DE202020003848U1

DE202020003848U1 - Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie sowohl aus Windkraft als auch aus Sonnenlicht

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Publication number: DE202020003848U1
Application number: DE202020003848.2U
Authority: DE
Original assignee: Weckmann Hubertus W
Current assignee: Weckmann Hubertus W
Priority date: 2020-09-10
Filing date: 2020-09-10
Publication date: 2020-11-10
Anticipated expiration: 2030-09-11

Abstract

Vorrichtung (1) zur Gewinnung von elektrischer Energie sowohl aus Windkraft als auch aus Sonnenlicht, mit einem Tisch (10), der eine Tragplatte (12) aufweist und einem auf dem Tisch (10) angeordnetem Aufsatz (14), der eine Mehrzahl von Photovoltaikeinheiten (18) aufweist, und mit einem Rotor (20), wobei die Photovoltaikeinheiten (18) radial außen von dem Rotor (20) angeordnet sind, wobei der Rotor (20) eine Rotorwelle (22) und an dieser befestigte Rotorflügel (24) aufweist, wobei die Rotorwelle (22) mit ihren Rotorwellenenden (26) in einem oberen und einem unteren Rotorwellenlager gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Rotorwellenlager (28a, 28b) unterhalb der Tragplatte (12) aufgehängt ist, um die durch die Tragplatte (12) ragende Rotorwelle (22) aufzunehmen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie sowohl aus Windkraft als auch aus Sonnenlicht, mit einem Tisch, der eine Tragplatte aufweist und einem auf dem Tisch angeordneten Aufsatz, der eine Mehrzahl von Photovoltaikeinheiten aufweist, und mit einem Rotor, wobei die Photovoltaikeinheiten radial außen von dem Rotor angeordnet sind. Der Rotor weist eine Rotorwelle und an dieser befestigte Rotorflügel auf. Die Rotorwelle ist mit ihren Rotorwellenenden in einem oberen und einem unteren Lager gelagert. Eine solche Vorrichtung ist aus der RO 131 456 A0 wie auch aus der RO 131 574 A0 bekannt. Hierbei handelt es sich um Vorrichtungen, die zusätzlich noch Wasserkraft nutzen. Im Falle der Vorrichtung aus der RO 131 574 A0 befindet sich ein Teil des Rotors mit seinen Flügeln unter Wasser, damit diese von dem Wasser angetrieben werden können. Der unter Wasser befindliche Teil ist in einem Kasten angeordnet. Auf dem Kasten sitzt ein mittleres Lager für den Rotor auf, weitere Lager befinden sich in Seitenwänden des Kastens.
Zur Nutzung von Windkraft und Sonnenlicht außerhalb von Wasserflächen soll eine Vorrichtung bereitgestellt werden, die stabil gebaut ist und so das Sonnenlicht und die Windkraft optimal ausnutzt.
Erfindungsgemäß ist bei der Vorrichtung gemäß der eingangs beschriebenen Gattung vorgesehen, dass das untere Rotorwellenlager unterhalb der Tragplatte aufgehängt ist, um die durch die Tragplatte ragende Rotorwelle aufzunehmen.
Durch die Anordnung des unteren Rotorwellenlagers nicht etwa auf der Tragplatte, sondern unterhalb derselben, kann der Raum des Tisches optimal genutzt werden - beispielsweise für den Generator und Bremseinrichtungen, für eine Steuereinrichtung der Vorrichtung, oder auch für Energiespeicher wie wiederaufladbare Batterien und Akkus. Der Tisch kann sogar Raum für eine Kraftfahrzeuggarage bieten oder als Geräteschuppen dienen. Durch die Konstruktion mit dem Tisch ist auch die Statik der gesamten Vorrichtung ist optimal auslegbar. Die Erfindung ermöglicht den Einsatz dezentraler Energieversorgungs-einrichtungen („Energiewende selber machen“). Die Konstruktion ermöglicht eine beliebige Ergänzung in die Höhe („Aufstocken“) mit ggf. mehreren Tischen und auch ggf. mehreren Aufsätzen.
Eine besonders vorteilhafte Statik ergibt sich, wenn der Aufsatz mit den Photovoltaikeinheiten eine Höhe von zwischen dem 1,5-fachen und dem 2,5-fachen der Höhe des Tisches aufweist. In diesem Fall bietet der Tisch eine ausreichende Stabilität für einen doch eher höherragenden Aufsatz, so dass Windkraft optimal ausnutzbar ist. Da der Wind nicht unmittelbar über dem Boden eingefangen werden muss, kann der Tisch beispielsweise zwischen 4 m und 6 m hoch sein, weiter beispielsweise 5 m hoch, und der Aufsatz zwischen 6 m und 10 m hoch sein, weiter beispielsweise 8 m hoch. Derartige Abmessungen (Dimensionen) sind geeignet, die Vorrichtung wenig störend in der Landschaft aufzustellen und zugleich eine hohe Energieausbeute zu erzielen. Was die Bauhöhe angeht, müssen insbesondere die lokalen Baugesetze beachtet werden. Prinzipiell ist die Energieeffizienz der Vorrichtung desto höher, umso höher sie baut. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung trägt eine Kugelkalotte das untere Rotorwellenlager. Bei Vorsehen dieser Kugelkalotte lässt sich ein Rotorwellenende besonders leicht einschieben, ohne dass durch hierbei wirkende Kräfte Beschädigungen am Lager erfolgen. Die Kugelkalotte weist eine hohe mechanische Stabilität auf, die insbesondere beim Bau der Vorrichtung vorteilhaft ist.
Hierbei ist weiter bevorzugt vorgesehen, dass das untere Rotorwellenlager ein Radiallager aufweist und/oder ein Axiallager aufweist, bevorzugt beides. Das Radiallager und/oder das Axiallager kann bzw. können als Rillenkugellager ausgebildet sein. Insbesondere durch die geeignete Platzierung dieser Lager in der Kugelkalotte, und vorzugsweise beider Arten von Lagern, wird die Vorrichtung insgesamt für langjährigen Betrieb, also vielen hunderttausend Drehungen des Rotors, stabil gehalten.
Gemäß einer weiteren Idee - die prinzipiell auch unabhängig von dem Vorsehen von Photovoltaikeinheiten bei Savonius-Rotor-Anlagen umgesetzt werden kann - ist vorgesehen, dass das Rotorwellenlager mittels einer Aufhängung an der Tragplatte positioniert (insbesondere aufgehängt) ist, von der ein Flansch an der Tragplatte anliegt, welcher mit einer auf der Tragplatte aufsitzenden Aufsetzplatte verschraubt ist, wobei sich hierzu zumindest eine Schraube durch eine jeweilige Aussparung der Tragplatte in die Aufsetzplatte erstreckt. Mit anderen Worten wird das untere Rotorwellenlager nicht unmittelbar an der Tragplatte angeschraubt, sondern die Tragplatte befindet sich mittig zwischen dem Flansch und der Aufsetzplatte und stellt durch ihre Aussparungen Spielraum bereit, die Schrauben und damit den Flansch und damit die Aufhängung horizontal zu verstellen. In vorteilhafter Weise ist zu diesem Zweck vorgesehen, dass eine (vorzugsweise seitliche) Stellschraube bereitgestellt ist, unter deren Wirkung die Arbeitsplatte und der Flansch horizontal miteinander verschieblich sind.
Eine weitere zu der Vorrichtung vorgesehene Idee - die prinzipiell auch unabhängig von der Art der Aufhängung der unteren Rotorwellenlagerwelle, unterhalb der Tragplatte, bei der Vorrichtung gemäß der eingangs genannten Gattung bereitstellbar ist - ist der Aufsatz als gesondertes Bauteil bereitgestellt und weist eine Bodenplatte auf, die die Photovoltaikeinheiten trägt. Vorzugsweise ist auch eine Dachplatte vorgesehen, die auf die Photovoltaikeinheiten aufgesetzt ist. Auf diese Art und Weise lässt sich der Aufsatz kompakt vorbereitend bauen, so dass die Vorrichtung am vorgesehenen Ort leicht aufstellbar ist, indem zunächst der Tisch platziert wird und sodann der Aufsatz - etwa mithilfe eines Kranes - von oben auf den Tisch abgesenkt wird. Naturgemäß ist diese Idee bevorzugt zusammen mit der Erfindung vorzusehen, dass das untere Rotorwellenlage unterhalb der Tragplatte aufgehängt ist, da dann beim Aufsetzen des Aufsatzes von oben her kaum auf das Lager geachtet werden muss.
Gemäß einer weiteren Idee - die prinzipiell unabhängig vom Vorsehen eines Rotors zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Windkraft bei jeglicher Photovoltaikanlage umsetzbar ist - weist jede Photovoltaikeinheit zumindest ein ebenes Photovoltaikelement und ein Gestell zum Befestigen des Photovoltaikelements an dieser auf, wobei die Photovoltaikelemente mit dem Gestell verklebt sind. Dieses Verkleben sorgt für eine hohe Beständigkeit der Konstruktion gegenüber Witterungseinflüssen. Besonders sinnvoll ist diese Konstruktion naturgemäß im Zusammenhang mit der Vorrichtung der eingangs genannten Gattung, insbesondere, wenn das untere Rotorwellenlager unterhalb der Tragplatte aufgehängt ist, weil die Photovoltaikelemente durch mechanische Einwirkung wie etwa Vibrationen beim Betrieb des Rotors besonders hohen Belastungen ausgesetzt sind. Das Verkleben geht auch einfach vonstatten und ist kostengünstig.
Vorzugsweise ist bei dieser weiteren Idee das zusätzliche Detail vorgesehen, dass das Gestell zumindest einer Photovoltaikeinheit eine Bodenleiste aufweist, auf die das (untere) Photovoltaikelement außermittig aufgeklebt ist. Diese Idee trägt der Tatsache Rechnung, dass die Photovoltaikelemente ähnlich wie Windleitbleche den Wind zu dem Rotor hinleiten und hierbei starken Kräften ausgesetzt sein können. Bei einem außermittig aufgeklebtem Photovoltaikelement lässt diese einfache statische Konstruktion zu, dass solche Kräfte besser in das Gestell abgeleitet werden.
Gemäß einer weiteren Idee - die prinzipiell auch unabhängig von der Erfindung ist, dass das untere Rotorwellenlager unterhalb der Tragplatte aufgehängt ist - sind die Photovoltaikeinheiten bei der Vorrichtung der eingangs genannten Gattung durch Streben miteinander gekoppelt. Diese Streben bewirken, wie etwa als Prinzip von Fachwerkhäusern her bekannt ist, dass die Vorrichtung insgesamt stabil ist, indem sie bei Beaufschlagung mit hohen (Wind-)Kräften leicht nachgeben kann, sodann aber auch wieder zurückfedert. Die Streben können insbesondere aus Metall wie Stahl oder Aluminium bereitgestellt sein.
Die Anzahl der Photovolatikeinheiten ist variabel und kann von der Größe der Vorrichtung insgesmat und insbesondere des Tisches abhängig sein. Aus Symmetriegründen ist eine geradzahlige Anzahl vorteilhaft, insbesondere vier, sechs, acht, zehn,.... Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gibt es genau sechs Photovoltaikeinheiten, die sich radial in Richtung zur Rotorwelle hin erstrecken (mit der Funktion, wie sie sonst Windleitbleche haben). Die Beabstandung der Photovoltaikeinheiten ist gleichmäßig. Also nehmen benachbarte Photovoltaikeinheiten einen Winkelabstand von zwischen 58° und 62° zueinander ein, vorzugsweise von 60° zueinander. Äußere Streben bilden ein äußeres Sechseck und innere Streben ein inneres Sechseck zur Aufnahme des Rotors. Dadurch ergibt sich eine stabile Gesamtkonstruktion. Durch das innere Sechseck ist ein Raum zur Aufnahme des Rotors bereitgestellt. Eine besonders hohe Stabilität wird erzielt, wenn das innere Sechseck gegenüber dem äußeren Sechseck um 30° versetzt ist. Dies ist der Fall, wenn die äußeren Streben radial äußere Ecken oder Kanten der Photovoltaikelemente miteinander verbinden und die inneren Streben so angeordnet sind, dass radial innere Ecken oder Kanten der Photovoltaikelemente auf eine innere Strebe jeweils mittig treffen.
Gemäß einer weiteren Idee - welche bei jeglicher Vorrichtung der eingangs genannten Gattung einsetzbar ist - gibt es vier Spannseile oder -drähte, die paarweise im Winkel von zwischen 58° und 62°, vorzugsweise 60°, zueinander gespannt sind. Bei dieser Anordnung, bei der gerade nicht ein Winkel von 90° zwischen den Spannseilen vorgesehen ist, lässt sich der bevorzugten Windrichtung Rechnung tragen, um eine außerordentlich hohe Stabilität der Vorrichtung zu erzielen. Alternativ sind auch bei Vorrichtungen mit weniger oder mehr als vier Photovoltaikeinheiten genauso viele Spannseile wie Photovoltaikeinheiten vorgesehen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steht der Tisch auf einer Bodenplatte. Eine solche Bodenplatte kann, auf einem geeigneten Fundament aufsitzend, zunächst bei der Errichtung der Vorrichtung vorgesehen werden, bevor der Tisch und dann auf den Tisch der Aufsatz aufgesetzt werden.
Der Tisch weist vorzugsweise vier Beine auf, muss also nicht dieselbe sechseckige Struktur haben, wie es die bevorzugte Form des Aufsatzes ist. So ist der Tisch kostengünstig und leicht zu fertigen.
Die Vorrichtung kann weitere Bauteile aufweisen oder mit solchen anderer Vorrichtungen gekoppelt sein, etwa Masten, Häusern, Säulen zur Montage des Rotors und Dgl., dies insbesondere zur Erzielung einer besonders hohen elektrischen Leistung durch einen großen Rotor.
Ein Dach der Vorrichtung kann genutzt werden, um weitere Photovoltaikeinheiten zu tragen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die unter die Tischplatte ragende Rotorwelle mit einem ebenfalls an der Tischplatte aufgehängten Generator gekoppelt ist. Dadurch, dass der (prinzipiell immer vorhandene) Generator nicht ganz oben und auch nicht im Bodenbereich vorgesehen ist, sondern an der Tischplatte aufgehängt ist, wird der vorhandene Raum optimal genutzt. Insbesondere kann die Höhe des Tisches dergestalt sein, dass einerseits für das Lager und daneben für den Generator Platz ist, wobei der Generator über einen geeigneten Riemen mit einer an der Rotorwelle bereitgestellten Scheibe gekoppelt ist. Mehr Platz wäre etwa notwendig, wenn der Generator axial hinter der Rotorwelle angeordnet wäre.
Der Platz unter der Tischplatte kann als Garage für ein Fahrzeug oder zur Unterbringung von Geräten (etwa Gartengeräten oder Dgl.) nutzbar sein. Gerade bei der dezentralen Gewinnung von Energie kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in Privathaushalten oder Firmen für elektrische Energie sorgen, und hierbei kann eine Nutzung des Raums unter dem Tisch erwünscht sein.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung Mittel zum Messen der Windgeschwindigkeit und/oder der Windstärke und/oder der Drehgeschwindigkeit und/oder des Drehmoments des Rotors und/oder der Temperatur der Umgebung und/oder der Temperatur eines Elementes der Vorrichtung auf, wobei ein solcher Generator vorgesehen ist, der im Betrieb an unterschiedliche auf diese Weise von den Mitteln zum Messen gemessenen Werte anpassbar ist. Es ist auch eine Steuereinrichtung vorgesehen, die die Vorrichtung bzw. den Generator dementsprechend passend ansteuert. (Letztere kann etwa in ein modernes digitales Kommunikationsnetz wie das künftige 5G-Netz eingebunden sein („Industrie 4.0“).) Besonders vorteilhaft - und generell bei Savonius-Rotoren jeglicher Art einsetzbar - ist es, wenn der Generator als ein Torque-Generator ausgebildet ist. Ein solcher Torque-Generator ist besonders flexibel und schont die Bauteile der Vorrichtung, insbesondere den Rotor. Wenn dieser mit Wind beaufschlagt ist, kann sich der Rotor ausreichend drehen.
Vorzugsweise ist zusätzlich eine elektromagnetisch ansteuerbare Bremsvorrichtung zum Bremsen des Rotors an der Stelle einer von diesem getragenen Bremsscheibe vorgesehen. Die Bremsscheibe kann an beliebiger Stelle angeordnet sein, vorzugsweise ist diese jedoch unterhalb des Lagers angeordnet und oberhalb einer Stelle, wo der Riemen für den Generator an der Rotorwelle angreift. Auf diese Weise kann die elektromagnetische Bremsvorrichtung ebenfalls unterhalb der Tischplatte hängend angeordnet sein. Ein Bremsen des Rotors kann zum Zwecke der Durchführung von Wartungsarbeiten notwendig sein, aber genauso bei der Steuerung der Vorrichtung sinnvoll einsetzbar sein.
Hier nicht beansprucht ist ein Verfahren zum Errichten einer Vorrichtung gemäß dem Schutzanspruch: Es wird der Aufsatz als Ganzes derart auf den Tisch mit dem daran aufgehängten Rotorwellenlager gesetzt, dass das untere Rotorwellenende in das untere Rotorwellenlager eindringt. Wird eine solche Vorrichtung errichtet, die wie oben als vorteilhaft beschrieben, eine (seitliche) Stellschraube aufweist, kann mittels dieser Stellschraube eine Feinjustierung erfolgen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben, in der:

1 eine perspektivische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt,
2A eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung von einer Seite her zeigt, bei der man schräg auf Photovoltaikelemente blickt,
2B eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung von einer Seite zeigt, von der man genau auf ein Photovoltaikelement fluchtend blickt,
2C eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt,
3 eine perspektivische Ansicht auf den bei der Erfindung verwendeten Aufsatz von oben zeigt,
4A im Detail eine Photovoltaikeinheit von der Seite zeigt,
4B die Photovoltaikeinheit aus 4A von oben zeigt,
4C die Photovoltaikeinheit aus 4A von einer anderen Seite zeigt,
5A den bei der Erfindung verwendeten Rotor als Teil des Aufsatzes zeigt,
5B den Aufsatz mit dem Rotor aus 5A im Querschnitt zeigt,
6A den Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung auf der Höhe VIA-VIA in 2B zeigt,
6B den Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung auf der Höhe VIB-VIB in 2B zeigt,
6C den Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung auf der Höhe VIC-VIC in 2B zeigt,
6D den Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung auf der Höhe VID-VID in 2B zeigt,
7A einen Ausschnitt aus einer Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Darstellung von Lager und Generator zeigt,
7B einen weiter vergrößerten Ausschnitt mit Darstellung des Lagers zeigt.

Die in 1 im Ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie sowohl aus Windkraft als auch aus Sonnenlicht weist einen Tisch 10 auf, auf dem ein Aufsatz 14 aufsitzt. Der Aufsatz 14 sitzt auf einer Tragplatte 12 des Tisches 10 auf, wie aus der 2A und 2B ersichtlich. Der Tisch 10 steht selbst auf einer Bodenplatte 16. Der Aufsatz 14 umfasst Photovoltaikeinheiten 18 und einen Rotor 20. Die Photovoltaikeinheiten 18 umfassen einzelne Photovoltaikelemente, wie sie später unter Bezug auf die 4A etc. beschrieben werden und die in an sich bekannter Weise aus Sonnenlicht elektrische Energie gewinnen. Die elektrische Verkabelung ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Der in 5A im Detail als Teil des Aufsatzes gezeigte Rotor 20 steht vertikal (weswegen er auch als Savonius-Rotor bezeichnet wird), also senkrecht zur Tragplatte 12. Er weist eine Rotorwelle 22 auf, an der Rotorflügel 24 befestigt sind. Die Rotorwelle und die Rotorflügel bestehen aus Aluminium(-blech), dabei ist die Rotorwelle 22 als Rohr ausgebildet, etwa mit 20 mm Durchmesser. An jedem Rotorflügel 24 befinden sich Blechzungen 23 zur besseren Windaufnahme. Benachbarte Rotorflügel 24 sind aus Stabilitätsgründen über Stege 25 miteinander gekoppelt. Der Rotor 20 kann rechtsdrehend sein, und/oder linksdrehend.
Das untere Rotorwellenende 26 ist aus den 7A und 7B ersichtlich. Es ist geeignet gelagert, und zwar in Rillenkugellagern, einerseits im radialen Rillenkugellager 28a und andererseits dem axialen Rillenkugellager 28b, auf dem das Rotorwellenende 26 an einer Stufe aufsitzt. Beide Rillenkugellager 28a und 28b sind in einer Kugelkalotte 30 bereitgestellt. Diese hängt in einer Aufhängung 31, von der ein Flansch 32 an der Tragplatte 12 des Tisches 10 anliegt. Der Flansch 32 ist nicht unmittelbar an der Tragplatte angeschraubt, sondern an einer auf der Tragplatte 12 aufliegenden Aufsetzplatte 34 mit einer Schraube 36a befestigt. Eine weitere Schraube 36b ist zusätzlich vorgesehen. Die Schrauben 36a und 36b durchdringen die Tragplatte 12 im Bereich von Aussparungen 38a bzw. 38b derselben. Auf diese Weise ist es möglich, die gesamte Aufhängung 31 zur optimalen relativen Platzierung des Wellenlängenendes 26 und der Lager 28a und 28b zueinander zu verschieben. Hierzu ist eine seitliche Druckschraube 40 als Stellschraube vorgesehen, die auf die Platte 34 einwirken kann und die gesamte Vorrichtung verstellen kann.
Die Montage bzw. Errichtung der Vorrichtung ist dadurch besonders vereinfacht, dass der in 3 im Ganzen mit 14 bezeichnete Aufsatz eine Bodenplatte 42 und eine Dachplatte 44 aufweist, wobei die Photovoltaikeinheiten 18 derart auf der Bodenplatte 42 aufsitzen, dass sie radial zum Mittelpunkt der Vorrichtung hin weisen, siehe den Durchlass 45 für die Rotorwelle. Die Photovoltaikeinheiten 18 sind mit den in 2C dargestellten Winkeln α₁, α₂ und α₃ voneinander beabstandet, wobei die Winkel α₁, α₂ und α₃ in der Summe 180° ergeben und vorzugsweise im Wesentlichen gleich 60° sind (zwischen 58° und 62°, vorzugsweise aber jeweils exakt 60°). Die Photovoltaikeinheiten bestehen aus einzelnen Photovoltaikelementen 46a, 46b, 46c, die in einem Gestell 48 (siehe auch die 4A bis 4C) angeordnet sind, und zwar sind die Photovoltaikelemente 46a, 46b, 46c an das Gestell angeklebt bzw. in das Gestell eingeklebt. Wie aus der Draufsicht gemäß 4B ersichtlich, weist das Gestell 48 eine Bodenleiste 49 auf, auf das das jeweilige untere Photovoltaikelement 46a außermittig aufgeklebt ist. Dies sorgt bei der Beaufschlagung mit hohen Windkräften für eine verbesserte Stabilität.
Die Photovoltaikelemente sind mittels sogenannter Gabelstreben 54, 56 (siehe 3 und die 2A und 2B) miteinander gekoppelt, um für eine besonders hohe Stabilität zu sorgen. 2C zeigt die Konstruktion dieser Streben oben, diese ist aber auch entsprechend unten vorhanden: Die äußeren Streben 54 bilden zusammen ein Sechseck, in dem jeweils äußere Eckpunkte 51 von Photovoltaikelementen 18 miteinander gekoppelt werden. Ein inneres Sechseck ist dadurch geformt, dass innere Eckpunkte 53 der Photovoltaikelemente 18 mittig auf innere Streben 56 stoßen. Mit anderen Worten ist das innere Sechseck aus den Streben 56 um 30° zu dem äußeren Sechseck 54 versetzt, wie sowohl aus 2C als auch aus 6A ersichtlich. Bei einer Abwandlung der Vorrichtung mit einer von sechs verschiedenen Anzahl von vertikal stehenden Photovoltaikelementen kann ein entsprechendes gleichmäßiges Vieleck innen symmetrisch (also um eine halbe Winkelabstandseinheit) gegenüber einem äußeren Vieleck versetzt sein.
Dies sorgt für eine besonders hohe Stabilität der Anordnung, die hohen Windkräften ausgesetzt werden kann.
Auf einem in der Zeichnung nicht gezeigten (Schutz-)Dach der Vorrichtung sind weitere, optimal zum Sonnenlauf ausgerichtete Photovoltaikelemente vorgesehen.
Die gesamte Anordnung ist mittels geeigneter Spanndrähte 58 (als Abstrebungen) stabilisiert. Aus 2C ist ersichtlich, dass paarweise zwei Spanndrähte 58a und 58b einerseits und 58c, 58d andererseits einen Winkel von 60° zueinander einschließen. Das Vorsehen solcher Spanndrähte ist nicht zwingend erforderlich
Aus 1 ist des Weiteren ersichtlich, dass der Tisch 10 vier Beine 60a, 60b und 60c (sowie 60d) aufweist, also viereckig ist. Gerade die Kombination des viereckigen Tischs mit dem sechseckigen Aufsatz ist bei der Montage vorteilhaft.
Der bereits erwähnte Generator 62 ist, wie in 7A zu sehen, unterhalb der Tragplatte 12 aufgehängt (die elektrischen Zuführungen und Details zur Aufhängung sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Figur nicht dargestellt) und über einen Riementrieb 64 mit einer Riemenscheibe 66 gekoppelt. Versetzt zur Riemenscheibe 66 ist eine Bremsscheibe 68. Auf die Bremsscheibe wirkt eine elektromagnetische Einrichtung 70 ein, die durch Erregung eines Magnetfelds Wirbelströme in der Bremsscheibe hervorruft, so dass es zu Bremseffekten kommt. Unter dem Tisch sind im Ausführungsbeispiel, in der Zeichnung nicht gezeigte, elektrische Speicherlemente angeordnet (Batterien, Akkumulatoren, insbesondere Bleiakkumulatoren und/oder Lithiumakkumulatoren), die der Speicherung von mit der Vorrichtung gewonnener elektrischer Energie dient, die lokal nutzbar ist oder ggf. in ein größeres Energienetz eingespeist werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist leicht errichtbar und weist im Betrieb eine besonders hohe Energieeffizienz auf.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
10: Tisch
12: Tragplatte
14: Aufsatz
16: Bodenplatte
18: Photovoltaikeinheiten
20: Rotor
22: Rotorwelle
23: Zungen
24: Rotorflügel
25: Stege
26: Rotorwellenenden
28a, 28b: Rotorwellenlager
28a: Radiallager
28b: Axiallager
30: Kugelkalotte
32: Flansch
34: Aufsetzplatte
36a, 36b: Schrauben
38a, 38b: Aussparungen
40: Stellschraube
42: Bodenplatte des Aufsatzes 14
44: Dachplatte des Aufsatzes 14
46a, 46b, 46c: Photovoltaikelemente
48: Gestell
49: Bodenleiste
50: Streben
51: äußere Eckpunkte der Photovoltaikeinheiten
53: innere Eckpunkte der Photovoltaikeinheiten
54: äußere Streben
56: innere Streben
58: Spanndrähte
60a, 60b, 60c, 60d: Beine des Tisches 10
62: Generator
64: Riementrieb
66: Riemenscheibe
68: Bremsscheibe
70: elektromagnetische Einrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

RO 131456 A0 [0001]
RO 131574 A0 [0001]

Claims

Vorrichtung (1) zur Gewinnung von elektrischer Energie sowohl aus Windkraft als auch aus Sonnenlicht, mit einem Tisch (10), der eine Tragplatte (12) aufweist und einem auf dem Tisch (10) angeordnetem Aufsatz (14), der eine Mehrzahl von Photovoltaikeinheiten (18) aufweist, und mit einem Rotor (20), wobei die Photovoltaikeinheiten (18) radial außen von dem Rotor (20) angeordnet sind, wobei der Rotor (20) eine Rotorwelle (22) und an dieser befestigte Rotorflügel (24) aufweist, wobei die Rotorwelle (22) mit ihren Rotorwellenenden (26) in einem oberen und einem unteren Rotorwellenlager gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Rotorwellenlager (28a, 28b) unterhalb der Tragplatte (12) aufgehängt ist, um die durch die Tragplatte (12) ragende Rotorwelle (22) aufzunehmen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (14) eine Höhe von zwischen dem 1,5-fachen und dem 2,5-fachen der Höhe des Tisches (10) hat.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kugelkalotte (30) das untere Rotorwellenlager (28a, 28b) trägt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Rotorwellenlager ein Radiallager (28a) und/oder ein Axiallager (28b) aufweist, wobei das Radiallager (28a) und/oder das Axiallager (28b) vorzugsweise als Rillenkugellager ausgebildet ist beziehungsweise sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Rotorwellenlager (28a, 28b) mittels einer Aufhängung an der Tragplatte (12) positioniert ist, von der ein Flansch (32) an der Tragplatte (12) anliegt, der mit einer auf der Tragplatte (12) aufsitzenden Aufsetzplatte (34) verschraubt ist, wobei sich hierzu mindestens eine Schraube (36a, 36b) durch eine jeweilige Aussparung (38a, 38b) der Tragplatte (12) in die Aufsetzplatte (34) erstreckt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufsetzplatte (34) und der Flansch (32) unter der Wirkung einer Stellschraube, vorzugsweise seitlichen Stellschraube (40), horizontal miteinander verschieblich sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (14) als gesondertes Bauteil bereitgestellt ist und eine Bodenplatte (42) aufweist, die die Photovoltaikeinheiten (18) trägt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (14) auch eine Dachplatte aufweist, die an den Photovoltaikeinheiten (18) befestigt ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Photovoltaikeinheit (18) zumindest ein ebenes Photovoltaikelement (46a, 46b, 46c) umfasst und ein Gestell (48) zum Befestigen des zumindest einen Photovoltaikelements (46a, 46b, 46c) aufweist, wobei das zumindest ein Photovoltaikelement (46a, 46b, 46c) mit dem Gestell (48) verklebt ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell (48) zumindest einer Photovoltaikeinheit (18) eine Bodenleiste (49) aufweist, auf die ein Photovoltaikelement (46a) außermittig aufgeklebt ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Photovoltaikeinheiten (18) durch Streben (50) miteinander gekoppelt sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1-11, gekennzeichnet durch sechs vertikal stehende Photovoltaikeinheiten, wobei sich die Photovoltaikeinheiten radial in Richtung zur Rotorwelle (22) hin erstrecken und wobei benachbarte Photovoltaikeinheiten (18) einen Winkelabstand von zwischen 58° und 62°, vorzugsweise von 60°, zueinander einnehmen, wobei äußere Streben ein äußeres Sechseck (54) bilden und innere Streben ein inneres Sechseck (56) zur Aufnahme des Rotors (20) bilden, wobei das innere Sechseck (56) vorzugsweise gegenüber dem äußeren Sechseck (54) um 30° versetzt ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1-12, gekennzeichnet durch vier Spannseile (58) oder Spanndrähte, welche paarweise im Winkel von zwischen 58° und 62°, vorzugsweise von 60° zueinander gespannt sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass der Tisch (10) auf einer Bodenplatte (16) steht und vorzugsweise vier Beine (60a, 60b, 60c, 60d) aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, dass die unter die Tragplatte (14) ragende Rotorwelle (22) mit einem ebenfalls an der Tragplatte (14) aufgehängten Generator (62) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-15, gekennzeichnet durch ein Dach, das zumindest eine weitere Photovoltaikeinheit trägt.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) Mittel zum Messen der Windgeschwindigkeit und/oder der Windstärke und/oder der Drehgeschwindigkeit des Rotors und/oder des Drehmoments des Rotors (20) und/oder der Temperatur der Umgebung und/oder der Temperatur eines Elementes der Vorrichtung (1) aufweist, und dass die Vorrichtung (1) einen solchen Generator (62) aufweist, der in seinem Betrieb an unterschiedliche von den Mitteln zum Messen gemessenen Werte anpassbar ist und durch eine Steuereinrichtung der Vorrichtung (1) dementsprechend passend angesteuert wird.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (62) ein Torque-Generator ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1-18 mit einer elektromagnetisch ansteuerbaren Bremsvorrichtung zum Bremsen des Rotors an der Stelle einer von diesem getragenen Bremsscheibe (68).