DE202021000530U1 - Hybrid energy tower - Google Patents

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Abstract

Hybrid-Energieturm, der aus einem oder mehreren Fundamenten (1) mit mindestens einem oder mehreren darauf stehenden Masten (2) besteht und mit einer oder mehreren daran installierten Kombinationen aus Photovoltaik (6) und mindestens einer horizontalaxialen, H-Rotor-, Darrieus-Rotor-, Savonius-Rotor-, oder kombinierten Kleinwindturbine (4) sowie einer Zentralen Steuereinheit (19) ausgestattet ist.

Figure DE202021000530U1_0000
Hybrid energy tower, which consists of one or more foundations (1) with at least one or more masts (2) standing on it and with one or more combinations of photovoltaics (6) and at least one horizontal-axial, H-rotor, Darrieus- Rotor, Savonius rotor, or combined small wind turbine (4) and a central control unit (19) is equipped.
Figure DE202021000530U1_0000

Description

Grobbeschreibung:Rough description:

Hybrid-Energieturm zur Erzeugung von Energie aus Photovoltaik (6) und Kleinwind (4) kombiniert mit Speicher (20), gesteuert durch eine Zentrale Steuereinheit (19), bestehend aus einem oder mehreren Fundamenten (1) und mindestens einem darauf stehenden Mast (2), sowie einer an diesem installierten Kombination aus Photovoltaik (6) und mindestens einer horizontalaxialen, H-Rotor-, Darrieus-Rotor-, Savonius-Rotor-, oder einer aus diesen kombinierten Kleinwindturbine (4) und dessen elektrische Einzelkomponenten in der gleichen Netzspannungsebene arbeiten.Hybrid energy tower for generating energy from photovoltaics ( 6th ) and small wind ( 4th ) combined with storage ( 20th ), controlled by a central control unit ( 19th ), consisting of one or more foundations ( 1 ) and at least one mast standing on it ( 2 ), as well as a combination of photovoltaics installed on it ( 6th ) and at least one horizontal-axial, H-rotor, Darrieus rotor, Savonius rotor, or one of these combined small wind turbines ( 4th ) and its individual electrical components work in the same mains voltage level.

Stand der Technik:State of the art:

Bekannt sind Großwindturbinen, an deren Turm Photovoltaik installiert ist, deren erzeugte Energie jedoch zur Versorgung der Großwindturbine verwendet wird, da das Größenverhältnis der jeweils erzeugten Energie nicht zueinander passt, um mit angemessenem Aufwand ins gleiche Netz einzuspeisen. Weiterhin sind Kombinationen von Großwindturbinen mit PV-Großflächenanlagen bekannt. Dabei handelt es sich zwar um eine Hybridenergieanlage, jedoch nicht um einen Hybrid-Energieturm, da der Ort der Anlageninstallation und der der Erzeugung getrennt ist. Stand der Technik sind auch giraffenähnliche Carports, auf deren Dach Photovoltaik installiert ist und auf deren Giraffenhals eine Kleinwindturbine sitzt, jedoch deren Wirtschaftlichkeit sich nur mit der Nutzung als Carport darstellen lässt.Large wind turbines are known whose tower has photovoltaics installed, but the energy generated is used to supply the large wind turbine, since the proportions of the energy generated in each case do not match, so that they can be fed into the same network with reasonable effort. Furthermore, combinations of large wind turbines with large-area PV systems are known. Although this is a hybrid energy system, it is not a hybrid energy tower, since the location of the system installation and that of the generation are separate. State of the art are also giraffe-like carports, on the roof of which photovoltaics are installed and on the giraffe neck of which there is a small wind turbine, but whose economic efficiency can only be demonstrated by using it as a carport.

Diese Anlagen sind netzgekoppelt und werden bei Stromausfall automatisch abgeschaltet, so dass ein Inselbetrieb nicht oder nur ein Notbetrieb kurzzeitig möglich ist.These systems are connected to the grid and are automatically switched off in the event of a power failure, so that isolated operation is not possible or only emergency operation is possible for a short time.

Alle Anlagen weisen den Nachteil auf, dass diese tageszeit- und jahreszeitabhängig nur begrenzt Energie erzeugen können und für den dauerhaften Offlinebetrieb untauglich sind.All systems have the disadvantage that, depending on the time of day and the season, they can only generate a limited amount of energy and are unsuitable for permanent offline operation.

Zudem sind im urbanen Bereich, insbesondere in industriellen Bereichen, die Grundflächen eng bebaut. Große Grund- und Dachflächen für Flächen-Photovoltaikanlagen stehen nur noch begrenzt zur Verfügung. Dadurch begrenzte Neuinstallationen können den Eigenbedarf der Unternehmen nur begrenzt oder nicht decken.In addition, in urban areas, especially in industrial areas, the areas are closely built up. There is only a limited amount of space available for surface photovoltaic systems. New installations that are limited as a result can only cover the company's own needs to a limited extent or not at all.

Flächen für Großwindanlagen stehen baurechtlich kaum noch zur Verfügung oder sind im Verhältnis der erzeugten Energie zum Eigenverbrauch-Bedarf zu groß. Problematisch ist zudem die durch die öffentlichen Versorger bereitgestellte Netzkapazität, welche mit der steigenden Zahl an Ladestationen und anderen Verbrauchern zunehmend an ihre Grenzen kommt.Areas for large wind turbines are hardly available in terms of building regulations or are too large in relation to the energy generated and the self-consumption requirement. Another problem is the network capacity made available by the public utilities, which is increasingly reaching its limits with the increasing number of charging stations and other consumers.

Aufgabe :Task :

Benötigt werden daher dezentrale Energieerzeugungsanlagen, die auf engstem Raum den punktuellen bzw. nahegelegenen Energiebedarf decken können.
Für den Inselbetrieb oder für den Netzparallelbetrieb mit möglichst hoher autarker Eigenversorgung im Bereich der Industrie und von Kommunikationsanlagen, aber auch für die nach Autarkie strebenden Hausbesitzer wird ein Energieerzeugungssystem benötigt, welches ganzjährig und ganztägig in der Lage ist, unabhängig vom öffentlichen Netz, mit der Möglichkeit des netzparallelen Betriebes, auf engstem Raum eine hohe Leistung und Energie in Form eines Frequenz-stabilen Netzes zu erzeugen.Decentralized energy generation systems are therefore required that can cover the local or nearby energy demand in a very small space.
For island operation or for network parallel operation with the highest possible level of self-sufficient self-sufficiency in the field of industry and communication systems, but also for homeowners striving for self-sufficiency, an energy generation system is required that is capable of all year round and all day long, regardless of the public network, with the option the grid-parallel operation to generate a high output and energy in the smallest of spaces in the form of a frequency-stable network.

Lösung :Solution :

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass durch einen HET Hybrid-Energieturm, bestehend aus Fundament, Mast (und ggf. Auslegertraversen), bestückt mit Photovoltaik an Mast und Traversen sowie Kleinwindanlagen, die ganzjährige Energieversorgung unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten dadurch ermöglicht wird, dass kostengünstigere Photovoltaik-Anlagen mit kostenintensiveren Kleinwindanlagen (bis 1 MW Leistung je Kleinwindturbine) zusammen an einem oder mehreren Mastsystemen installiert und elektrisch mit einer zentralen Steuerung zu einem komplexen Energieversorgungssystem kombiniert werden.According to the invention, the object is achieved in that an HET hybrid energy tower, consisting of a foundation, mast (and possibly cantilever traverses), equipped with photovoltaics on the mast and trusses as well as small wind turbines, enables year-round energy supply from an economic point of view by using more cost-effective photovoltaics - Systems with more cost-intensive small wind systems (up to 1 MW output per small wind turbine) are installed together on one or more mast systems and electrically combined with a central control system to form a complex energy supply system.

Durch die Installation der Photovoltaik-Module übereinander sowie die Verteilung der Module um den Mast herum wird die Erzeugungskurve der Photovoltaik in der Mittagszeit und im Hochsommer reduziert, die Erzeugung in den Früh- und Abendstunden sowie im Frühjahr- und Herbstzeitraum durch die länger im steileren Winkel auftreffende Sonne verstärkt, so dass bereits hier eine homogenere Energieerzeugung realisiert wird. Zudem können die Kleinwindanlagen wirtschaftlich machbar in größeren Höhen installiert werden und erreichen damit höhere Windgeschwindigkeiten sowie homogenere Luftströmungen, was zu höheren Erträgen der Kleinwindanlage führt. So kann in den Nachtstunden und im Winterhalbjahr die geringere oder fehlende Photovoltaik-Energieerzeugung kompensiert werden. In der Summe wird eine zeitlich und leistungsmäßig weitaus homogenere Energieerzeugungskurve realisiert, was auch zu einer besseren Nutzung und Auslastung von integrierten Speichern beiträgt. Im Ergebnis wird so eine vollwertige Energieversorgung im Offgrid-Betrieb sowie eine Netzersatz-Versorgung bei Netzabschaltung möglich.
Als statische Basis dient ein Fundament (1) aus einem oder entsprechend der Anzahl der Eckpfeiler/Eckstiele/Befestigungspunkte (5) des Turms (2) mehreren Fundamentblöcken, die monolithisch ausgebildet sind. Alternativ werden Bohr-, Schraub-, Stahlwurzel- oder Schüttfundamente verwendet.By installing the photovoltaic modules on top of each other and distributing the modules around the mast, the generation curve of photovoltaics is reduced in the midday and in midsummer, the generation in the early and evening hours as well as in the spring and autumn period due to the longer in the steeper angle The incident sun intensifies, so that a more homogeneous energy generation is already realized here. In addition, the small wind turbines can be installed at greater heights in an economically feasible manner and thus achieve higher wind speeds and more homogeneous air currents, which leads to higher yields from the small wind turbine. In this way, the lower or missing photovoltaic energy generation can be compensated during the night and in the winter half-year. All in all, an energy generation curve that is far more homogeneous in terms of time and performance is achieved, which also contributes to better use and utilization of integrated storage systems. As a result, a full-fledged energy supply in off-grid operation as well as an emergency power supply when the grid is switched off is possible.
A foundation serves as the static basis ( 1 ) from one or according to the number of corner pillars / corner posts / fastening points ( 5 ) of the tower ( 2 ) several foundation blocks that are monolithic. Alternatively, drilled, screwed, steel root or bulk foundations are used.

Als mobile Variante wird ein Montagefundament, bestehend aus mehreren stapelbaren Montageblöcken verwendet, um eine schnelle Montage/Demontage und Ortsveränderung zu ermöglichen.As a mobile variant, an assembly foundation consisting of several stackable assembly blocks is used to enable quick assembly / disassembly and change of location.

Bei Einzelfundamenten kann sich im Inneren des Fundamentes ein Raum (9) befinden, der mit Einstiegsöffnungen (10) von oben oder der Seite versehen und begehbar ist und so als Elektronik-, Energiespeicher- oder/und Durchgangsraum/ - schleuse mit seitlichen Ausgangs- oder Durchgangsöffnungen (11) zu Anschlussgängen oder weiteren Anschlussräumen für ober- oder unterirdische Energiespeicher- und Elektronikräume nutzbar ist.In the case of single foundations, a space ( 9 ) are located, the one with access openings ( 10 ) is provided and accessible from above or from the side and thus acts as an electronics, energy storage and / or passage room / sluice with side exit or passage openings ( 11th ) to connecting passages or other connection rooms for above or below ground energy storage and electronics rooms.

Der Mast/Turm (2) besteht aus Holz-, Stahl, Beton oder anderen Werkstoffen wie GFK oder Carbon oder einer Kombination aus mehreren Werkstoffen zusammen und kann als ein Stück oder aus Maststößen (3, 14) bestehen. Er ist starr oder auch in unterschiedlichen Höhen kippbar. Der Mast (2) kann rund sein oder eine 3- bis 9-eckige Form haben und als Gittermast, Stahlrund- oder Betonrundmast ausgeführt sein oder/und teilweise oder voll mit festen oder variablen Materialien verkleidet sein. Der Mast ist an einer oder mehreren Seiten vollflächig oder teilweise mit Photovoltaik-Modulen (6) bestückt. Zudem besteht die Möglichkeit, Teile der zur Verfügung stehenden Flächen statt mit Photovoltaik (6) mit Werbeflächen (7) oder/und Telekommunikations- und Sendeanlagen oder -plattformen (8) zu bestücken.The mast / tower ( 2 ) consists of wood, steel, concrete or other materials such as GRP or carbon or a combination of several materials and can be used as one piece or from mast joints ( 3 , 14th ) exist. It is rigid or can be tilted at different heights. The mast ( 2 ) can be round or have a 3 to 9-sided shape and be designed as a lattice mast, round steel or concrete mast and / and partially or fully clad with fixed or variable materials. The mast is fully or partially with photovoltaic modules on one or more sides ( 6th ) equipped. There is also the option of using parts of the available space instead of photovoltaics ( 6th ) with advertising space ( 7th ) or / and telecommunications and transmission systems or platforms ( 8th ) to be equipped.

Zur Erreichung einer hohen Energieausbeute der Kleinwindturbinen aus dem Wind besteht die Notwendigkeit, eine möglichst homogene Luft-Anströmung mit wenig Verwirbelung zu erreichen. Um dies zu ermöglichen, ist die Bedeutsamkeitsbreite (26) (= Breite des zur Kleinwindturbine (4) zugehörigen Mastes (2) oder/und der Unterbauten (31)) auf der Bedeutsamkeitshöhe (32) (= Rotorkreis-Unterkante (29) minus dem 0,5-fachen des Rotordurchmessers (28)) kleiner als das 0,95 fache des Rotordurchmessers (28) und die Gesamtbreite (27) (= absolute Breite des zur Kleinwindturbine (4) zugehörigen Mastes (2) oder/und Unterbauten (31)) kleiner als das 0,97 fache der Höhe H0-RK (30) (Oberkante bodenebenes Fundament (1) bis Rotorkreisunterkante (29)).To achieve a high energy yield from the small wind turbines from the wind, it is necessary to achieve the most homogeneous air flow possible with little turbulence. To make this possible, the breadth of significance ( 26th ) (= Width of the small wind turbine ( 4th ) associated mast ( 2 ) or / and the substructures ( 31 )) at the level of importance ( 32 ) (= Lower edge of rotor circle ( 29 ) minus 0.5 times the rotor diameter ( 28 )) smaller than 0.95 times the rotor diameter ( 28 ) and the total width ( 27 ) (= absolute width of the small wind turbine ( 4th ) associated mast ( 2 ) or / and substructures ( 31 )) less than 0.97 times the height H 0-RK ( 30th ) (Upper edge of floor-level foundation ( 1 ) to the lower edge of the rotor circle ( 29 )).

Die Außenkonturen des Mastes (2) können sowohl parallel aufsteigen, sich nach oben konisch verjüngen oder eine Form als Kombination aus beiden bilden.The outer contours of the mast ( 2 ) can rise in parallel, taper conically upwards or form a shape as a combination of both.

Der Mast kann mit seitlich auskragenden Traversen (15) ausgestattet sein, um neben Kleinwindturbinen (4) oberhalb des Mastes (2) diese auch in unterschiedlichen Höhen seitlich am Mast (2) zu installieren.The mast can be extended with laterally protruding trusses ( 15th ) must be equipped to, in addition to small wind turbines ( 4th ) above the mast ( 2 ) these also at different heights on the side of the mast ( 2 ) to install.

Neben der 1-Mast-Version können auch zwei oder mehrere Masten/Türme (2) mittels Traversen (15) in linearer oder anderer Form verbunden werden, so dass insgesamt eine höhere Stabilität entsteht. Auf den Traversen (15) können jeweils eine oder mehrere Windturbinen (4) installiert werden. Die Traversen (15) können zudem zusätzlich mit PV-Modulen (6) bestückt werden.In addition to the 1-mast version, two or more masts / towers ( 2 ) by means of traverses ( 15th ) are connected in a linear or other form, so that overall greater stability is created. On the trusses ( 15th ) one or more wind turbines ( 4th ) must be installed. The trusses ( 15th ) can also be used with PV modules ( 6th ) can be populated.

Der Innenbereich des Mastes (6) kann als Raum (16) für die Zentrale Steuerung (19) und weitere Elektronik aber auch für elektrische, kinetische, Druckluft- oder kombinierte Speicher genutzt werden.The interior of the mast ( 6th ) can be used as a room ( 16 ) for the central control ( 19th ) and other electronics can also be used for electrical, kinetic, compressed air or combined storage.

Der Hybridenergieturm ist mit einer Zentralen Steuereinheit (19) ausgestattet, die sowohl einen Netzparallelbetrieb mit dem öffentlichen Netz durch Synchronisation, aber auch in Verbindung mit einem Energiespeicher (20) einen Offgrid-Betrieb ermöglicht.The hybrid energy tower is equipped with a central control unit ( 19th ), which can be operated in parallel with the public network through synchronization, but also in connection with an energy storage system ( 20th ) enables off-grid operation.

Im Offgrid-Betrieb fungiert die Zentrale Steuereinheit (19) als Master, erzeugt und definiert eine Netzspannung und sichert die interne Netzstabilität. Zudem zwingt die Zentrale Steuereinheit (19) die Photovoltaik-Generatoren (6) und Kleinwindturbinen (4) in die Slave-Funktion, so dass sich diese auf die von der Zentralen Steuereinheit (19) als Master vorgegebene Frequenz synchronisieren. Dazu ist die maximale Leistung der Zentralen Steuereinheit (19) höher als die Leistung jedes integrierten Generators. Alle Generatoren arbeiten in der gleichen Spannungsebene, wobei die Kleinspannung nach Definition Bestandteil der Niederspannungsebene ist.The central control unit functions in off-grid operation ( 19th ) as master, generates and defines a mains voltage and ensures the internal network stability. In addition, the central control unit ( 19th ) the photovoltaic generators ( 6th ) and small wind turbines ( 4th ) to the slave function, so that it can be accessed by the central control unit ( 19th ) synchronize the specified frequency as a master. For this purpose, the maximum power of the central control unit ( 19th ) higher than the performance of any integrated generator. All generators work on the same voltage level, with the extra-low voltage being part of the low-voltage level by definition.

Zwei oder mehr Generatoren werden durch mindestens zwei getrennte Eingänge (22, 23) mit der Zentralen Steuereinheit (19) verbunden, von denen ein Eingang (23) gleichzeitig Ausgang zur Verbraucherebene (24) sein kann sowie ein Eingang (22) über die Anbindung des Speichers (20) erfolgen kann.Two or more generators are fed through at least two separate inputs ( 22nd , 23 ) with the central control unit ( 19th ) connected, of which one input ( 23 ) at the same time output to the consumer level ( 24 ) as well as an input ( 22nd ) via the connection of the storage ( 20th ) can be done.

Der Hybrid-Energieturm kann über die Zentrale Steuereinheit (19) mit anderen Energieerzeugern, insbesondere PV-Anlagen als Dach- oder Flächenanlagen, Kleinwasserkraftwerken, Speichern und Kfz-Ladesäulen der gleichen Spannungsebene kombiniert und ergänzt werden, wenn diese in der Slave-Ebene agieren. Der Hybridenergieturm kann auch als Ergänzung externer Erzeugeranlagen mit einer von diesen bereitgestellten Steuerung gekoppelt werden, wobei seine einzelnen Generatoren ohne eigene Zentrale Steuereinheit (19) in der Slave-Funktion agieren.The hybrid energy tower can be controlled via the central control unit ( 19th ) can be combined and supplemented with other energy producers, in particular PV systems as roof or surface systems, small hydropower plants, storage systems and vehicle charging stations of the same voltage level, if they operate on the slave level. The hybrid energy tower can also be coupled as a supplement to external generator systems with a controller provided by these, with its individual generators without own central control unit ( 19th ) act in the slave function.

Mit Hilfe eines Umschalters (25) kann im Falle eines Defektes in der Zentralen Steuereinheit (19) diese und die Kleinwindturbine (4) aus dem System herausgeschaltet werden, so dass eine Versorgung allein über Photovoltaik (6) und Speicher (20) möglich wird. Dadurch ist gewährleistet, dass bei Ausfall egal welcher Komponente (4, 6, 20, oder 19) die Energieversorgung gesichert bleibt.With the help of a toggle switch ( 25th ) can in the event of a defect in the central control unit ( 19th ) this and the small wind turbine ( 4th ) can be switched out of the system, so that a supply via photovoltaics ( 6th ) and memory ( 20th ) becomes possible. This ensures that in the event of a failure, no matter which component ( 4th , 6th , 20th , or 19th ) the energy supply remains secure.

Um eine hohe Energieausbeute der Kleinwindturbinen aus dem Wind zu erzielen, ist eine möglichst homogene Luft-Anströmung mit wenig Verwirbelung nötig. Um dem möglichst nahe zu kommen, ist die Breite des Mastes (und Unterbauten) 50 cm unterhalb des Rotorkreises kleiner als das 0,95 fache des Rotordurchmessers und kleiner als das 0,97 fache der Höhe (Oberkante bodenebenes Fundament bis Unterkante Rotorkreis).In order to achieve a high energy yield of the small wind turbines from the wind, an air flow that is as homogeneous as possible with little turbulence is necessary. To come as close as possible, the width of the mast (and substructure) 50 cm below the rotor circle is less than 0.95 times the rotor diameter and less than 0.97 times the height (upper edge of the ground level foundation to the lower edge of the rotor circle).

Der Mast kann hydraulisch oder mechanisch je nach Version in unterschiedlichen Höhen über Grund abkippbar sein. Dabei ist dieser über eine vorhandene Kippvorrichtung oder mechanisch abkippbar.The mast can be tilted hydraulically or mechanically, depending on the version, at different heights above the ground. This can be tilted mechanically or via an existing tilting device.

Der Mast/Turm (2) ist an den Eckpfosten/Eckprofilen (5) mit horizontal nach außen verlaufenden Halterungen (17) für die Aufnahme der Photovoltaik-Montageschienen-Unterkonstruktion (12) ausgestattet, welche in einer Traversen-Halterung (17) mündet, die auch gleichzeitig Montageschiene der Photovoltaik (6) sein kann. Die Halterungen (17) ermöglichen so über den Mast hinaus eine breitere Photovoltaik-Modulfläche, als der eigentliche Durchmesser/die eigentliche Breite des Mastes (2) zur Verfügung hat.The mast / tower ( 2 ) is on the corner posts / corner profiles ( 5 ) with brackets running horizontally outwards ( 17th ) for holding the photovoltaic mounting rail substructure ( 12th ) equipped in a traverse bracket ( 17th ) opens, which is also the mounting rail of the photovoltaic ( 6th ) can be. The brackets ( 17th ) enable a wider photovoltaic module surface beyond the mast than the actual diameter / width of the mast ( 2 ) has available.

Der Hybrid-Energieturm kann mit einer beweglichen PV-Unterkonstruktion (12) auf einem Rundlaufring (21) ausgestattet sein. Zur Installation dieser ist der Rundlaufring (21) kreisförmig um den Mast (2) herumgebogen und befestigt, so dass die PV-Module (6) dem Azimut-Sonnenverlauf um bis zu 360 Grad folgen bzw. wieder in die morgendliche Ausgangsposition zurückfahren können.The hybrid energy tower can be equipped with a movable PV substructure ( 12th ) on a circular ring ( 21 ) be equipped. To install this, the circular ring ( 21 ) circular around the mast ( 2 ) bent around and fastened so that the PV modules ( 6th ) follow the azimuth course of the sun by up to 360 degrees or return to the starting position in the morning.

Die PV-Module (6) sind mindestens an einer Seite des Mastes (2), vornehmlich an der Sonnen-Haupteinstrahlungsrichtung (Nordhalbkugel = Süden) sowie den dann folgend angrenzenden Einstrahlungsrichtungen montiert. Dabei können sie parallel zum Mast (2) installiert, oder von oben nach unten in immer flacheren Winkeln angebracht werden.The PV modules ( 6th ) are on at least one side of the mast ( 2 ), primarily mounted on the main direction of solar radiation (northern hemisphere = south) as well as the subsequent adjacent directions of radiation. They can be parallel to the mast ( 2 ) installed, or attached from top to bottom at increasingly flatter angles.

Um die Energieerzeugung der am Mast (2) befindlichen Photovoltaik (6) in der Zeit mit dem höchsten Sonnenstand auf Grund zu geringen Verbrauchs oder/und zu geringer Speicherkapazitäten zu Gunsten einer höheren Ausbeute in den früheren und späteren Tageszeiten zu reduzieren, werden die Photovoltaik-Module (6) Zenitwinkel-mäßig derart montiert, dass der Anstellwinkel der Photovoltaikmodule (6) von 5 Grad (bei 85 Grad Sonnen-Zenit-Anstrahlung) bis zu einem Anstellwinkel von 135 Grad zum Sonnen-Zenitwinkel (zur Nutzung der Reflexionsstrahlungen von hellen Böden und anderen Reflexionsflächen) betragen kann. Die Photovoltaik-Module (6) können mit gleichem oder wechselnd unterschiedlichem Winkel installiert werden, so dass die oberhalb sitzenden mit 5 bis 85 Grad installierten Photovoltaik-Module (6) eine absichtliche Beschattung bei den darunter mit 5 bis 90 Grad oder aber mit 90 bis 135 Grad installierten Photovoltaik-Modulen (6) erzeugen und die unterhalb installierten Photovoltaik-Module (6) damit eine höhere Leistungsfähigkeit durch geringere Erwärmung erreichen.In order to generate energy on the mast ( 2 ) located photovoltaics ( 6th ) during the time with the highest position of the sun due to insufficient consumption and / or insufficient storage capacity in favor of a higher yield in the earlier and later times of the day, the photovoltaic modules ( 6th ) Mounted at the zenith angle in such a way that the angle of incidence of the photovoltaic modules ( 6th ) from 5 degrees (with 85 degrees sun zenith illumination) up to an angle of attack of 135 degrees to the sun zenith angle (to use the reflected radiation from light floors and other reflective surfaces). The photovoltaic modules ( 6th ) can be installed with the same or alternating different angles, so that the photovoltaic modules ( 6th ) Intentional shading of the photovoltaic modules installed below at 5 to 90 degrees or at 90 to 135 degrees ( 6th ) and the photovoltaic modules ( 6th ) to achieve a higher performance through less heating.

Der Hybrid-Energieturm ist geeignet, dass alle handelsüblichen PV-Module (6) durch Anpassung der Abstände der Aufnahmehalterung (17) verwendet werden können.
Bei Verwendung von bifacialen Photovoltaik-Modulen (6) bleibt ¼ der Turmaußenflächen lichtoffen, insbesondere die der Sonnen-Haupteinstrahlungsrichtung abgewandte Seite, oder kann mit lichtdurchdringenden Materialien bestückt werden, so dass die Rückfläche der PV-Module (6) durch Reflexion bestrahlt werden kann.The hybrid energy tower is suitable that all commercially available PV modules ( 6th ) by adjusting the spacing of the mounting bracket ( 17th ) can be used.
When using bifacial photovoltaic modules ( 6th ) ¼ of the outer surface of the tower remains open to light, in particular the side facing away from the main direction of sunlight, or can be equipped with light-penetrating materials so that the rear surface of the PV modules ( 6th ) can be irradiated by reflection.

Ausführungsbeispiel:Embodiment:

Es zeigen:

  • 1 Hybrid-Energieturm Seitenansicht
  • 2 Mast Draufsicht 4-eckig
  • 3 Mast Draufsicht 8-eckig
  • 4 Hybrid-Energieturm mit Traverse
  • 5 Hybrid-Mehrmastsystem
  • 6 Hybrid-Energieturm mit Photovoltaik-Installationsarten
  • 7 Mast-Draufsicht mit beweglicher Photovoltaik
  • 8 Elektrischer Blockschaltplan
  • 9 Hybrid-Energieturm Seitenansicht mit Bemessungsbezeichnungen
Show it:
  • 1 Hybrid energy tower side view
  • 2 Mast top view quadrangular
  • 3 Mast top view octagonal
  • 4th Hybrid energy tower with traverse
  • 5 Hybrid multi-mast system
  • 6th Hybrid energy tower with photovoltaic installation types
  • 7th Mast top view with movable photovoltaics
  • 8th Electrical block diagram
  • 9 Hybrid energy tower side view with rating designations

Nach 1 besteht der Hybrid-Energieturm (im weiteren „HET“ genannt) aus 3 Hauptbestandteilen, dem Fundament (1), dem Mast (2) (bestehend aus einem oder mehreren aufeinander montierten Mastsegmenten (3)), sowie einer Kleinwindturbine (4). Dabei sind die Seitenflächen des Mastes (2) mit Photovoltaik (6) bestückt bzw. im oberen Bereich optional mit Werbeflächen (7) oder/und mit Telekommunikations- und Sendeanlagen oder -plattformen (8) besetzt.To 1 the hybrid energy tower (hereinafter referred to as "HET") consists of 3 main components, the foundation ( 1 ), the mast ( 2 ) (consisting of one or more mast segments mounted on top of each other ( 3 )), as well as a small wind turbine ( 4th ). The side surfaces of the mast ( 2 ) with photovoltaics ( 6th ) equipped or optionally with advertising space in the upper area ( 7th ) or / and with Telecommunications and transmission systems or platforms ( 8th ) occupied.

Als statische Basis dient ein Fundament (1), in dem die Eckpfeiler/ Eckstiele/ Befestigungspunkte (5) des Turms (2) verankert sind.
Im Inneren des Fundamentes (1) kann sich ein Raum (9) befinden, der mit schließbarer Einstiegsöffnung (10) von oben oder der Seite versehen und begehbar ist und diesen so als Elektronik- und Energiespeicher-Raum nutzbar macht. Alternativ kann dieser auch als Durchgangsraum/ -schleuse mit seitlichen Ausgangs- oder Durchgangsöffnungen (11) zu Anschlussgängen oder weiteren Anschlussräumen für ober- oder unterirdische Energiespeicher- und ElektronikRäume nutzbar sein.
Der Mast/Turm (2) besteht aus einer Stahlgittermastkonstruktion und kann als ein Stück oder aus Maststößen (2) bestehen.
Die Außenkonturen des Mastes (2) verjüngen sich am unteren Mastsegment (3) konisch nach oben und steigen mit dem oberen Mastsegment (14) parallel auf.A foundation serves as the static basis ( 1 ), in which the corner pillars / corner posts / fastening points ( 5 ) of the tower ( 2 ) are anchored.
Inside the foundation ( 1 ) a room ( 9 ), which has a closable access opening ( 10 ) is provided and accessible from above or the side, making it usable as electronics and energy storage space. Alternatively, this can also be used as a passage room / sluice with side exit or passage openings ( 11th ) to connecting passages or other connection rooms for above or below ground energy storage and electronics rooms.
The mast / tower ( 2 ) consists of a steel lattice mast construction and can be used as one piece or from mast joints ( 2 ) exist.
The outer contours of the mast ( 2 ) taper at the lower mast segment ( 3 ) conically upwards and rise with the upper mast segment ( 14th ) in parallel.

Nach 2 (Mast (2) in der Draufsicht dargestellt) sind die Photovoltaikmodule (6) mit der üblichen Photovoltaikmontageschiene (13) nicht direkt am Mast/Turm (2) angebracht. Der Mast/Turm (2) ist an den Eckpfosten/Eckprofilen (8) mit bis zu 45 cm tiefen Photovoltaik-Montageschienen-Unterkonstruktionen (12) versehen, welche wiederum aus der Unterkonstruktion-Traverse (18) und den Traversen-Halterungen (17) bestehen. Auf der Unterkonstruktion-Traverse (18) ist die PhotovoltaikMontageschiene (13) mit Photovoltaik-Modulen (6) montiert. Die Photovoltaik-Montageschienen-Unterkonstruktionen (12) ermöglichen so über den Mast hinaus eine breitere Photovoltaik-Modulfläche (6), als durch den eigentlichen Durchmesser/die eigentliche Breite des Mastes (2) möglich wäre.
Der Innenbereich des Mastes (16) kann als Raum für die Zentrale Steuereinheit (19) und weitere Elektronik aber auch für elektrische, kinetische, Druckluft- oder kombinierte Speicher genutzt werden.To 2 (Mast ( 2 ) shown in the top view) are the photovoltaic modules ( 6th ) with the usual photovoltaic mounting rail ( 13th ) not directly on the mast / tower ( 2 ) appropriate. The mast / tower ( 2 ) is on the corner posts / corner profiles ( 8th ) with up to 45 cm deep photovoltaic mounting rail substructures ( 12th ), which in turn consist of the substructure traverse ( 18th ) and the truss brackets ( 17th ) exist. On the substructure traverse ( 18th ) is the photovoltaic mounting rail ( 13th ) with photovoltaic modules ( 6th ) assembled. The photovoltaic mounting rail substructures ( 12th ) enable a wider photovoltaic module surface beyond the mast ( 6th ) than by the actual diameter / actual width of the mast ( 2 ) it is possible.
The interior of the mast ( 16 ) can be used as space for the central control unit ( 19th ) and other electronics can also be used for electrical, kinetic, compressed air or combined storage.

Nach 3 werden die Photovoltaikmodule (6) mindestens an einer Seite des Mastes (2), vornehmlich an der Sonnen-Haupteinstrahlungsrichtung (Nordhalbkugel = Süden) sowie den dann im Weiteren links und rechts angrenzenden Einstrahlungsrichtungen montiert.
Bei Verwendung von bifacialen Photovoltaik-Modulen (6) bleibt mindestens ¼ der Turmaußenflächen lichtoffen, insbesondere die derTo 3 the photovoltaic modules ( 6th ) at least on one side of the mast ( 2 ), primarily on the main direction of solar radiation (northern hemisphere = south) as well as the subsequent left and right adjacent directions of radiation.
When using bifacial photovoltaic modules ( 6th ) at least ¼ of the tower's outer surfaces remain open to light, especially those of the

Sonnenhaupteinstrahlungsrichtung abgewandte Seite oder kann mit lichtdurchlässigen Materialien bestückt werden, so dass die Rückfläche der Photovoltaik-Module (6) durch Reflexion bestrahlt werden kann.The side facing away from the main direction of solar radiation or can be fitted with translucent materials so that the rear surface of the photovoltaic modules ( 6th ) can be irradiated by reflection.

Nach 4 besteht der HET aus einem Turm (2) mit zusätzlichen, seitlich auskragenden Traversen (15), um weitere Kleinwindturbinen (4) aufzunehmen. Die Traverse (15) wird ebenfalls mit Photovoltaik-Modulen (6) bestückt.To 4th the HET consists of a tower ( 2 ) with additional, laterally protruding traverses ( 15th ) to add more small wind turbines ( 4th ) to record. The traverse ( 15th ) is also used with photovoltaic modules ( 6th ) equipped.

Nach 5 besteht der HET alternativ statt der 1-Mast-Version aus zwei oder mehreren Masten/Türmen (2), die mittels Traversen (15) in linearer oder anderer Form verbunden sind, so dass insgesamt eine höhere Stabilität entsteht. Auf den Traversen (15) und an den Masten (2) können jeweils eine oder mehrere Kleinwindturbinen (4) installiert werden. Die Traversen (15) können zudem zusätzlich mit PV-Modulen (6) bestückt werden.To 5 if the HET consists of two or more masts / towers instead of the 1-mast version ( 2 ), which by means of traverses ( 15th ) are connected in a linear or other form, so that overall greater stability is created. On the trusses ( 15th ) and on the masts ( 2 ) one or more small wind turbines ( 4th ) must be installed. The trusses ( 15th ) can also be used with PV modules ( 6th ) can be populated.

Nach 6 sind die Photovoltaik-Module (6) parallel zum Mast (2) installiert, oder können von oben nach unten in immer flacherem Winkel angebracht werden.
Um die Energieerzeugung der am Mast (2) befindlichen Photovoltaik-Module (6) in der Zeit mit dem höchsten Sonnenstand auf Grund zu geringen Verbrauchs oder/und zu geringer Speicherkapazitäten zu Gunsten einer höheren Ausbeute in den früheren und späteren Tageszeiten zu reduzieren, werden die Photovoltaik-Module (6) Zenitwinkel-mäßig derart montiert, dass der Anstellwinkel der Photovoltaikmodule (6) von 5 Grad (bei 85 Grad Sonnen-Zenit-Anstrahlung) bis zu einem Anstellwinkel von 135 Grad zum Sonnen-Zenitwinkel (zur Nutzung der Reflexionsstrahlungen von hellen Böden und anderen Reflexionsflächen) betragen kann. Die Photovoltaik-Module (6) können mit gleichem oder wechselnd unterschiedlichem Winkel installiert werden, so dass die oberhalb sitzenden mit 5 bis 85 Grad installierten Photovoltaik-Module (6) eine absichtliche Beschattung bei den darunter mit 5 bis 90 Grad oder aber mit 90 bis 135 Grad installierten Photovoltaik-Modulen (6) erzeugen und die unterhalb installierten Photovoltaik-Module (6) damit eine höhere Leistungsfähigkeit durch geringere Erwärmung erreichen.To 6th are the photovoltaic modules ( 6th ) parallel to the mast ( 2 ) installed, or can be attached from top to bottom at an increasingly flat angle.
In order to generate energy on the mast ( 2 ) located photovoltaic modules ( 6th ) during the time with the highest position of the sun due to insufficient consumption and / or insufficient storage capacity in favor of a higher yield in the earlier and later times of the day, the photovoltaic modules ( 6th ) Mounted at the zenith angle in such a way that the angle of incidence of the photovoltaic modules ( 6th ) from 5 degrees (with 85 degrees sun zenith illumination) up to an angle of attack of 135 degrees to the sun zenith angle (to use the reflected radiation from light floors and other reflective surfaces). The photovoltaic modules ( 6th ) can be installed with the same or alternating different angles, so that the photovoltaic modules ( 6th ) Intentional shading of the photovoltaic modules installed below at 5 to 90 degrees or at 90 to 135 degrees ( 6th ) and the photovoltaic modules ( 6th ) to achieve a higher performance through less heating.

Nach 7 kann der HET mit Rundlaufringen (21) ausgestattet sein, an denen die Traversenhalterungen (17) beweglich installiert sind und dadurch die Photovoltaikmodule (6) dem Azimut-Sonnenverlauf entsprechend um bis zu 360 Grad folgen bzw. wieder in die morgendliche Ausgangsposition zurückfahren können.To 7th can the HET with concentric rings ( 21 ) to which the truss brackets ( 17th ) are movably installed and thereby the photovoltaic modules ( 6th ) follow the azimuth course of the sun by up to 360 degrees or return to the starting position in the morning.

Nach 8 ist der Hybridenergieturm mit einer Zentralen Steuereinheit (19) ausgestattet, die sowohl einen Netzparallelbetrieb mit dem öffentlichen Netz durch Synchronisation, aber auch in Verbindung mit einem Energiespeicher (20) einen Offgrid-Betrieb ermöglicht.
Im Offgrid-Betrieb fungiert die Zentrale Steuereinheit (19) als Master und definiert eine Netzspannung und Netzfrequenz und sichert die interne Netzstabilität. Zudem zwingt die Zentrale Steuereinheit (19) die PV-Generatoren (6) und Kleinwindturbinen (4) in die Slave-Funktion, so dass sich diese auf die von der Zentralen Steuereinheit (19) als Master vorgegebene Frequenz synchronisieren. Dazu ist die maximale Leistung der Zentralen Steuereinheit (19) höher als die Leistung jedes integrierten Generators.
Zwei oder mehr Generatoren werden durch mindestens zwei getrennte elektrische Eingänge (22, 23) mit der Zentralen Steuereinheit (19) verbunden. Der zweite elektrische Eingang (23) kann gleichzeitig Ausgang (24) zur Verbraucherebene sein. Über den ersten elektrischen Eingang (22) kann auch die Anbindung des Speichers (20) erfolgen.To 8th is the hybrid energy tower with a central control unit ( 19th ), which can be operated in parallel with the public network through synchronization, but also in connection with an energy storage system ( 20th ) enables off-grid operation.
The central control unit functions in off-grid operation ( 19th ) as master and defines a mains voltage and frequency and ensures the internal network stability. In addition, the central control unit ( 19th ) the PV generators ( 6th ) and small wind turbines ( 4th ) to the slave function, so that it can be accessed by the central control unit ( 19th ) synchronize the specified frequency as a master. For this purpose, the maximum power of the central control unit ( 19th ) higher than the performance of any integrated generator.
Two or more generators are connected to at least two separate electrical inputs ( 22nd , 23 ) with the central control unit ( 19th ) tied together. The second electrical input ( 23 ) can simultaneously output ( 24 ) be at the consumer level. Via the first electrical input ( 22nd ) the connection of the storage ( 20th ) take place.

Nach 9 besteht zur Erreichung einer hohen Energieausbeute der Kleinwindturbinen aus dem Wind die Notwendigkeit, eine möglichst homogene Luft-Anströmung mit wenig Verwirbelung zu erreichen. Um dies zu ermöglichen, ist die Bedeutsamkeitsbreite (26) (= Breite des zur Kleinwindturbine (4) zugehörigen Mastes (2) oder/und der Unterbauten (31)) auf der Bedeutsamkeitshöhe (32) (= Rotorkreis-Unterkante (29) minus dem 0,5-fachen des Rotordurchmessers (28)) kleiner als das 0,95 fache des Rotordurchmessers (28) und die Gesamtbreite (27) (= absolute Breite des zur Kleinwindturbine (4) zugehörigen Mastes (2) oder/und Unterbauten (31)) kleiner als das 0,97 fache der Höhe H0-RK (30) (Oberkante bodenebenes Fundament (1) bis Rotorkreisunterkante (29)).To 9 In order to achieve a high energy yield from the small wind turbines from the wind, it is necessary to achieve the most homogeneous air flow possible with little turbulence. To make this possible, the breadth of significance ( 26th ) (= Width of the small wind turbine ( 4th ) associated mast ( 2 ) or / and the substructures ( 31 )) at the level of importance ( 32 ) (= Lower edge of rotor circle ( 29 ) minus 0.5 times the rotor diameter ( 28 )) smaller than 0.95 times the rotor diameter ( 28 ) and the total width ( 27 ) (= absolute width of the small wind turbine ( 4th ) associated mast ( 2 ) or / and substructures ( 31 )) less than 0.97 times the height H 0-RK ( 30th ) (Upper edge of floor-level foundation ( 1 ) to the lower edge of the rotor circle ( 29 )).

BezugszeichenlisteList of reference symbols

Es zeigen

1
Fundament
2
Mast/Turm
3
unteres Mastsegment/ Maststoß/ Turmsegment/ Turmstoß
4
Kleinwindturbine
5
Eckpfeiler/ Eckprofile/ Eckstiele
6
Photovoltaik = PV (-module, oder -generatoren)
7
Werbeflächen
8
Telekommunikations- und Sendeanlagen oder -plattformen
9
Fundament-Innenraum
10
Einstiegsöffnung
11
Ausgangs- oder Durchgangsöffnungen
12
Photovoltaik-Montageschienen-Unterkonstruktion
13
PV-Montageschiene
14
oberes Mastsegment/ Maststoß/ Turmsegment/ Turmstoß
15
Traverse
16
Mast-Innenraum
17
Traversen-Halterung
18
Unterkonstruktion-Traverse
19
Zentrale Steuereinheit
20
Energiespeicher
21
Rundlaufring
22
Erster elektrischer Eingang
23
Zweiter elektrischer Eingang
24
elektrischer Ausgang
25
Umschaltung
26
Bedeutsamkeitsbreite
27
Gesamtbreite
28
Rotordurchmesser
29
Rotorkreisunterkante
30
Höhe0-RK
31
Unterbauten
32
Bedeutsamkeitshöhe
Show it
1
foundation
2
Mast / tower
3
lower mast segment / mast joint / tower segment / tower joint
4th
Small wind turbine
5
Corner pillars / corner profiles / corner posts
6th
Photovoltaics = PV (modules or generators)
7th
Advertising space
8th
Telecommunications and transmission systems or platforms
9
Foundation interior
10
Entrance opening
11th
Exit or passage openings
12th
Photovoltaic mounting rail substructure
13th
PV mounting rail
14th
upper mast segment / mast joint / tower segment / tower joint
15th
traverse
16
Mast interior
17th
Truss bracket
18th
Substructure traverse
19th
Central control unit
20th
Energy storage
21
Concentric ring
22nd
First electrical entrance
23
Second electrical entrance
24
electrical output
25th
Switching
26th
Breadth of significance
27
Overall width
28
Rotor diameter
29
Rotor circle lower edge
30th
Height 0-RK
31
Substructures
32
Level of importance

Claims (25)

Hybrid-Energieturm, der aus einem oder mehreren Fundamenten (1) mit mindestens einem oder mehreren darauf stehenden Masten (2) besteht und mit einer oder mehreren daran installierten Kombinationen aus Photovoltaik (6) und mindestens einer horizontalaxialen, H-Rotor-, Darrieus-Rotor-, Savonius-Rotor-, oder kombinierten Kleinwindturbine (4) sowie einer Zentralen Steuereinheit (19) ausgestattet ist.Hybrid energy tower, which consists of one or more foundations (1) with at least one or more masts (2) standing on it and with one or more combinations of photovoltaics (6) and at least one horizontal-axial, H-rotor, Darrieus- Rotor, Savonius rotor, or combined small wind turbine (4) and a central control unit (19) is equipped. Hybrid-Energieturm nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass dieser zur gemeinschaftlichen Energieerzeugung von an einem oder mehreren Türmen installierten Photovoltaik-Modulen (6) und Kleinwindturbinen (4) im Netzparallel-, Insel- oder/und Notstrombetrieb in der Mittelspannungs- oder Niederspannungsnetzebene arbeitet.Hybrid energy tower after Claim 1 characterized in that it works for the joint generation of energy from photovoltaic modules (6) and small wind turbines (4) installed on one or more towers in grid-parallel, island or / and emergency power operation in the medium-voltage or low-voltage network level. Hybrid-Energieturm nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugte Energie aller PV-Generatoren (6) und Windturbinen (4) zusammengeführt und in die gleiche Verbraucher-, Speicher- oder Netzspannungsebene eingespeist wird und gemeinsam oder getrennt oder gleichzeitig oder nacheinander genutzt werden kann.Hybrid energy tower according to one of the Claims 1 or 2 characterized in that the energy generated from all PV generators (6) and wind turbines (4) is brought together and fed into the same consumer, storage or network voltage level and can be used jointly or separately or simultaneously or one after the other. Hybrid-Energieturm nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Mast (2) aus Holz-, Stahl, Beton oder anderen Werkstoffen wie GFK oder Carbon oder einer Kombination aus mehreren dieser Werkstoffe besteht und als runder, ovaler, Gitter- oder 3 - 12-eckiger Mast (2) ausgeführt ist, mindestens eine oder mehrere Seiten des Mastes (2) vollflächig oder teilweise mit Photovoltaik (6) bestückt sind und am Mast (2) oberhalb, zwischen oder unterhalb einer oder mehrerer Kleinwindturbinen (4) oder Photovoltaik (6) Werbeflächen (7) oder/und Telekommunikations- und Sendeanlagen oder -plattformen (8) installiert sind.Hybrid energy tower according to one of the Claims 1 , 2 or 3 characterized in that the mast (2) made of wood, steel, concrete or other Materials such as GRP or carbon or a combination of several of these materials and is designed as a round, oval, lattice or 3 - 12-cornered mast (2), at least one or more sides of the mast (2) over the entire surface or partially with photovoltaics ( 6) are equipped and on the mast (2) above, between or below one or more small wind turbines (4) or photovoltaic (6) advertising space (7) and / or telecommunications and transmission systems or platforms (8) are installed. Hybrid-Energieturm nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass die summierte Nennleistung aus den PV-Generatoren (6) größer/gleich 31% der Nennleistung der Kleinwindturbinen (4) ist.Hybrid energy tower according to one of the Claims 1 , 2 or 3 characterized in that the total nominal power from the PV generators (6) is greater than / equal to 31% of the nominal power of the small wind turbines (4). Hybrid-Energieturm nach einem der Ansprüche 1 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Fundament (1) aus einem oder entsprechend der Anzahl der Eckpfeiler (5) des Turms (2) mehreren monolithischen Fundamentblöcken, Bohr-, Schraub-, Stahlwurzel- oder Schüttfundamenten oder als mobiles Montagefundament aus mehreren stapelbaren Montagefertigteilblöcken besteht.Hybrid energy tower according to one of the Claims 1 or 4th characterized in that the foundation (1) consists of one or, depending on the number of corner pillars (5) of the tower (2), several monolithic foundation blocks, drill, screw, steel root or bulk foundations or as a mobile assembly foundation of several stackable prefabricated assembly blocks. Hybrid-Energieturm nach einem der Ansprüche 1 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein monolithisches Fundament (1) mit einem Fundament-Innenraum (9) und mit einer oder mehreren Einstiegsöffnungen (10) von oben oder der Seite ins Fundament (1) versehen ist und dass der Fundament-Innenraum (9) nutzbar ist als Elektronik-, Speicher- oder/und Durchgangsraum/-schleuse mit seitlichen Ausgangsöffnungen (11) zu Anschlussgängen oder weiteren Anschlussräumen wie ober- oder unterirdischen Energiespeicher- und Elektronik-Räumen.Hybrid energy tower according to one of the Claims 1 or 4th characterized in that this is a monolithic foundation (1) with a foundation interior (9) and with one or more access openings (10) from above or the side into the foundation (1) and that the foundation interior (9) can be used is as electronics, storage and / or passage room / sluice with lateral exit openings (11) to connecting passages or other connection rooms such as above or below ground energy storage and electronics rooms. Hybrid-Energieturm nach einem der Ansprüche 1 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Mast/Turm (2) aus ein oder mehreren Maststößen (3, 14) mit einer Länge von 3 - 12 m besteht.Hybrid energy tower according to one of the Claims 1 or 4th characterized in that the mast / tower (2) consists of one or more mast joints (3, 14) with a length of 3 - 12 m. Hybrid-Energieturm nach einem der Ansprüche 1 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Mast/Turm (2) zur Befestigung der Photovoltaikmodule (6) mit ein- oder mehrteiligen Photovoltaik-Montageschienen-Unterkonstruktionen (12) versehen ist, welche wiederum aus der Unterkonstruktion-Traverse (18) und den Traversen-Halterungen (17) bestehen und an diese die üblichen Photovoltaikmontageschienen (13) zur Aufnahme der Photovoltaik-Module (6) angebracht sind.Hybrid energy tower according to one of the Claims 1 or 4th characterized in that the mast / tower (2) for fastening the photovoltaic modules (6) is provided with one-part or multi-part photovoltaic mounting rail substructures (12), which in turn consist of the substructure traverse (18) and the truss mounts ( 17) and the usual photovoltaic mounting rails (13) for receiving the photovoltaic modules (6) are attached to them. Hybrid-Energieturm nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass dieser mit einer beweglichen Photovoltaik-Unterkonstruktion (12) an einem Rundlaufring (21) versehen ist, die dem Azimut-Sonnenverlauf entsprechend dem Azimut-Winkel der Sonne um bis zu 360 Grad folgen kann bzw. wieder in die morgendliche Ausgangsposition zurückfahren kann.Hybrid energy tower according to one of the Claims 1 , 4th or 9 characterized in that it is provided with a movable photovoltaic substructure (12) on a circular ring (21), which can follow the azimuth course of the sun by up to 360 degrees according to the azimuth angle of the sun or move back to the starting position in the morning can. Hybrid-Energieturm nach einem der Ansprüche 1 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkonturen des Mastes (2) parallel aufsteigen oder sich nach oben konisch verjüngen oder eine Kombination aus beiden darstellen.Hybrid energy tower according to one of the Claims 1 or 4th characterized in that the outer contours of the mast (2) rise in parallel or taper conically upwards or represent a combination of both. Hybrid-Energieturm nach einem der Ansprüche 1 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Bedeutsamkeitsbreite (26) (= Breite des zur Kleinwindturbine (4) zugehörigen Mastes (2) oder/und der Unterbauten (31)) auf der Bedeutsamkeitshöhe (32) (= Rotorkreis-Unterkante (29) minus dem 0,5-fachen des Rotordurchmessers (28)) kleiner als das 0,95 fache des Rotordurchmessers (28) und die Gesamtbreite (27) (= absolute Breite des zur Kleinwindturbine (4) zugehörigen Mastes (2) oder/und Unterbauten (31)) kleiner als das 0,97 fache der Höhe H0-RK (30) (Oberkante bodenebenes Fundament (1) bis Rotorkreisunterkante (29)) ist.Hybrid energy tower according to one of the Claims 1 or 4th characterized in that the significance width (26) (= width of the mast (2) and / or the substructures (31) belonging to the small wind turbine (4)) at the significance level (32) (= rotor circle lower edge (29) minus the 0, 5 times the rotor diameter (28)) smaller than 0.95 times the rotor diameter (28) and the total width (27) (= absolute width of the mast (2) and / or substructure (31) belonging to the small wind turbine (4)) less than 0.97 times the height H 0-RK (30) (upper edge of the ground-level foundation (1) to the lower edge of the rotor circle (29)). Hybrid-Energieturm nach einem der Ansprüche 1 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass am Turm (2) ein oder mehrere Kleinwindturbinen (4) direkt oder mit Hilfe von Traversen (15) installiert werden können.Hybrid energy tower according to one of the Claims 1 or 4th characterized in that one or more small wind turbines (4) can be installed directly or with the help of cross members (15) on the tower (2). Hybrid-Energieturm nach einem der Ansprüche 1 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (16) des Mastes als Raum für die Zentrale Steuerung (19), Elektronik aber auch für elektrische, kinetische, Druckluft- oder kombinierte Speicher nutzbar ist.Hybrid energy tower according to one of the Claims 1 or 4th characterized in that the interior (16) of the mast can be used as a space for the central control (19), electronics, but also for electrical, kinetic, compressed air or combined storage. Hybrid-Energieturm nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Photovoltaikmodule (6) vornehmlich an der Sonnen-Haupteinstrahlungsrichtung (Nordhalbkugel = Süden) sowie den dann angrenzenden Einstrahlungsrichtungen montiert sind und bei Verwendung von bifacialen Photovoltaik-Modulen (6) mindestens ¼ der Turmaußenflächen lichtoffen bleibt oder mit lichtdurchlässigen Materialien bestückt ist.Hybrid energy tower according to one of the Claims 1 , 4th or 9 characterized in that the photovoltaic modules (6) are primarily mounted in the main direction of solar irradiation (northern hemisphere = south) and the adjacent directions of irradiation and, when using bifacial photovoltaic modules (6), at least ¼ of the tower outer surfaces remain open to light or are equipped with light-permeable materials . Hybrid-Energieturm nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass bei eckigen Masten (2) die Halterungen für die PV-Unterkonstruktion (17) direkt oder indirekt an den Eckprofilen (5) befestigt sind.Hybrid energy tower according to one of the Claims 1 , 4th or 9 characterized in that in the case of angular masts (2) the brackets for the PV substructure (17) are attached directly or indirectly to the corner profiles (5). Hybrid-Energieturm nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass dieser aus mehreren Masten/Türmen (2) besteht und dass zwei oder mehrere Masten/Türme (2) jeweils mittels Traversen (15) in linearer oder anderer Form verbunden sind.Hybrid energy tower according to one of the Claims 1 , 2 , 4th or 8th characterized in that it consists of several masts / towers (2) and that two or more masts / towers (2) are each connected by means of cross members (15) in a linear or other form. Hybrid-Energieturm nach einem der Ansprüche 1, 4, oder 17 dadurch gekennzeichnet, dass an den Traversen (15) jeweils eine oder mehrere Kleinwindturbinen (4) stehend, seitlich oder hängend installiert werden können und die Traversen (15) mit Photovoltaik (6) bestückt sind.Hybrid energy tower according to one of the Claims 1 , 4th , or 17, characterized in that one or more small wind turbines (4) can be installed standing, sideways or hanging on the crossbars (15) and the crossbars (15) are equipped with photovoltaics (6). Hybrid-Energieturm nach einem der Ansprüche 1, 4, 9,10 oder 17 dadurch gekennzeichnet, dass die Photovoltaik-Module (6) parallel zum Mast (2), oder mit Anstellwinkel oder von oben nach unten in immer flacheren Winkeln installiert sind.Hybrid energy tower according to one of the Claims 1 , 4th , 9 , 10 or 17, characterized in that the photovoltaic modules (6) are installed parallel to the mast (2), or with an angle of attack or from top to bottom at increasingly flatter angles. Hybrid-Energieturm nach einem der Ansprüche 1, 4, 9,10 oder 17 dadurch gekennzeichnet, dass die Photovoltaik-Module (6) am Mast (2) oder an den Traversen (15) übereinander Zenitwinkel-mäßig wechselseitig montiert sind, der Anstellwinkel der Photovoltaik-Module (6) von 5 Grad (bei 85 Grad Sonnen-Zenit-Anstrahlung) bis zu einem Anstellwinkel von 135 Grad beträgt, die übereinander sitzenden Photovoltaik-Module (6) im Wechsel mit, auf die horizontale Ebene bezogen, entgegengesetzten oder unterschiedlichen Winkeln installiert werden und sich die Photovoltaik-Module (6) dadurch gegenseitig beschatten können.Hybrid energy tower according to one of the Claims 1 , 4th , 9 , 10 or 17, characterized in that the photovoltaic modules (6) are mounted alternately on the mast (2) or on the traverses (15) one above the other at the zenith angle, the angle of incidence of the photovoltaic modules (6) of 5 degrees (at 85 Degrees of solar zenith illumination) is up to an angle of attack of 135 degrees, the photovoltaic modules (6) sitting on top of each other are installed alternately with, in relation to the horizontal plane, opposite or different angles and the photovoltaic modules (6) thereby shading each other. Hybrid-Energieturm nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass dieser mit einer Zentralen Steuereinheit (19) ausgestattet ist.Hybrid energy tower according to one of the Claims 1 , 2 or 3 characterized in that it is equipped with a central control unit (19). Hybrid-Energieturm nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 21 dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zentrale Steuereinheit (19) im Netzparallelbetrieb als Slave mit dem öffentlichen Netz synchronisiert, im Inselbetrieb in Verbindung mit einem Energiespeicher (20) als Master fungiert, eine Netzspannung erzeugt und definiert sowie die Netzstabilität bestimmt und sichert und die PV-Generatoren (6) und Kleinwindturbinen (4) in die Slave-Funktion zwingt, so dass sich diese auf die von der Zentralen Steuereinheit (19) als Master vorgegebene Spannung und Frequenz synchronisieren.Hybrid energy tower according to one of the Claims 1 , 2 , 3 or 21 characterized in that the central control unit (19) synchronizes with the public network as a slave in parallel operation, acts as a master in isolated operation in connection with an energy storage device (20), generates and defines a network voltage, determines and secures the network stability and the PV Forces generators (6) and small wind turbines (4) into the slave function so that they synchronize with the voltage and frequency specified by the central control unit (19) as the master. Hybrid-Energieturm nach einem der Ansprüche 1, 2, 21 oder 22 dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere Kleinwind- (4) oder/und PV-Generatoren (6) durch mindestens zwei getrennte elektrische Eingänge (22, 23) mit der Zentralen Steuereinheit (19) verbunden sind und von diesen der zweite elektrische Eingang (23) gleichzeitig ein elektrischer Ausgang (24) zur Verbraucherebene sein kann sowie der erste elektrische Eingang (22) gleichzeitig die Anbindung des Energiespeichers (20) sein kann.Hybrid energy tower according to one of the Claims 1 , 2 , 21 or 22nd characterized in that two or more small wind (4) and / or PV generators (6) are connected to the central control unit (19) by at least two separate electrical inputs (22, 23) and of these the second electrical input (23 ) can simultaneously be an electrical output (24) to the consumer level and the first electrical input (22) can also be the connection of the energy store (20). Hybrid-Energieturm nach einem der Ansprüche 1, 2, 21, 22 oder 23 dadurch gekennzeichnet, dass im Insel- oder Notstrombetrieb die maximale Leistungsbereitstellung der Zentralen Steuereinheit (19) höher ist als die Leistung jedes integrierten Generators (4, 6) und die Zentrale Steuereinheit (19) im Offline-Betrieb als Master mit externen Energieerzeugern (insbesondere Photovoltaik-Anlagen als Dach- oder Flächenanlagen, Kleinwasserkraftwerke), sowie Speichern der gleichen Netzspannungsebene (bei Niederspannungsnetzebene einschließlich Kleinspannung) kombiniert und ergänzt werden kann.Hybrid energy tower according to one of the Claims 1 , 2 , 21 , 22nd or 23 characterized in that in island or emergency power operation the maximum power supply of the central control unit (19) is higher than the power of each integrated generator (4, 6) and the central control unit (19) in offline operation as a master with external energy generators (in particular photovoltaics -Systems as roof or area systems, small hydropower plants), as well as storage of the same network voltage level (with low voltage network level including extra low voltage) can be combined and supplemented. Hybrid-Energieturm nach einem der Ansprüche 1, 2, 21, 22 oder 23 dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines Defektes der Zentralen Steuereinheit (19) durch einen Umschalter (25) diese und die Windturbine (4) aus dem System herausgenommen wird und so der Photovoltaikgenerator (6) allein in Verbindung mit einem oder mehreren Speichern (20) die Energieversorgung weiter sicherstellen kann.Hybrid energy tower according to one of the Claims 1 , 2 , 21 , 22nd or 23 characterized in that, in the event of a defect in the central control unit (19), a changeover switch (25) removes it and the wind turbine (4) from the system and thus the photovoltaic generator (6) only in connection with one or more storage units (20) can continue to ensure the energy supply.
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