Für einen energieautarken sowie umweltfreundlichen Betrieb einer Sauna mit Windenergie sind Batteriespeicher jedoch nicht geeignet. Zum einen müssen hierzu Fluktuationen der Windenergie über größere Zeiträume (Stunden bis Tage/Wochen) mittels der Speicher ausgeglichen werden, was deutlich höhere Speicherkapazitäten erfordert. Zum anderen sind Batteriespeicher im jetzigen Stand weder nachhaltig noch umweltfreundlich. Zusätzlich sind Batteriespeicher im Verhältnis zu anderen Energiespeichertechnologien kostenintensiv. Für den klimaneutralen, umweltfreundlichen und energieautarken Betrieb einer Sauna mit Windenergie sind daher andere Energiespeichertechnologien wie bspw. thermische Energiespeicher (Wärmespeicher) zielführender.
Ein Allzweckwärmespeicher zur Speicherung von Strom und Wärme, welcher ohne Batteriespeicher auskommt, wird in DE102008060750A1 beschrieben. Die Speicherung der Energie erfolgt in Form von Wärme in einem Feststoffspeicher mit integrierten Verdampferrohren zur Dampferzeugung während der Speicherentladung. Der Dampf soll entweder zur Wärmeversorgung in Fernwärmenetzen eingesetzt werden oder über einen angeschlossenen Dampfkraftprozess wieder in Strom gewandelt werden. Gegenstand des Patents ist die kontrollierte Verdampfung des Kondensats im Feststoffspeicher. Das genannte Patent steht daher nicht in Konkurrenz zur vorliegenden Erfindung. Ferner legt das Patent den Fokus auf wesentlich größere Kapazitäten und Leistungen, für welche eine Rückverstromung der gespeicherten thermischen Energie mittels Dampfkraftprozess erst wirtschaftlich und effizient gestaltet werden kann.
Die Kopplung von Windenergieanlagen mit thermischen Energiespeichern wurde bereits in „Okazaki, Toru et al.: Concept study of wind power utilizing direct thermal energy conversion and thermal energy storage, Renewable Energy, 2015“ beschrieben. In der Arbeit konnte gezeigt werden, dass die direkte Wandlung von Windenergie in thermische Energie mit anschließender Speicherung ab Speicherdauern über einem Tag wirtschaftlicher gegenüber Batteriespeichersystemen ist. In diesem Zusammenhang steht auch das Patent DE102007060477A1 , welches sich mit der direkten Wärmeerzeugung aus Windenergie im Kopf einer Windenergieanlage befasst. Dazu wird ein sogenannter Retarder eingesetzt, welcher den elektrischen Generator ersetzt. Dies ergibt einige Vorteile für die Gestaltung sowie den Betrieb der Windenergieanlage. Allerdings wurden Retarder bisher nur für kleinskalige Fahrzeugbremsanlagen und nicht für großskalige Windenergieanlagen technisch realisiert. Des Weiteren zielt das Patent auf die unmittelbare Versorgung von Wohnanlagen mittels Fernwärme und beinhaltet keine Integration eines Energiespeichers. Vor dem Anwendungshintergrund werden mit dem Retarder zudem nur relativ niedrige Temperaturen angestrebt. Die mögliche Energiespeicherdichte bzw. Kapazität von sensiblen Wärmespeichern wäre daher aufgrund des geringen Temperaturhubs gering. Ebenfalls mit der direkten Wärmeerzeugung in Windenergieanlagen mittels Retarder befassen sich die Patente US020120001436A1 und W0002012003021A1 . Allerdings zielen die Patente auf die direkte anschließende Verstromung der thermischen Energie mittels Rankine-Prozess ab. Die Patente beinhalten keine Speicherung der thermischen Energie. Aufgrund der zu erwartenden relativ niedrigen Temperaturen ist zudem von einem geringeren Wirkungsgrad der Stromerzeugung gegenüber der direkten Stromerzeugung mittels Generator in der Windenergieanlage auszugehen. Die genannten Patente stellen eine mögliche Teillösung für den klimaneutralen, umweltfreundlichen und energieautarken Betrieb einer Sauna dar, allerdings mit der wesentlichen Beschränkung auf niedrige Speichertemperaturen.
Die kompakte Integration von Windenergieanlage, Energiespeicher- und Energiewandlersystem sowie der Sauna, wird durch die Erfindung mit den in Schutzanspruch 37 ausgeführten Merkmalen realisiert. Dies beinhaltet die Integration der drei Systeme in ein Gebäude in der Bauart ähnlich einer historischen Windmühle. Die Idee eine Luxuswohnung in ein Gebäude ähnlich einer historischen Windmühle zu integrieren wurde in der Fernsehserie „4 Flügel, Bad und Küche“ von Kabel 1 vorgestellt. Allerdings sind die scheinbaren Windräder fest montierte Photovoltaikmodule, welche sich nicht rotieren lassen und folglich keinen Strom aus Windenergie erzeugen. Die Serie beinhaltet auch nicht die Idee eine Sauna in ein Windmühlengebäude zu integrieren. Ebenso wenig wird die Idee beschrieben mit der Windenergie der Windmühle eine Sauna zu betreiben. Eine Windenergieanlage im Stil einer historischen Windmühle zu errichten, jedoch mit einer moderneren Windanalagentechnik auszustatten wurde im Jahr 2005 von der Schiedamer Brennerei „Nolet Distillery“ in Holland realisiert. Die Windenergieanlage erzeugt Strom der in der benachbarten Brennerei verwendet wird. Eine Energiespeicherung ist nicht implementiert. Zudem wird der Strom nicht zum Betrieb einer Saunaanlage verwendet.
Aufgabe
Der im Schutzanspruch 1 angegeben Erfindung liegt das Problem zugrunde, den klimaneutralen, umweltfreundlichen und energieautarken Betrieb einer Saunaanlage mittels Windenergie so zu realisieren, dass 1. ein zeitlicher Versatz zwischen Verfügbarkeit von Windenergie und Betrieb der Saunaanlage ermöglicht wird, 2. die Saunaanlage im Betrieb mit ausreichender Heizleistung versorgt wird, 3. die Saunaanlage mit Temperaturen bis 100°C betrieben werden kann, 4. eine Befeuchtung der Saunaluft möglich ist, 5. das System energieautark ist und neben der Windenergie keine weiteren Energiequellen benötigt, 6. dauerhaft bzw. kontinuierlich Strom generiert wird.
Dieses Problem wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst, indem eine Windenergieanlage an einen mechanischen Energiespeicher, ausgeführt als Schwungradspeicher, angeschlossen ist. Bei Auftreten von Wind, lädt die Windenergieanlage den mechanischen Energiespeicher. Der mechanische Energiespeicher wiederum ist an einen elektrischen Generator angeschlossen. Hat der mechanische Energiespeicher seinen maximalen Ladezustand erreicht und wird dem mechanischen Energiespeicher weiter Energie aus der Windenergieanlage zugeführt, überträgt der mechanische Energiespeicher diese überschüssige mechanische Energie an den elektrischen Generator. Der elektrische Generator wandelt die aus dem mechanischen Energiespeicher zugeführte mechanische Energie in elektrische Energie um. Die elektrische Energie wird zur Versorgung aller technischen Hilfskomponenten mit Strombedarf (Beleuchtung, Steuerung, Gebläse etc.) eingesetzt. Übersteigt die erzeugte elektrische Energiemenge den Strombedarf der Hilfskomponenten, so wird die überschüssige elektrische Energie mittels einer elektro-thermischen Wandlereinheit in thermische Energie auf hohem Temperaturniveau (T > 150°C) gewandelt. Die thermische Energie wird einem thermischen Energiespeicher zur Beladung zugeführt. Zum Betrieb der Saunaanlage wird dem thermischen Energiespeicher thermische Energie entnommen und der Saunaanlage zugeführt. Die thermische Energie wird der Saunaanlage so zugeführt, dass ein Teil der thermischen Energie der Raumluft der Saunaanlage zugeführt wird, während ein anderer Teil der thermischen Energie einer Verdampfereinheit der Saunaanlage zugeführt wird. Die Verdampfereinheit erzeugt mittels der zugeführten thermischen Energie Dampf zur Befeuchtung der Raumluft der Saunaanlage. Nähert sich der Ladezustand des mechanischen Energiespeichers seinen minimalen Ladezustand, wird dem thermischen Energiespeicher thermische Energie entnommen und einer Wärmekraftmaschine zugeführt. Die Wärmekraftmaschine wandelt einen Teil der zugeführten thermischen Energie in mechanische Energie. Diese mechanische Energie wird dem mechanischen Energiespeicher zugeführt um ein Unterschreiten eines minimalen Ladezustands des mechanischen Energiespeichers zu unterbinden.
Der im Schutzanspruch 1 angegeben Erfindung liegt ferner das Problem zugrunde, den Betrieb einer Saunaanlage mittels Windenergie so zu realisieren, dass das System als kompakte integrierte Einheit ausgeführt ist.
Dieses Problem wird mit den in Schutzanspruch 37 aufgeführten Merkmalen gelöst, indem die Windenergieanlage als Gebäude ähnlich einer historischen Windmühle ausgeführt ist, in welchem alle Komponenten gemäß der in Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale der Erfindung integriert sind.
Der im Schutzanspruch 1 angegeben Erfindung liegt ferner das Problem zugrunde, den Betrieb einer Saunaanlage mittels Windenergie so zu realisieren, dass durch das System das subjektive Erlebnisempfinden der Nutzer der Saunaanlage positiv beeinflusst wird.
Dieses Problem wird mit den in Schutzansprüchen 3, 11, 12, 37 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Ausführung
Die Ausführung der Erfindung wird anhand der 1 erläutert. Die Bezeichnungen der in 1 nummerierten Komponenten sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst.
Die Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage ist als Gebäude im Stil einer historischen Windmühle mit umlaufendem Balkon ausgeführt. Alle Komponenten sind im Gebäude bzw. unterhalb des Gebäudes integriert. Als Gebäude kann entweder eine bestehende historische Windmühlen umgebaut oder ein neues Gebäude im Stil einer historischen Windmühle errichtet werden. Ein möglicher Aufstellungsort wäre bspw. Kuressaare auf der estnischen Ostseeinsel Saaremaa. Diese Insel ist sowohl für ihre historischen Windmühlen als auch für ihre Sauna- und Wellnesseinrichtungen bekannt (auch als „Spa-remaa“ bezeichnet).
Die Energiebereitstellung erfolgt mittels einer Windenergieanlage. Das Windrad (1) ist ähnlich einem Windrad einer historischen Windmühle mit vier Windflügeln ausgeführt. Um sowohl einen hohen aerodynamischen Wirkungsgrad zu erzielen als auch das historische Erscheinungsbild der Windflügel zu erhalten, werden Bilausche Ventikanten als Windflügel eingesetzt. Das Windrad (1) wird in einer um die Vertikalachse schwenkbaren Kuppel (2) gelagert. Dadurch ist es möglich, dass Windrad (1) entsprechend der veränderlichen Windrichtung auszurichten. Die Ausrichtung erfolgt vorzugsweise automatisiert mittels Windmesstechnik und elektrischen Motoren zu jeder Tages- und Nachtzeit. Aus sicherheitstechnischen Gründen, sollte mit der schwenkbaren Kuppel (2) auch eine Absperrung rotieren, um den Schutz von Personen bzw. Saunagästen, welche sich möglicherweise auf dem umlaufenden Balkon (22) aufhalten, zu gewährleisten. Die vom Windrad (1) aus dem Wind gewonnene mechanische Energie (Rotationsenergie) wird mittels eines schaltbaren Getriebes (3) auf die vertikale Hauptwelle (4) übertragen. Die vertikale Hauptwelle (4) ist möglichst reibungsarm zu lagern und vorzugsweise, ähnlich der historischen Ausführung, aus Holz zu realisieren. Ferner erstreckt sich die vertikale Hauptwelle (4) durch das gesamte Gebäude.
Zur Energiespeicherung und Energiewandlung wird die Rotationsenergie von der vertikalen Hauptwelle (4) mittels einer schaltbaren elektro-magnetischen Kupplung (5) auf den mechanischen Energiespeicher (6) übertragen. Der mechanische Energiespeicher (6) ist vorzugsweise als Schwungradspeicher auszuführen. Der Schwungradspeicher (6) hat die Aufgabe einen Teil der Windenergie zu speichern und Schwankungen der Windleistung auszugleichen. Der Schwungradspeicher (6) ist unterhalb des Erdgeschossbodens im Kellerraum oder Fundament des Gebäudes integriert. Durch die kontaktlose Kraft- bzw. Drehmomentübertragung mittels der elektro-mägnetischen Kupplung (5) kann das Schwungrad des Schwungradspeichers (6) in einem hermetisch geschlossenen Ringbehälter gelagert sein. Dies erlaubt die Reduktion der Verluste indem der Luftdruck im Ringbehälter durch eine Vakuumpumpe reduziert wird oder die Luft im Ringbehälter durch ein reibungsärmeres Gas (bspw. Helium) ersetzt wird. Der Durchmesser des Schwungradspeichers (6) entspricht in etwa dem Durchmesser des Gebäudes und liegt in der Größenordnung von 10 m. Dies erlaubt eine geringere Drehzahl bzw. Umfangsgeschwindigkeit bei gleicher Energiespeicherkapazität des Schwungradspeichers (6) und damit eine weitere Reduktion der Verluste aufgrund von Luft- bzw. Gasreibung. Ferner können durch die geringere Drehzahl eventuell Vibrationen besser vermieden und die Sicherheit des Schwungradspeichers (6) erhöht werden. Aufgrund des, im Vergleich zu konventionellen Schwungrädern, großen Durchmessers des Schwungradspeichers (6) lässt sich trotz geringer Drehzahl eine hohe Energiespeicherkapazität erreichen. Wie die vertikale Hauptwelle (4) ist auch das Schwungrad reibungsarm zu lagern.
Der Schwungradspeicher (6) ist wiederum an einen elektrischen Generator (7) zur Stromerzeugung angebunden. Die Anbindung erfolgt entweder durch direkte Kupplung innerhalb des Ringbehälters oder ebenfalls durch eine kontaktlose elektro-mechanische Kupplung. Ein Teil des generierten Stroms versorgt die elektro-mechanische Kupplung (5) zur Übertragung der Rotationsenergie von der vertikalen Hauptachse (4) auf den Schwungradspeicher (6). Ein weiterer Teil dient der Grundversorgung des Gebäudes mit Strom; bspw. zur Innenraumbeleuchtung und gegebenenfalls der Versorgung von elektronischen Kleingeräten (Fernseher, Audioanlage etc.). Noch ein weiterer Teil versorgt die technischen Hilfskomponenten wie bspw. die Gebläse (9) und (12). Im Betrieb sollte der Schwungradspeicher (6) immer in Rotationsbewegung gehalten werden um eine durchgängige Versorgung des Gebäudes mit elektrischer Energie bzw. Strom zu gewährleisten. Hat der Schwungradspeicher (6) die maximale Drehzahl erreicht, wird die von der horizontalen Hauptwelle (4) zugeführte überschüssige Rotationsenergie vollständig über den Schwungradspeicher (6) auf den elektrischen Generator (7) übertragen und in Strom gewandelt. Übersteigt die generierte elektrische Leistung den Bedarf der elektro-magnetischen Kupplung (5) der horizontalen Hauptachse (4) sowie der Grundversorgung des Gebäudes und der technischen Hilfskomponenten, so wird der Überschussstrom zur Beladung des thermischen Energiespeichers (11) genutzt. Das Gesamtsystem ist so auszulegen, dass der Großteil der Windenergie als Überschussstrom zur Beladung des thermischen Energiespeichers (11) anfällt, d.h. der Schwungradspeicher (6) darf in seiner Kapazität im Verhältnis zur Leistung der Windenergieanlage nicht zu groß ausgelegt werden.
Der thermische Energiespeicher (11) ist als Hochtemperatur-Regeneratorspeicher ausgeführt und damit im Vergleich zum Schwungradspeicher (6) durch eine hohe volumetrische Energiespeicherdichte bzw. hohe Speicherkapazität charakterisiert. Ferner ist der thermische Energiespeicher bzw. Regeneratorspeicher (11) mit einem Ein- und einem Auslass für das Wärmeträgerfluid ausgeführt, was eine Be- und Entladung bei ähnlich hohen Temperaturen erlaubt. Der Regeneratorspeicher (11) ist sinnvollerweise als Feststoff-Regeneratorspeicher auszuführen und als Wärmeträgerfluid Luft einzusetzen. Der Regeneratorspeicher (11) ist räumlich unterhalb des Schwungradspeichers (6) angeordnet und entspricht im Horizontalschnitt in etwa dem Umfang des Gebäudes. Um einen guten Regeneratoreffekt (scharfe Temperaturfront) zu erzielen, wird das Wärmeträgerfluid (Luft) durch vertikale Einbauten im Regeneratorspeicher (11) spiralförmig durch den Speicher geführt. Zur Steigerung des thermischen Wirkungsgrads, d.h. zur Reduktion der Wärmeverluste befindet sich der Hochtemperatureinlass bzw. -auslass im Zentrum des Regeneratorspeichers (11). Zur thermischen Beladung des Regeneratorspeichers (11) wird das Wärmeträgerfluid (Luft) mittels eines elektrischen Lufterhitzers (8) auf eine Temperatur im Bereich von 300-500°C aufgeheizt und mittels eines Gebläses (9) über eine umlaufende Rohrstrecke bzw. einen Luftkreislauf (10) zum Hochtemperatureinlass durch den Regeneratorspeichers (11) gefördert. Die heiße Luft überträgt die thermische Energie auf den Regeneratorspeicher (11) und strömt am Niedertemperaturauslass aus. Die am Auslass ausströmende Luft wird im Kreis geführt und wieder dem elektrischen Lufterhitzer (8) zugeführt. Damit lässt sich eventuell nicht übertragende thermische Energie rückführen und der Beladungswirkungsgrad steigern. Der thermische Energiespeicher (11) speichert die gesamte thermische Energie die für den Betrieb der Saunaanlage (15) erforderlich ist. Dies beinhaltet die thermische Energie zur Aufheizung der Saunaluft sowie zur Dampferzeugung zur Befeuchtung der Saunaluft. Möglich ist auch einen Teil der thermischen Energie zur Raumheizung in weiteren Räumen des Gebäudes und mittels eines (Fern-)Wärmenetzes in anderen (Nachbar-)Gebäuden einzusetzen. Ferner ist es denkbar, gegebenenfalls einen Teil der thermischen Energie für Back- und Kocheinrichtungen zu verwenden. Der thermische Energiespeicher ist mit einer guten thermischen Isolierung zu versehen.
Zur Saunabeheizung, wird der Luftkreislauf (10) des Regeneratorspeichers (11) verwendet. Liegt im Moment des Betriebs der Saunaanlage (15) nicht ausreichend oder keine Windenergie vor, so erfolgt eine Umkehrung der Strömungsrichtung der Luft im Luftkreislauf (10) mittels des Gebläses (12), sodass die am Niedertemperatureinlass des Regeneratorspeichers (11) einströmende Luft sich bis zum Hochtemperaturauslass auf 200-400°C erhitzt. Die erhitzte Luft wird der Saunaanlage (15) über den Luftkreislauf (10) von unten über Heißlufteinlässe (14) zugeführt. Die Heißlufteinlässe (14) sind in der Saunaanlage (15) ähnlich konventionellen Saunaöfen ausgeführt und mit Gestein befüllt. Die einströmende Luft erhitzt das Gestein und verdrängt anschließend die Kaltluft in der Saunaanalage (15). Die verdrängte Kaltluft der Saunaanlage (15) wird zum Teil dem Luftkreislauf (1) zugeführt um mögliche Restwärme zu nutzen. Ein weiterer Teil wird als Frischluft aus der Umgebung durch einen Frischlufteinlass (13) entnommen um gute Luftqualität in der Saunaanlage (15) zu gewährleisten. Ist im Moment des Betriebs der Sauna ausreichend Windenergie verfügbar, wird die Windenergie durch Wandlung via Schwungradspeicher (6), elektrischem Generator (7) und elektrischem Lufterhitzer (8) direkt dem Luftkreislauf (10) zugeführt. Die Zuführung der Heißluft in die Saunaanlage (15) erfolgt wie zuvor beschrieben, jedoch unter Umgehung des Regeneratorspeichers (11). Alle Rohrleitungen des Luftkreislaufs (10) sind mit einer guten thermischen Isolierung zu versehen.
Zur Dampfbereitstellung wird wie im vorangegangen Absatz beschrieben die Heißluft der Saunaanlage (15) über Heißlufteinlässe (14) zugeführt, welche ähnlich konventionellen Saunaöfen ausgeführt und mit Gestein befüllt sind. Während dem Aufheizvorgang der Sauna, wird das Gestein durch die Heißluft auf eine Temperatur oberhalb 150°C aufgeheizt. Das heiße Gestein kann im Saunabetrieb wie in der konventionellen Sauna mittels Aufguss zur Dampferzeugung verwendet werden.
Um eine dauerhafte bzw. kontinuierliche Stromversorgung zu gewährleisten, ist sicherzustellen, dass der Schwungradspeicher (6) eine minimale Drehzahl nicht unterschreitet. Falls phasenweise nicht ausreichend Windenergie bereitsteht, muss ein Teil der zuvor in thermische Energie gewandelten und im Regeneratorspeicher (11) gespeicherten Windenergie über eine Heißluftentnahme (16) einer Wärmekraftmaschine (17) (bspw. ein Stirlingmotor) zugeführt und wieder in mechanische Energie rückgewandelt werden. Die erzeugte mechanische Energie wird dem Schwungradspeicher (11) zugeführt. Alternativ kann als Wärmekraftmaschine (17) auch eine Dampfmaschine oder ein Dampfmotor zum Einsatz kommen, wobei der Dampf mittels der Heißluft aus dem Regeneratorspeicher (11) erzeugt werden muss.
Als zusätzliche Einrichtung könnten schwenkbare Photovoltaik-Module (18) an der Außenseite der Windmühle oberhalb des umlaufenden Balkons (22) installiert werden. Die Photovoltaik-Module (18) sind vertikal ausgerichtet und in umlaufenden Schienen gelagert, sodass die Module der Sonne mittels elektrischer Motoren nachgeführt werden können. Die Photovoltaik-Module erlauben neben der Nutzung der Windenergie auch die Nutzung von Solarenergie an sonnigen Tagen. Der mittels der Photovoltaik-Module (18) generierte Strom kann direkt dem elektrischen Lufterhitzer (8) zum Beladen des Regeneratorspeichers (11) zugeführt werden. Als weitere zusätzliche Einrichtung kann das Gebäude im obersten Stockwerk unterhalb der schwenkbaren Kuppel (2) einen Wasserspeicher (19) beinhalten. Das Wasser dient einerseits zur Wasserversorgung im Gebäude (Saunaaufguss, Dusche, Bad, Toilette, Küche etc.) und ist des Weiteren zum Brandschutz mit einer Sprinkleranlage (20) verbunden. Als weitere Sicherheitseinrichtung neben der Sprinkleranlage (20), können Leitern bzw. Treppen an den umlaufenden Balkon (22) angeschlossen werden um im Notfall einen direkten Fluchtweg aus der Saunaanlage (15) über den umlaufenden Balkon (22) zu ermöglichen.
Um das subjektive Erlebnisempfinden der Nutzer der Saunaanlage positiv zu beeinflussen bzw. zur erlebnisorientierten Gestaltung der Saunaanlage, wird das Gebäude mit einem umlaufenden Balkon (22) versehen, welcher als Außenbereich zum Abkühlen und entspannen zwischen den Saunagängen dient. Die Innenraumgestaltung der Saunaanlage (15) ist so auszuführen, dass der Zugang zum umlaufenden Balkon unabhängig von der aktuellen Ausrichtung des Windrads jederzeit möglich ist. Als weitere erlebnisorientierte Gestaltungsmaßnahme wird die vertikale Hauptwelle (4) über sämtliche Stockwerke in einen Glaszylinder (23) eingehaust. Auf diese Weise ist die Rotation der vertikalen Welle immer sichtbar, was die Wahrnehmbarkeit der Saunaanlage als energieautarke und umweltfreundliche Saunaanlage steigert. Als weitere erlebnisorientierte Gestaltungsmaßnahme kann der Erdgeschossboden teilweise als Glasboden ausgeführt werden um die Rotation des Schwungrads sichtbar zu machen. Zuletzt kann der Boden des Wasserspeichers (19), der gleichzeitig die Decke des Ruhebereichs (21) darstellt, aus Glas gefertigt werden. Durch farbliche Beleuchtung des Wasserspeichers (19) lässt sich damit ein besonderes Lichterlebnis im Ruhebereich (21) realisieren
Bezugszeichenliste

(1): Windrad, hier 4-Flügel-Windrad mit Bilauschen Ventikanten
(2): schwenkbare Kuppel
(3): schaltbares Getriebe
(4): vertikale Hauptwelle
(5): schaltbare elektro-magnetische Kupplung
(6): mechanischer Energiespeicher ausgeführt als Schungradspeicher
(7): elektrischer Generator
(8): elektro-thermische Wandlereinheit, hier elektrischer Lufterhitzer
(9): Gebläse
(10): Luftkreislauf
(11): thermischer Energiespeicher, hier Hochtemperatur-Regeneratorspeicher
(12): Gebläse
(13): Frischlufteinlass
(14): Heißlufteinlass / Saunaofen
(15): Saunaanlage
(16): Heißluftentnahme
(17): Wärmekraftmaschine
(18): schwenkbare Photovoltaik-Module
(19): Wasserspeicher
(20): Sprinkleranlage
(21): Ruhebereich
(22): umlaufender Balkon
(23): Glaseinhausung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4217072 A1 [0003]
DE 102008050625 A1 [0003]
DE 202012101501 U1 [0003]
DE 29800716 U [0007]
EP 000000114977 A1 [0007]
US 000004739763 A [0007]
DE 102007047567 A1 [0007]
JP 002010071159 A [0009]
DE 102008060750 A1 [0010]
DE 102007060477 A1 [0011]
US 020120001436 A1 [0011]
WO 002012003021 A1 [0011]

Claims

Windenergieanlage mit thermo-mechanischem Energiespeicher- und Energiewandlersystem zum klimaneutralen, umweltfreundlichen und energieautarken Betrieb einer Saunaanlage, dadurch gekennzeichnet, dass 1.1 das Windrad (1) mit einem mechanischen Energiespeicher (6), ausgeführt als Schwungradspeicher, in Triebverbindung steht; 1.2 der mechanische Energiespeicher (6) wiederum mit einem elektrischen Generator (7) in Triebverbindung steht; 1.3 der elektrische Generator (7) alle technischen Hilfskomponenten mit Strombedarf (bspw. Beleuchtung, Steuerung, Gebläse) mit elektrischer Energie versorgt; 1.4 der elektrische Generator (7) eine elektro-thermische Wandlereinheit (8) mit elektrischer Energie versorgt; 1.5 die elektro-thermische Wandlereinheit (8) elektrische Energie in thermische Energie wandelt und dadurch einen thermischen Energiespeicher (11) belädt; 1.7 der thermische Energiespeicher (11) eine Saunaanlage (15) mit thermischer Energie versorgt; 1.8 der thermische Energiespeicher (11) eine Wärmekraftmaschine (17) mit thermischer Energie antreibt; 1.9 die Wärmekraftmaschine (17) mit dem mechanischen Energiespeicher (6) in Triebverbindung steht.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Windrad (1) mit drei oder mehr Windflügeln ausgestattet ist.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Flügelkontur der Windflügel des Windrads (1) ähnlich der Form der Flügelkontur von Windflügeln von historischen Windmühlen ist.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Windflügel des Windrads (1) als Bilausche Ventikanten ausgeführt sind.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Windflügel des Windrads (1) in Leichtbauweise bspw. mit Faserverbundwerkstoffen ausgeführt sind.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Windrad (1) in einer um die Vertikalachse schwenkbaren Kuppel (2) oder Gondel gelagert ist.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schwenkbare Kuppel (2) oder Gondel mit Windmesstechnik ausgestattet ist und mittels elektrischer Motoren und einer Regelung automatisiert nach der veränderlichen Windrichtung ausgerichtet wird.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schwenkbare Kuppel (2) oder Gondel mit einer Absperrung (bspw. Absperrgitter) starr verbunden ist, welche mit der Kuppel (2) oder Gondel um die Vertikalachse rotiert und Personen vor dem unbeabsichtigten Eintreten in den Bereich des Windrads (1) schützt.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Windrad (1) über ein schaltbares Getriebe (3) mit einer vertikalen Hauptwelle (4) in Triebverbindung steht.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Hauptachse (4) reibungsarm gelagert ist.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Hauptachse (4) aus Holz ausgeführt ist.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Hauptachse (4) in einer Glaseinhausung (23) eingefasst ist.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Hauptachse (4) mittels einer schaltbaren elektro-magnetischen Kupplung (5) in Triebverbindung mit dem Schwungradspeicher (6) steht.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwungradspeicher (6) in einem hermetisch verschlossenen Ringbehälter drehbar gelagert ist, welcher entweder druckreduziert ist oder mit einem reibungsarmen Gas (bspw. Helium) gefüllt ist.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwungradspeicher (6) im Erdreich bzw. in einem Untergeschoss oder Fundament unterhalb der Windenergieanlage angeordnet ist.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwungradspeicher (6) mit einem großem Durchmesser in der Größe des Durchmessers des Grundrissquerschnitts einer historischen Windmühle von etwa 10 m ausgeführt ist.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwungradspeicher (6) mit geringer und möglichst konstanter Drehzahl betrieben wird.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwungradspeicher (6) reibungsarm gelagert ist.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwungradspeicher (6) über eine schaltbare elektro-magnetische Kupplung und/oder Getriebe mit einem elektrischen Generator (7) außerhalb des hermetisch verschlossenen Ringbehälters in Triebverbindung steht.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwungradspeicher (6) über eine schaltbare Kupplung und/oder Getriebe mit einem elektrischen Generator (7) innerhalb des hermetisch verschlossenen Ringbehälters in Triebverbindung steht.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Generator (7) und die elektro-magnetische Kupplung (5) als integrierte Einheit ausgeführt sind.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektro-thermische Wandlereinheit (8) als elektrischer Lufterhitzer ausgeführt ist.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vom elektro-thermische Wandlereinheit (8) erhitzt Luft mittels Gebläse (9), (12) in einem geschlossenen Luftkreislauf (10) geführt wird.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkreislauf (10) über einen Frischlufteinlass (13) verfügt.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsrichtung der Luft im Luftkreislauf (10) mittels der Gebläse (9) und (12) umgekehrt werden kann.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Energiespeicher (11) als Gesteins-Regeneratorspeicher ausgeführt ist der an den Luftkreislauf (10) angeschlossen ist.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Energiespeicher (11) mit einem großem Durchmesser in der Größe des Durchmessers des Grundrissquerschnitts einer historischen Windmühle von etwa 10 m ausgeführt ist.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Energiespeicher (11) unterhalb des Schwungradspeichers (6) angeordnet ist.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Energiespeicher (11) als Gesteins-Regeneratorspeicher mit einer spiralförmigen Führung des Wärmeträgerfluids (bspw. Luft) im Speicher ausgeführt ist.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Energiespeicher (11) mit größerer Speicherkapazität als der Schwungradspeicher (6) realisiert ist.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Energie aus dem thermischen Energiespeicher (11) der Saunaanlage (15) über den Luftkreislauf (10) und über einen Heißlufteinlass (14) zugeführt wird.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heißlufteinlass (14) ähnlich einem Saunaofen mit einem Gesteinsspeicher ausgeführt ist um eine Befeuchtung der Saunaraumluft durch Aufguss von Wasser zu ermöglichen.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Energie des thermischen Energiespeichers (11) zur Raumheizung von Gebäuden, für Koch- oder Backvorrichtungen oder zur Einspeisung in ein Fernwärmenetz eingesetzt werden kann.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heißlufteinlass (14) ähnlich einem Saunaofen mit einem Gesteinsspeicher ausgeführt ist, wobei die Heißluft aus dem Luftkreislauf (10) zugeführt wird.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmekraftmaschine (17) als Stirlingmotor, als Dampfmaschine oder als Dampfmotor ausgeführt ist.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heißlufteinlass (14) ähnlich einem Saunaofen mit einem Gesteinsspeicher ausgeführt ist, wobei die Heißluft aus dem Luftkreislauf (10) zugeführt wird.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Windrad (1), der Schwundradspeicher (6), der thermische Energiespeicher (11) und die Saunaanlage (15) in einem Gebäude ähnlich einer historischen Windmühle integriert sind.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Windrad (1) noch um die Vertikalachse des Windrads (1) schwenkbare Photovoltaik-Module (18) zur Stromerzeugung eingesetzt werden.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schwenkbaren Photovoltaik-Module (18) einen elektrischen Motor antreiben welcher in Triebverbindung mit dem Schwungradspeicher (6) steht.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schwenkbaren Photovoltaik-Module (18) eine elektrischen Wärmepumpe antreiben welcher die Luft im Luftkreislauf (10) erhitzt.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schwenkbaren Photovoltaik-Module (18) einen Saunaofen zum Aufguss im Heißlufteinlass (14) mit elektrischer Energie versorgen.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wasserspeicher (19) im oberen Bereich der Windenergieanlage integriert ist, welcher ein mögliches Gebäude mit Saunaanlage (15) und eine Sprinkleranlage (20) mit Wasser versorgt.
Windenergieanlage zum Betrieb einer Saunaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende Balkon (22) unabhängig von der aktuellen Stellung des Windrads (1) immer betreten werden kann.