DE202022105938U1

DE202022105938U1 - wind turbine

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Publication number: DE202022105938U1
Application number: DE202022105938.1U
Authority: DE
Original assignee: Suwiwa GmbH
Current assignee: Suwiwa GmbH
Priority date: 2022-10-21
Filing date: 2022-10-21
Publication date: 2022-10-31
Anticipated expiration: 2032-10-22

Abstract

Windkraftanlage mit einem von einer Anströmung um eine Rotorachse (R) drehbaren und mindestens einen Darrieus-Flügel (2) aufweisenden Darrieus-Rotor (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Darrieus-Rotor (1) mindestens einen sich im Wesentlichen quer zur Rotorachse (R) erstreckenden Radialflügel (3) aufweist.

Wind power plant with a Darrieus rotor (1) which can be rotated about a rotor axis (R) by an inflow and has at least one Darrieus blade (2), characterized in that the Darrieus rotor (1) has at least one substantially transverse to the rotor axis ( R) has extending radial wings (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit einem von einer Anströmung um eine Rotorachse drehbaren und mindestens einen Darrieus-Flügel aufweisenden Darrieus-Rotor.The invention relates to a wind power plant with a Darrieus rotor which can be rotated about a rotor axis by an inflow and has at least one Darrieus blade.

Windkraftanlagen werden in ganz verschiedenen Bereichen eingesetzt, um aus Wind elektrische Energie zu erzeugen. Es sind Windkraftanlagen bekannt, die einen Darrieus-Rotor aufweisen, der über eine Anströmung in Drehung um eine Rotorachse versetzt wird, wobei dann aus dieser Drehung mit einem Generator elektrische Energie gewonnen werden kann.Wind turbines are used in a wide variety of areas to generate electrical energy from wind. Wind turbines are known which have a Darrieus rotor which is set in rotation about a rotor axis by an inflow, with electrical energy then being able to be obtained from this rotation using a generator.

Um den Darrieus-Rotor durch eine Anströmung um die Rotorachse zu drehen, weisen entsprechende Rotoren in der Regel mindestens einen Darrieus-Flügel auf, der sich im Wesentlichen parallel zu der Rotorachse erstreckt und der den Rotor bei einer Anströmung quer zur Rotorachse um die Rotorachse dreht.In order to rotate the Darrieus rotor about the rotor axis by an oncoming flow, corresponding rotors generally have at least one Darrieus vane which extends essentially parallel to the rotor axis and which rotates the rotor about the rotor axis when the oncoming flow is transverse to the rotor axis .

Zwar lassen sich solche Darrieus-Rotoren bei einer Anströmung quer zur Rotorachse zuverlässig antreiben, allerdings führt eine Anströmung parallel zur Rotorachse nicht zu einer Drehung. Bei einer Anströmung können insofern immer nur die quer zur Rotorachse ausgerichteten Strömungsanteile, nicht jedoch die parallel zur Rotorachse ausgerichteten Strömungsanteile in elektrische Energie umgesetzt werden, so dass ein Teil der Anströmung ungenutzt bleibt.Although such Darrieus rotors can be driven reliably with an inflow transverse to the rotor axis, an inflow parallel to the rotor axis does not lead to a rotation. In the event of an inflow, only the flow components aligned transversely to the rotor axis can be converted into electrical energy, but not the flow components aligned parallel to the rotor axis, so that part of the inflow remains unused.

Die Erfindung stellt sich davon ausgehend die Aufgabe, eine Windkraftanlage anzugeben, die sich durch eine verbesserte Energieausbeute auszeichnet.Proceeding from this, the invention sets itself the task of specifying a wind power plant which is characterized by an improved energy yield.

Diese Aufgabe wird bei einer Windkraftanlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Darrieus-Rotor mindestens einen sich im Wesentlichen quer zur Rotorachse erstreckenden Radialflügel aufweist.This object is achieved in a wind power plant of the type mentioned at the outset in that the Darrieus rotor has at least one radial vane that extends essentially transversely to the rotor axis.

Über den Radialflügel wird die Möglichkeit geschaffen, auch elektrische Energie aus einer Anströmung bzw. aus dem Anströmungsanteil zu erzeugen, der parallel zur Rotorachse ausgerichtet ist. Durch die Nutzung sowohl der im Hinblick auf die Rotorachse axialen als auch der radialen Strömungsanteile kann somit die Energieausbeute verbessert werden.The possibility is created via the radial wing of also generating electrical energy from an inflow or from the inflow portion which is aligned parallel to the rotor axis. The energy yield can thus be improved by using both the axial and the radial flow components with regard to the rotor axis.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Darrieus-Flügel sich im Wesentlichen parallel zur Rotorachse erstreckt. Durch diese Ausgestaltung kann der Darrieus-Flügel und damit auch der Darrieus-Rotor bei einer Anströmung quer zur Rotorachse in Drehung versetzt werden. Es ist dabei jedoch nicht zwingend erforderlich, dass der Darrieus-Flügel sich exakt parallel zu der Rotorachse oder der Radialflügel sich exakt quer zu der Rotorachse erstreckt, sondern es sind auch gewisse Abweichungen im Bereich von insbesondere plus/minus 10 Grad möglich.It has turned out to be advantageous if the Darrieus wing extends essentially parallel to the rotor axis. With this configuration, the Darrieus vane and thus also the Darrieus rotor can be rotated transversely to the rotor axis when there is an oncoming flow. However, it is not absolutely necessary for the Darrieus wing to extend exactly parallel to the rotor axis or for the radial wing to extend exactly transverse to the rotor axis, but certain deviations in the range of in particular plus/minus 10 degrees are also possible.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Rotorachse horizontal ausgerichtet ist. Da Wind in der Regel parallel zum Boden und insofern in horizontaler Richtung strömt, lässt sich durch die vertikale Ausrichtung der Rotorachse der Darrieus-Flügel durch eine horizontale Anströmung zuverlässig antreiben. Weiterhin ergibt sich durch die vertikale Ausrichtung des Rotors eine optimierte Bauraumnutzung, da die horizontale Grundfläche des Rotors vergleichsweise gering gehalten werden kann. Weiterhin hat eine horizontale Ausrichtung, bspw. im Vergleich zu einer vertikalen Ausrichtung, den Vorteil, dass die Rotorachse feststehend ausgebildet sein kann und es insofern nicht erforderlich ist, die Rotorachse der Anströmung nachzuführen. Der senkrecht zur Rotorachse stehende Anteil der Anströmung kann durch den Darrieus-Flügel zuverlässig in elektrische Energie umgewandelt werden, unabhängig von der Richtung der Anströmung.According to an advantageous development of the invention, it is proposed that the rotor axis is aligned horizontally. Since the wind usually flows parallel to the ground and therefore in a horizontal direction, the vertical alignment of the rotor axis of the Darrieus wing can be reliably driven by a horizontal flow. Furthermore, the vertical orientation of the rotor results in an optimized use of installation space, since the horizontal base area of the rotor can be kept comparatively small. Furthermore, a horizontal orientation, for example compared to a vertical orientation, has the advantage that the rotor axis can be designed to be fixed and it is therefore not necessary to track the rotor axis to the oncoming flow. The part of the inflow that is perpendicular to the rotor axis can be reliably converted into electrical energy by the Darrieus wing, regardless of the direction of the inflow.

Im Hinblick auf die Anordnung des Darrieus-Flügels hat es sich weiterhin als vorteilhaft herausgestellt, wenn dieser von der Rotorachse beabstandet angeordnet ist. Der Darrieus-Flügel kann einen konstanten Abstand zu der Rotorachse aufweisen und bei einer Anströmung somit auf einer kreisförmigen Bahn um die Rotorachse rotieren. Da sich der Darrieus-Flügel parallel zur Rotorachse erstreckt, kann die Bewegung des Darrieus-Flügels die Mantelfläche eines Zylinders beschreiben. In der Praxis hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Durchmesser des Darrieus-Rotors im Bereich zwischen 40 cm und 90 cm, bevorzugt zwischen 50 cm und 80 cm, besonders bevorzugt zwischen 60 cm und 70 cm und insbesondere im Wesentlichen 65 cm beträgt. Aufgrund der Symmetrie kann der Abstand des Darrieus-Flügels von der Rotorachse dem halben Durchmesser entsprechen und insofern insbesondere im Bereich von 32 cm liegen.With regard to the arrangement of the Darrieus wing, it has also proven to be advantageous if this is arranged at a distance from the rotor axis. The Darrieus wing can have a constant distance to the rotor axis and thus rotate on a circular path around the rotor axis when there is an oncoming flow. Since the Darrieus wing extends parallel to the rotor axis, the movement of the Darrieus wing can describe the lateral surface of a cylinder. In practice it has turned out to be advantageous if the diameter of the Darrieus rotor is in the range between 40 cm and 90 cm, preferably between 50 cm and 80 cm, particularly preferably between 60 cm and 70 cm and in particular essentially 65 cm. Due to the symmetry, the distance of the Darrieus wing from the rotor axis can correspond to half the diameter and in this respect can be in the range of 32 cm in particular.

Gemäß einer weiter vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Darrieus-Flügel und der Radialflügel senkrecht zueinander angeordnet sind. Durch die senkrechte Anordnung der beiden Flügel können die voneinander unabhängigen Komponenten der Anströmung, also die radiale oder die axiale Komponente im Hinblick auf die Rotorachse, den Darrieus-Rotor antreiben. Der Darrieus-Flügel kann sich dabei in vertikaler Richtung und der Radialflügel in horizontaler Richtung erstrecken.According to a further advantageous development of the invention, it is proposed that the Darrieus wing and the radial wing are arranged perpendicular to one another. Due to the vertical arrangement of the two blades, the components of the inflow that are independent of one another, i.e. the radial or the axial component with regard to the rotor axis, can drive the Darrieus rotor. The Darrieus wing can extend in the vertical direction and the radial wing in the horizontal direction.

Ferner hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Darrieus-Rotor eine konzentrisch zu der Rotorachse angeordnete Rotorwelle aufweist. Die Rotorachse kann der Längsachse der Rotorwelle entsprechen. Wenn der Darrieus-Rotor angetrieben wird, kann sich die Rotorwelle um ihre Längsachse bzw. um die Rotorachse drehen. Die Rotorwelle kann stabförmig ausgestaltet sein, so dass diese bei einer Drehung um die Rotorachse ein möglichst geringes Trägheitsmoment aufweist. Die Rotorwelle kann eine Länge zwischen 70 cm und 150 cm, bevorzugt zwischen 80 cm und 140 cm, besonders bevorzugt zwischen 90 cm und 130 cm, ganz besonders bevorzugt zwischen 100 cm und 120 cm und insbesondere im Wesentlichen 110 cm aufweisen. Wenn sich die Rotorachse in vertikaler Richtung erstreckt, kann die Länge der Rotorachse im Wesentlichen der Höhe des Darrieus-Rotors entsprechen.Furthermore, it has proven to be advantageous if the Darrieus rotor has a rotor shaft arranged concentrically to the rotor axis. The rotor axis can correspond to the longitudinal axis of the rotor shaft. When the Darrieus rotor is driven, the rotor shaft can rotate about its longitudinal axis or about the rotor axis. The rotor shaft can be designed in the form of a rod, so that it has the lowest possible moment of inertia when rotating about the rotor axis. The rotor shaft can have a length of between 70 cm and 150 cm, preferably between 80 cm and 140 cm, particularly preferably between 90 cm and 130 cm, very particularly preferably between 100 cm and 120 cm and in particular essentially 110 cm. When the rotor axis extends in the vertical direction, the length of the rotor axis can essentially correspond to the height of the Darrieus rotor.

Im Hinblick auf den Darrieus-Flügel hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn dieser über ein Halteelement mit der Rotorwelle verbunden ist. Über das Halteelement kann ein gleichbleibender Abstand des Darrieus-Flügels von der Rotorwelle gewährleistet werden und eine Drehbewegung des Darrieus-Flügels um die Rotorachse kann über das Halteelement auf die Rotorwelle übertragen werden. Über das Halteelement können somit Drehmomente von dem Darrieus-Flügel an die Rotorwelle übertragen werden. Der Darrieus-Flügel und die Rotorwelle können sich aufgrund der Verbindung über das Halteelement gleichläufig drehen. Das Haltelement kann in etwa in einem rechten Winkel zu der Rotorwelle angeordnet sein und sich in radialer Richtung erstecken. Das Halteelement kann von stabförmiger Geometrie sein. Das Halteelement kann im oberen Bereich der Darrieus-Flügel angeordnet sein, insbesondere im oberen Drittel der Darrieus-Flügel. Dies kann für eine gute Stabilität sorgen.With regard to the Darrieus wing, it has proven to be advantageous if this is connected to the rotor shaft via a holding element. A constant distance between the Darrieus wing and the rotor shaft can be ensured via the holding element, and a rotational movement of the Darrieus wing about the rotor axis can be transmitted to the rotor shaft via the holding element. Torques can thus be transmitted from the Darrieus vane to the rotor shaft via the retaining element. The Darrieus wing and the rotor shaft can rotate in the same direction due to the connection via the holding element. The holding element can be arranged approximately at a right angle to the rotor shaft and extend in the radial direction. The holding element can be of rod-shaped geometry. The holding element can be arranged in the upper area of the Darrieus wings, in particular in the upper third of the Darrieus wings. This can ensure good stability.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Darrieus-Flügels wird vorgeschlagen, dass dieser derart ausgebildet ist, dass der Darrieus-Flügel bei einer Anströmung quer zur Rotorachse in Drehung versetzt wird. Durch den Darrieus-Flügel kann somit aus einer Anströmung quer zur Rotorachse zunächst Drehenergie und dann in einem nächsten Schritt elektrische Energie gewonnen werden.According to an advantageous further development of the Darrieus blade, it is proposed that it be designed in such a way that the Darrieus blade is set in rotation transversely to the rotor axis when there is an oncoming flow. With the Darrieus wing, first rotational energy and then, in a next step, electrical energy can be obtained from an inflow transverse to the rotor axis.

Um den Darrieus-Flügel bei einer Anströmung entsprechend in Drehung um die Rotorachse zu versetzen, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn dieser ein Tragflächenprofil aufweist. Der Darrieus-Flügel kann im Querschnitt dem Flügel eines Flugzeugs ähneln, so dass bei einer Überströmung des Darrieus-Flügels eine Auftriebskraft entsteht, die den Darrieus-Flügel und damit auch den Darrieus-Rotor um die Rotorachse dreht. Das Tragflächenprofil bzw. zumindest die radiale Außenseite des Profils kann in radialer Richtung nach außen gewölbt sein. Vorteilhaft weisen die Innenseite des Darrieus-Flügels , also die der Rotorwelle zugewandte Seite, und die Außenseite des Darrieus-Flügels, also die der Rotorwelle abgewandte Seite, unterschiedliche Wölbungen auf.In order to cause the Darrieus wing to rotate about the rotor axis when there is an oncoming flow, it has proven to be advantageous if it has an airfoil profile. The cross-section of the Darrieus wing can resemble the wing of an airplane, so that when the Darrieus wing is overflown, a lift force is created which rotates the Darrieus wing and thus also the Darrieus rotor about the rotor axis. The airfoil profile or at least the radial outside of the profile can be curved outwards in the radial direction. Advantageously, the inside of the Darrieus wing, ie the side facing the rotor shaft, and the outside of the Darrieus wing, ie the side facing away from the rotor shaft, have different curvatures.

Ferner hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Darrieus-Flügel an einem Ende mit einem Winglet versehen ist. Durch das Winglet kann verhindert werden, dass es zu einem Strömungsabriss am Ende des Darrieus-Flügels kommt. Insofern wird die Drehung des Darrieus-Flügels bzw. des Darrieus-Rotors um die Rotorachse vereinfacht und zudem kann durch das Winglet auch die Geräuschentwicklung, insbesondere durch turbulente Strömungen im Endbereich des Darrieus-Flügels, verringert werden. Das Winglet kann sich in radialer Richtung erstrecken und somit im Wesentlichen senkrecht zum Darrieus-Flügel angeordnet sein. In konstruktiver Hinsicht kann es sich bei dem Winglet um ein separates Bauteil handeln, welches mit dem Darrieus-Flügel verbunden werden kann. Alternativ können jedoch der Darrieus-Flügel und das Winglet auch einstückig ausgebildet sein. Das Winglet kann am oberen Ende des Darrieus-Flügels angeordnet sein.Furthermore, it has proven to be advantageous if the Darrieus wing is provided with a winglet at one end. The winglet can prevent a stall at the end of the Darrieus wing. In this respect, the rotation of the Darrieus wing or the Darrieus rotor about the rotor axis is simplified and the winglet can also reduce noise, in particular due to turbulent flows in the end region of the Darrieus wing. The winglet can extend in the radial direction and thus be arranged essentially perpendicular to the Darrieus wing. In terms of construction, the winglet can be a separate component that can be connected to the Darrieus wing. Alternatively, however, the Darrieus wing and the winglet can also be designed in one piece. The winglet can be located at the top of the Darrieus wing.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Windkraftanlage mehrere, insbesondere drei, Darrieus-Flügel aufweist, die in einem gleichmäßigen Winkelabstand zueinander angeordnet sind. Durch mehrere Darrieus-Flügel lässt sich der Darrieus-Rotor bei einer Anströmung effizienter drehen und es kann ein größer Teil der Energie der Anströmung in elektrische Energie umgewandelt werden. In der Praxis hat sich dabei die Verwendung von drei Darrieus-Flügeln als vorteilhaft herausgestellt. Mehrere Darrieus-Flügel führen zu einem höheren Gewicht und können, gerade wenn sich die Größe des Rotors in den oben genannten Grenzen bewegt, zu Turbulenzen führen, die die Drehung negativ beeinflussen können. Drei Darrieus-Flügel können in einem gleichmäßigen Winkelabstand von 120 Grad im Hinblick auf die Rotorachse zueinander angeordnet sein.According to an advantageous development of the invention, it is proposed that the wind power plant has several, in particular three, Darrieus blades, which are arranged at a uniform angular distance from one another. With several Darrieus blades, the Darrieus rotor can be turned more efficiently when there is an inflow, and a larger part of the energy in the inflow can be converted into electrical energy. In practice, the use of three Darrieus wings has proven advantageous. Multiple Darrieus blades add weight and, especially when the size of the rotor is within the above limits, can lead to turbulence that can negatively affect rotation. Three Darrieus vanes may be evenly spaced 120 degrees apart with respect to the rotor axis.

Die vorstehend beschriebenen Weiterbildungen und die damit einhergehenden Vorteile eines einzigen Darrieus-Flügels können auch bei mehreren Darrieus-Flügeln Anwendung finden. Somit kann sich jeder Darrieus-Flügel im Wesentlichen parallel zur Rotorachse erstrecken und über ein Halteelement in einem Abstand zur Rotorwelle angeordnet sein. Wenn alle Darrieus-Flügel denselben Abstand zur Rotorwelle aufweisen, ändert sich die Größe des Darrieus-Rotors durch zusätzliche Darrieus-Flügel nicht. Alle Darrieus-Flügel können insbesondere in ihren jeweiligen oberen Enden mit Winglets ausgestattet sein.The developments described above and the associated advantages of a single Darrieus grand piano can also be used with multiple Darrieus grand pianos. Thus, each Darrieus vane can extend essentially parallel to the rotor axis and can be arranged at a distance from the rotor shaft via a holding element. If all darrieus blades are the same distance from the rotor shaft, adding darrieus blades does not change the size of the darrieus rotor. All Darrieus wings can be equipped with winglets, in particular in their respective upper ends.

Weiterhin zeichnet sich ein Darrieus-Rotor insbesondere durch eine Windrichtungsunabhängigkeit aus, so dass keine Windrichtungsnachführung erforderlich ist. Teilweise kann ein Darrieus-Rotor jedoch bei einer Queranströmung nicht selbstständig anlaufen, sondern es kann erforderlich sein, dass dieser bereits eine gewisse Initialdrehgeschwindigkeit aufweist. Diese Initialdrehgeschwindigkeit kann beispielsweise über den Radialflügel bereitgestellt werden, so dass der Darrieus-Rotor über den Radialflügel anlaufen kann und die Darrieus-Flügel dann durch die quer zur Rotorachse ausgerichtete Anströmung weiter angetrieben und beschleunigt werden können. Zudem erlauben der bzw. die Darrieus-Flügel, dass sich der Darrieus-Rotor schneller drehen kann als die Geschwindigkeit der Anströmung quer zur Rotorachse.Furthermore, a Darrieus rotor is characterized in particular by being independent of the wind direction, so that no wind direction tracking is required. In some cases, however, a Darrieus rotor cannot start up independently in the event of a transverse flow, but it may be necessary for it to already have a certain initial rotational speed. This initial rotational speed can be provided via the radial wing, for example, so that the Darrieus rotor can start up via the radial wing and the Darrieus wings can then be further driven and accelerated by the inflow directed transversely to the rotor axis. In addition, the Darrieus wing(s) allow the Darrieus rotor to rotate faster than the speed of the inflow transverse to the rotor axis.

Im Hinblick auf den Radialflügel hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn dieser derart ausgestaltet ist, dass er bei einer Anströmung parallel zur Rotorachse in Drehung versetzt wird. Bei einer entsprechenden Anströmung parallel zur Rotorachse bzw. in Axialrichtung kann der Radialflügel und damit der Darrieus-Rotor um die Rotorachse gedreht werden. Dieses Drehmoment bzw. die Drehenergie kann dann in elektrische Energie umgewandelt werden.With regard to the radial vane, it has proven to be advantageous if it is designed in such a way that it is set in rotation parallel to the rotor axis when there is an oncoming flow. With a corresponding inflow parallel to the rotor axis or in the axial direction, the radial vane and thus the Darrieus rotor can be rotated about the rotor axis. This torque or rotational energy can then be converted into electrical energy.

Es hat sich im Hinblick auf den Radialflügel weiterhin als vorteilhaft herausgestellt, wenn dieser mit einer senkrecht zur Rotorachse angeordneten Querebene einen Aufstellwinkel einschließt, wobei der Aufstellwinkel zwischen 10 Grad und 60 Grad, bevorzugt zwischen 20 Grad und 50 Grad, besonders bevorzugt zwischen 30 Grad und 40 Grad, insbesondere im Wesentlichen von 38 Grad, beträgt. Durch diese Ausgestaltung lässt sich der Darrieus-Rotor zuverlässig in Drehung versetzen. Wenn der Aufstellwinkel zu klein ist, ist der Strömungswiderstand zu groß, um den Darrieus-Rotor zu drehen. Wenn der Aufstellwinkel zu groß ist, bleibt ein zu großer Anteil der Anströmung ungenutzt. Die Rotorachse kann in Normalenrichtung zu der Querebene angeordnet sein, so dass eine axiale bzw. eine parallel zur Rotorachse ausgerichtete Anströmung auf den angestellten Radialflügel trifft und diesen insofern in Drehung um die Rotorachse versetzt.With regard to the radial vane, it has also proven to be advantageous if this encloses an installation angle with a transverse plane arranged perpendicularly to the rotor axis, the installation angle being between 10 degrees and 60 degrees, preferably between 20 degrees and 50 degrees, particularly preferably between 30 degrees and 40 degrees, in particular essentially 38 degrees. This configuration allows the Darrieus rotor to be reliably set in rotation. If the setup angle is too small, the drag will be too great to turn the Darrieus rotor. If the installation angle is too large, too much of the inflow remains unused. The rotor axis can be arranged in the normal direction to the transverse plane, so that an axial flow or a flow aligned parallel to the rotor axis impinges on the radial vane and causes it to rotate about the rotor axis.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Radialflügel mit der Rotorwelle verbunden ist. Über eine entsprechende Verbindung kann eine Drehung des Radialflügels um die Rotorachse in eine Drehung der Rotorwelle umgesetzt werden. Der Radialflügel kann senkrecht zur Rotorwelle angeordnet sein und am in radialer Richtung innenliegenden Ende mit der Rotorwelle verbunden sein. Der Radialflügel ist insbesondere mit dem unteren Endbereich der Rotorwelle verbunden, so dass die parallel zur Rotorachse ausgerichtete Anströmung vor dem Auftreffen auf den Radialflügel nur möglichst geringfügig gestört bzw. abgebremst wird.Furthermore, it is advantageous if the radial vane is connected to the rotor shaft. A rotation of the radial vane about the rotor axis can be converted into a rotation of the rotor shaft via a corresponding connection. The radial vane can be arranged perpendicularly to the rotor shaft and can be connected to the rotor shaft at the inner end in the radial direction. The radial wing is connected in particular to the lower end region of the rotor shaft, so that the inflow directed parallel to the rotor axis is disturbed or slowed down as little as possible before it hits the radial wing.

Weiterhin hat es sich im Hinblick auf die Windkraftanlage als vorteilhaft herausgestellt, wenn diese mehrere, insbesondere zwölf, Radialflügel aufweist, die in einem gleichmäßigen Winkelabstand zueinander angeordnet sind. Durch die mehreren Radialflügel kann die Ausnutzung der Anströmung parallel zur Rotorachse verbessert werden, so dass nur ein geringerer Teil der Anströmung ungenutzt bleibt. Die Radialflügel können nach Art eines Fächers mit der Rotorwelle verbunden sein und sich jeweils in radialer Richtung von der Rotorachse nach außen erstrecken. Im Hinblick auf den Anstellwinkel sowie die Anordnung der mehreren Radialflügel wird auf die vorstehenden Ausführungen zu einem Radialflügel verwiesen.Furthermore, it has turned out to be advantageous with regard to the wind power plant if it has several, in particular twelve, radial blades which are arranged at a uniform angular distance from one another. The use of the inflow parallel to the rotor axis can be improved by the several radial vanes, so that only a small part of the inflow remains unused. The radial vanes can be connected to the rotor shaft in the manner of a fan and each extend outwards in the radial direction from the rotor axis. With regard to the angle of attack and the arrangement of the plurality of radial wings, reference is made to the above statements on a radial wing.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Radialflügel zur Bildung eines Impellers mit einem Impellerring verbunden sind. Der Impellerring kann für eine ausreichende Stabilität der Radialflügel sorgen, so dass verhindert wird, dass sich diese auch bei einer starken Anströmung verbiegen können. Vorteilhaft sind alle Radialflügel mit demselben Impellerring verbunden. Der Impellerring kann konzentrisch zur Rohrachse angeordnet sein, wodurch sich das Trägheitsmoment des Rotors um die Rotorachse nur in geringem Maße vergrößert. Ferner kann der Impellerring auch für verbesserte Strömungsverhältnisse sorgen.According to an advantageous development of the invention, it is proposed that the radial vanes be connected to an impeller ring to form an impeller. The impeller ring can ensure sufficient stability of the radial vanes, so that it is prevented that these can also bend when there is a strong inflow. All radial vanes are advantageously connected to the same impeller ring. The impeller ring can be arranged concentrically to the tube axis, as a result of which the moment of inertia of the rotor around the rotor axis increases only slightly. Furthermore, the impeller ring can also ensure improved flow conditions.

Im Hinblick auf den Impeller hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Radialflügel an deren radialen Außenseiten mit dem Impellerring verbunden sind. Diese Ausgestaltung sorgt für eine hohe Stabilität der Radialflügel, so dass diese beidseitig fixiert sein können, nämlich radial innen an der Rotorwelle und radial außen an dem Impellerring.With regard to the impeller, it has proven to be advantageous if the radial vanes are connected to the impeller ring on their radial outer sides. This configuration ensures high stability of the radial vanes, so that they can be fixed on both sides, namely radially on the inside on the rotor shaft and radially on the outside on the impeller ring.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Windkraftanlage wird vorgeschlagen, dass die Darrieus-Flügel an einem Ende mit dem Impellerring verbunden sind. Durch diese Ausgestaltung wird eine erhöhte Stabilität sichergestellt, so dass sich die Darrieus-Flügel nicht relativ zueinander bewegen können. Weiterhin wird durch den Impellerring auch sichergestellt, dass keine großen Torsionskräfte auf die Halteelemente wirken und diese entsprechend klein dimensioniert sein können. Vorteilhaft sind die Darrieus-Flügel an ihrem unteren Ende mit dem Impellerring verbunden. Der Impellerring kann insofern an dem der Winglets gegenüberliegenden Ende der Darrieus-Flügel angeordnet sein. Die Radialflügel und die Darrieus-Flügel können über den Impellerring miteinander verbunden sein. Eine Relativbewegung der Radialflügel und der Darrieus-Flügel kann nicht möglich sein, sondern der Darrieus-Rotor kann sich stets als komplette Einheit drehen. According to an advantageous development of the wind power plant, it is proposed that the Darrieus blades are connected to the impeller ring at one end. This configuration ensures increased stability, so that the Darrieus wings cannot move relative to one another. Furthermore, the impeller ring also ensures that no large torsional forces act on the holding elements and that these can be dimensioned correspondingly small. The Darrieus vanes are advantageously connected to the impeller ring at their lower end. In this respect, the impeller ring can be arranged at the end of the Darrieus wings opposite the winglets. The radial vanes and the Darrieus vanes can be connected to one another via the impeller ring. A relative movement of the radial wings and the Darrieus wings may not be possible, rather the Darrieus rotor can always rotate as a complete unit.

Im Hinblick auf die Materialauswahl hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Rotorwelle aus Stahl, insbesondere aus Edelstahl, besteht. Die Rotorwelle kann das tragende Element des Darrieus-Rotors darstellen, auf der die größten Kräfte lasten und die insofern die höchste Stabilität aufweisen muss. Edelstahl bietet zudem den Vorteil, dass dieser nicht rostet, so dass die Windkraftanlage bzw. der Darrieus-Rotor eine hohe Langlebigkeit aufweist. Es können alternativ jedoch auch andere Materialien, insbesondere solche, die nicht rosten und die sich durch eine hohe Langlebigkeit auszeichnen, verwendet werden.With regard to the choice of material, it has proven to be advantageous if the rotor shaft is made of steel, in particular stainless steel. The rotor shaft can represent the supporting element of the Darrieus rotor, on which the greatest forces are loaded and which must therefore have the greatest stability. Stainless steel also offers the advantage that it does not rust, so that the wind turbine or the Darrieus rotor has a long service life. Alternatively, however, other materials can also be used, in particular those that do not rust and are characterized by a long service life.

Im Hinblick auf die übrigen Teile des Darrieus-Rotors, insbesondere die Radialflügel und/oder die Darrieus-Flügel und/oder die Winglets und/oder den Impellerring und/oder die Halteelemente hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn diese aus einem Kork-Verbundwerkstoff bestehen. Ein entsprechender Kork-Verbundwerkstoff zeichnet sich auf der einen Seite durch eine gute Ökobilanz aus, da es sich um einen nachhaltigen Werkstoff handelt, dieser weist auf der anderen Seite aber zudem eine ausreichende Festigkeit und Stabilität auf. Es ist möglich, dass alle genannten Teile der Windkraftanlage aus einem Kork-Verbundwerkstoff bestehen, gleichwohl können jedoch einzelne oder mehrere Teile auch aus einem anderen Wertstoff bestehen.With regard to the remaining parts of the Darrieus rotor, in particular the radial wings and/or the Darrieus wings and/or the winglets and/or the impeller ring and/or the holding elements, it has proven to be advantageous if these are made of a cork composite material exist. A corresponding cork composite material is characterized on the one hand by a good ecological balance, since it is a sustainable material, but on the other hand it also has sufficient strength and stability. It is possible that all of the parts of the wind power plant mentioned are made of a cork composite material, but individual parts or several parts can also be made of another recyclable material.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Radialflügel und/oder die Darrieus-Flügel und/oder die Winglets und/oder der Impellerring und/oder die Halteelemente aus einem Kork-Hanf-Verbundwerkstoff bestehen. Gerade die Verbindung von Kork und Hanf hat sich in der Praxis als vorteilhaft herausgestellt, da diese eine ausreichend hohe Stabilität erlauben, gleichzeitig aber ein vergleichsweise geringes Gewicht und eine gute Ökobilanz aufweisen.According to an advantageous development of the invention, it is proposed that the radial wings and/or the Darrieus wings and/or the winglets and/or the impeller ring and/or the holding elements consist of a cork-hemp composite material. The combination of cork and hemp has proven to be advantageous in practice, as it allows for a sufficiently high level of stability, but at the same time has a comparatively low weight and a good ecological balance.

Um aus der Drehbewegung des Darrieus-Rotors bzw. der Rotorwelle elektrische Energie zu gewinnen, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Rotorwelle mit einem Generator verbunden ist. Durch den Generator kann aus der Drehenergie elektrische Energie gewonnen werden und diese kann dann entweder in einer Batterie zwischengespeichert oder aber als Nutzenergie verwendet werden. Der Generator kann am unteren Ende der Rotorwelle angeordnet sein und der Darrieus-Rotor kann insofern im Generator drehbar gelagert sein. Der Generator kann aus Gusseisen bestehen. Ferner kann auch vorgesehen sein, dass der Darrieus-Rotor über den Generator antreibbar bzw. um die Rotorachse drehbar ist. Diese Ausgestaltung bietet sich insbesondere zur Bereitstellung einer gewissen Initialbewegung des Darrieus-Rotors an, die für eine weitergehende Drehung durch eine Anströmung der Darrieus-Flügel erforderlich ist, so wie dies vorstehend erläutert wurde.In order to obtain electrical energy from the rotary movement of the Darrieus rotor or the rotor shaft, it has proven to be advantageous if the rotor shaft is connected to a generator. Electrical energy can be obtained from the rotary energy by the generator and this can then either be temporarily stored in a battery or used as useful energy. The generator can be arranged at the lower end of the rotor shaft and the Darrieus rotor can therefore be rotatably mounted in the generator. The generator can be made of cast iron. Furthermore, it can also be provided that the Darrieus rotor can be driven via the generator or rotated about the rotor axis. This refinement is particularly useful for providing a certain initial movement of the Darrieus rotor, which is required for further rotation by an inflow of air onto the Darrieus wings, as was explained above.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Windkraftanlage eine gegenüber der Umgebung erhöhte Temperatur aufweisende Fläche aufweist, wobei der Darrieus-Rotor oberhalb dieser Fläche angeordnet ist. Durch die höhere Temperatur der Fläche kann eine thermische Vertikalströmung entstehen. Durch die Anordnung des Darrieus-Rotors oberhalb der Fläche kann somit diese thermische Strömung zum Antrieb des Rotors genutzt werden. Wenn die Rotorwelle vertikal ausgerichtet ist, kann somit die thermische Vertikalströmung über die Radialflügel den Darrieus-Rotor antreiben und diesen um die Rotorachse drehen. Bei der Fläche kann es sich beispielsweise um die Dachfläche oder die Balkonfläche eines Hauses handeln. Auch andere Flächen kommen in Frage, sofern diese gegenüber der Umgebung eine erhöhte Temperatur aufweisen und insofern eine thermische Vertikalströmung initiieren.It has also proven to be advantageous if the wind turbine has a surface that is at a higher temperature than the environment, with the Darrieus rotor being arranged above this surface. The higher temperature of the surface can cause a thermal vertical flow. Due to arrangement of Darrieus-rotor above surface, this thermal flow can be used to drive rotor. Thus, when the rotor shaft is oriented vertically, the vertical thermal flow across the radial vanes can drive the Darrieus rotor and rotate it about the rotor axis. The area can be, for example, the roof area or the balcony area of a house. Other surfaces can also be considered if they have an increased temperature compared to the environment and to this extent initiate a thermal vertical flow.

Weiterhin wird im Hinblick auf die vorstehend beschriebene Windkraftanlage vorgeschlagen, diese auf dem Dach oder dem Balkon eines Hauses zu verwenden. Durch eine entsprechende Verwendung der Windkraftanlage kann durch die Wärme des Hauses hervorgerufene thermische Anströmung genutzt werden. Vorteilhaft ist die Rotorachse dabei vertikal ausgerichtet, so dass die Radialflügel die thermische Anströmung und die Darrieus-Flügel entsprechend eine horizontale Anströmung in eine Rotordrehung umsetzen können. Die ansonsten ungenutzte Abwärme des Hauses kann insofern zur Drehung des Rotors beitragen und durch die Erzeugung elektrischer Energie bspw. auch wieder in das Haus zurückgeführt werden. Auch kann die Windkraftanlage genutzt werden, um einen ansonsten nicht weiter genutzten Fluidstrom zu nutzen, bspw. bei einem Schornstein oder einem Auspuff. Vorteilhaft wird dieser Fluidstrom auf die Radialflügel geleitet.Furthermore, with regard to the wind power plant described above, it is proposed to use it on the roof or the balcony of a house. By appropriate use of the wind power plant caused by the warmth of the house thermal flow can be used. Advantageously, the rotor axis is aligned vertically, so that the radial vanes can convert the thermal inflow and the Darrieus vanes correspondingly a horizontal inflow into a rotor rotation. The otherwise unused waste heat from the house can contribute to the rotation of the rotor and can also be fed back into the house by generating electrical energy, for example. The wind turbine can also be used to utilize an otherwise unused fluid flow, for example in a chimney or an exhaust pipe. This fluid flow is advantageously directed onto the radial vanes.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben werden. Darin zeigen:

1 eine perspektivische Seitenansicht der Windkraftanlage;
2 eine Draufsicht auf die Windkraftanlage.
3 eine Seitenansicht der Windkraftanlage;
4 eine Seitensicht der Windkraftanlage in einer gegenüber der Darstellung der 2 gedrehten Position;

Further details and advantages of the invention are to be described in more detail below with reference to the attached drawings. Show in it:

1 a perspective side view of the wind turbine;
2 a top view of the wind turbine.
3 a side view of the wind turbine;
4 a side view of the wind turbine in a opposite representation of the 2 rotated position;

Die Darstellung der 1 zeigt in einer perspektivischen Seitenansicht eine Windkraftanlage 10 bzw. einen Darrieus-Rotor 1 einer Windkraftanlage 10. Der Darrieus-Rotor 1 ist um eine in der Darstellung der 4 verdeutlichte Rotorachse R drehbar gelagert und am unteren Ende mit einem in den Darstellungen mit gezeigten Generator verbunden, der aus einer Drehbewegung des Rotors 1 elektrische Energie erzeugen kann.The representation of 1 shows a perspective side view of a wind power plant 10 or a Darrieus rotor 1 of a wind power plant 10. The Darrieus rotor 1 is shown in FIG 4 clarified rotor axis R is rotatably mounted and connected at the lower end to a generator shown in the illustrations, which can generate electrical energy from a rotational movement of the rotor 1 .

Damit sich der Darrieus-Rotor 1 bei einer Anströmung, bspw. mit Wind, dreht und insofern aus der Anströmung elektrische Energie gewonnen werden kann, weist dieser verschiedene Flügel 2, 3 auf, die mit einer zentralen Rotorwelle 1.1 verbunden sind. Die Flügel 2, 3 drehen sich bei einer Anströmung um die Rotorachse R, so wie dies nachfolgend noch näher beschrieben wird, und versetzen dabei auch die Rotorwelle 1.1 in Drehung. Die Rotorwelle 1.1 steht wiederum mit dem Generator in Kontakt, der aus der entsprechenden Drehbewegung elektrische Energie erzeugt.So that the Darrieus rotor 1 rotates when there is an oncoming flow, for example wind, and electrical energy can be obtained from the oncoming flow, it has various blades 2, 3 which are connected to a central rotor shaft 1.1. The vanes 2, 3 rotate about the rotor axis R when there is an oncoming flow, as will be described in more detail below, and in the process also cause the rotor shaft 1.1 to rotate. The rotor shaft 1.1 is in turn in contact with the generator, which generates electrical energy from the corresponding rotational movement.

So wie dies in den Darstellungen weiterhin zu erkennen ist, weist der Darrieus-Rotor 1 mehrere sich im Wesentlichen parallel zur Rotorachse R erstreckende Darrieus-Flügel 2 und sich im Wesentlichen quer zur Rotorachse R erstreckende Radialflügel 3 auf. Die drei Darrieus-Flügel 2 weisen alle denselben radialen Abstand von der Rotorachse R auf und sind über in den Darstellungen nicht gezeigte Halteelemente mit der Rotorwelle 1.1 verbunden. Die insgesamt 12 Radialflügel 3 sind mit dem unteren Ende der Rotorwelle 1.1 verbunden und diese erstrecken sich ausgehend von der Rotorwelle 1.1 nach Art eines Fächers im Wesentlichen in radialer Richtung. Die Radialflügel 3 und die Darrieus-Flügel 2 sind in einem rechten Winkel zueinander angeordnet, so dass diese jeweils bei Strömungen aus unterschiedlichen Richtungen bzw. durch verschiedene Strömungskomponenten in Drehung versetzt werden.As can also be seen in the illustrations, the Darrieus rotor 1 has a plurality of Darrieus vanes 2 extending essentially parallel to the rotor axis R and radial vanes 3 extending essentially transversely to the rotor axis R. The three Darrieus vanes 2 are all at the same radial distance from the rotor axis R and are connected to the rotor shaft 1.1 via holding elements that are not shown in the illustrations. The total of 12 radial vanes 3 are connected to the lower end of the rotor shaft 1.1 and these extend, starting from the rotor shaft 1.1 in the manner of a fan, essentially in the radial direction. The radial vanes 3 and the Darrieus vanes 2 are arranged at right angles to one another, so that they are set in rotation in the case of flows from different directions or due to different flow components.

Die Funktionsweise der Windkraftanalage 10 bzw. die Drehung des Darrieus-Rotors 1 soll nun näher erläutert werden. Der Darrieus-Rotor 1 kann zur Erzeugung von elektrischer Energie in aufrechter Position, so dass sich also die Rotorachse R in vertikaler Richtung erstreckt auf dem Dach eines Hauses angeordnet werden. Die Darrieus-Flügel 2 erstrecken sich dabei ebenfalls in vertikaler Richtung und die Radialflügel 3 in horizontaler Richtung, im Wesentlichen parallel zum Erdboden. Eine entsprechende Ausrichtung ist auch in den 1 bis 4 zu erkennen.The functioning of the wind power plant 10 and the rotation of the Darrieus rotor 1 will now be explained in more detail. To generate electrical energy, the Darrieus rotor 1 can be arranged in an upright position, ie so that the rotor axis R extends in the vertical direction, on the roof of a house. The Darrieus wings 2 also extend in the vertical direction and the radial wings 3 in the horizontal direction, essentially parallel to the ground. A corresponding alignment is also in the 1 until 4 to recognize.

Da die Dachfläche des Hauses in der Regel wärmer ist als die Umgebungstemperatur, sei es, weil das Haus geheizt wird oder weil die Sonneneinstrahlung das Dach erhitzt, entsteht aufgrund der höheren Temperatur des Dachs bzw. der Dachoberfläche eine thermische Vertikalströmung, die in der 1 mit dem Bezugszeichen V verdeutlicht ist.Since the roof surface of the house is usually warmer than the ambient temperature, either because the house is being heated or because the sun's rays are heating up the roof, a thermal vertical flow occurs due to the higher temperature of the roof or the roof surface, which in the 1 is illustrated with the reference symbol V.

Aufgrund der Anordnung des Rotors 1 oberhalb des Daches trifft diese thermische Vertikalströmung V auf die Radialflügel 3, die, im Grunde ganz ähnlich wie ein Lüfter, einen gewissen Anstellwinkel gegenüber der Horizontalen aufweisen, so wie dies in der Darstellung der 1 zu erkennen ist. Aufgrund dieses Anstellwinkels werden die Radialflügel 3 und dadurch auch die Rotorwelle 1.1 durch die Vertikalströmung V in Drehung versetzt. Die Funktionsweise ist insofern bspw. mit der einer Weihnachtspyramide vergleichbar.Due to the arrangement of the rotor 1 above the roof, this thermal vertical flow V impinges on the radial blades 3, which, basically very much like a fan, have a certain angle of attack with respect to the horizontal, as is shown in the illustration in FIG 1 can be seen. Due to this angle of attack, the radial vanes 3 and thus also the rotor shaft 1.1 are caused to rotate by the vertical flow V. The way it works is comparable to that of a Christmas pyramid, for example.

Die Radialflügel 3 sind an ihren äußeren Enden mit einem Impellerring 6 und an ihren inneren Enden mit der Rotorwelle 1.1 verbunden, so dass die Radialflügel 3 zusammen mit dem Impellerring 6 und der Rotorwelle 1.1 einen Impeller 5 bilden. Bei einer vertikalen Anströmung dreht sich der Impeller 5 dann entsprechend um die Rotorachse R.The radial vanes 3 are connected at their outer ends to an impeller ring 6 and at their inner ends to the rotor shaft 1.1, so that the radial vanes 3 form an impeller 5 together with the impeller ring 6 and the rotor shaft 1.1. In the case of a vertical flow, the impeller 5 then rotates around the rotor axis R accordingly.

Da sich die Darrieus-Flügel 2 parallel zu der Rotorachse R erstrecken, werden diese durch die Vertikalströmung V nicht angetrieben. Allerdings sind die Darrieus-Flügel 2 über die nicht mit dargestellten Halteelemente mit der Rotorwelle 1.1 und am unteren Ende zudem auch mit dem Impellerring 6 verbunden, so dass sich der gesamte Darrieus-Rotor 1 bei einer Vertikalströmung V als Einheit dreht.Since the Darrieus vanes 2 extend parallel to the rotor axis R, they are not driven by the vertical flow V. However, the Darrieus vanes 2 are connected to the rotor shaft 1.1 and at the lower end also to the impeller ring 6 via the holding elements (not shown), so that the entire Darrieus rotor 1 rotates as a unit in a vertical flow V.

Wenn der Darrieus-Rotor 1 auf dem Dach eines Hauses angeordnet ist, stehen die Darrieus-Flügel 2 jedoch im Wind und werden insofern durch eine im Wesentlichen in horizontaler Richtung und parallel zum Boden verlaufende Horizontalströmung H angeströmt, die ebenfalls in der Darstellung der 1 zu erkennen ist. Diese Horizontalströmung H dreht dann die Darrieus-Flügel 2 um die Rotorachse R, so dass der Rotor insgesamt sowohl durch die Radialflügel 3 als auch durch die Darrieus-Flügel 2 angetrieben wird.However, if the Darrieus rotor 1 is arranged on the roof of a house, the Darrieus blades 2 are in the wind and are thus hit by a horizontal flow H running essentially in the horizontal direction and parallel to the ground, which is also shown in the illustration in FIG 1 can be seen. This horizontal flow H then turns the Darrieus vanes 2 around the rotor axis R, so that the rotor as a whole is driven both by the radial vanes 3 and by the Darrieus vanes 2 .

Damit die Darrieus-Flügel 2 bei einer entsprechenden Horizontalströmung H quer zur Rotorachse R in Drehung versetzt werden, weisen diese im Querschnitt ein Tragflächenprofil 2.1 auf, welches in der Darstellung der 1 zu erkennen ist. Dieses Tragflächenprofil 2.1 sorgt bei einer Horizontalströmung H aufgrund der Strömungsverhältnisse an Flügel für eine Auftriebskraft bzw. für ein Drehmoment um die Rotorachse R, so dass der Darrieus-Rotor 1 durch die Horizontalströmung H gedreht bzw. weiter beschleunigt wird.So that the Darrieus vanes 2 are set in rotation transversely to the rotor axis R in the event of a corresponding horizontal flow H, they have an airfoil profile 2.1 in cross section, which is shown in FIG 1 can be seen. In a horizontal flow H, this airfoil profile 2.1 provides a lift force or torque about the rotor axis R due to the flow conditions on the wings, so that the Darrieus rotor 1 is rotated or further accelerated by the horizontal flow H.

Ein Vorteil der sich in horizontaler Richtung erstreckenden Darrieus-Flügel 2 besteht darin, dass die Richtung der Horizontalströmung H für den Antrieb des Darrieus-Rotors 1 irrelevant ist, solange die Strömung im Wesentlichen in radialer Richtung, also senkrecht zur Rotorachse R, auf die Darrieus-Flügel 2 trifft. Anhand der 1 kann man sich bspw. vorstellen, dass es irrelevant ist, ob die Horizontalströmung H von links, von rechtes, von vorne oder von hinten kommt. Es ist daher nicht erforderlich, den Darrieus-Rotor 1 der Windrichtung nachzuführen, so wie dies bei Windrädern mit einer horizontal ausgerichteten Rotorachse in der Regel der Fall ist.An advantage of the horizontally extending Darrieus vanes 2 is that the direction of the horizontal flow H is irrelevant for driving the Darrieus rotor 1 as long as the flow hits the Darrieus vanes 2 essentially in the radial direction, ie perpendicular to the rotor axis R. Based on 1 one can imagine, for example, that it is irrelevant whether the horizontal flow H comes from the left, from the right, from the front or from behind. It is therefore not necessary to adjust the Darrieus rotor 1 to the wind direction, as is usually the case with wind turbines with a horizontally aligned rotor axis.

Ein Nachteil der Darrieus-Flügel 2 besteht jedoch darin, dass sich diese bei einer Horizontalströmung H aus dem Stillstand nicht zwangsläufig beginnen zu drehen, sondern dass oftmals eine gewisse Anfangsdrehgeschwindigkeit erforderlich ist. Durch die Radialflügel 3 kann jedoch auch ein stillstehender Darrieus-Rotor 1 in Drehung versetzt werden, der dann durch die vertikal ausgerichteten Darrieus-Flügel 2 weiter beschleunigt werden kann.A disadvantage of the Darrieus vanes 2, however, is that they do not necessarily begin to rotate in the case of a horizontal flow H from a standstill, but that a certain initial rotational speed is often required. However, a stationary Darrieus rotor 1 can also be rotated by the radial vanes 3 , which can then be further accelerated by the vertically aligned Darrieus vanes 2 .

Am oberen Ende sind die Darrieus-Flügel 2 mit kleinen Winglets 2.2 ausgestattet, die für eine bessere Aerodynamik sorgen und insbesondere einen Strömungsabriss verhindert. Die geometrische Ausgestaltung der Winglets 2.2 ist bspw. in der Draufsicht der 2 gut zu erkennen. Bei den Winglets 2.2 handelt es sich um gegenüber den Darrieus-Flügeln 2 abgewinkelte Flügelchen, die sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstrecken und die dafür sorgen, dass sich der Darrieus-Rotor 1 leichter drehen lässt.At the upper end, the Darrieus wings 2 are equipped with small winglets 2.2, which ensure better aerodynamics and, in particular, prevent stalling. The geometric configuration of the winglets 2.2 is, for example, in the top view of FIG 2 clearly visible. The winglets 2.2 are small wings which are angled in relation to the Darrieus wings 2, which essentially extend in the radial direction and which ensure that the Darrieus rotor 1 can be rotated more easily.

So wie man sich dies im Hinblick auf die Figuren leicht vorstellen kann, treten die höchsten Beanspruchungen im Bereich der Rotorwelle 1.1 auf, da nur diese am untere Ende gelagert ist und sich die weiteren Komponenten des Darrieus-Rotors 1 entsprechend über die Rotorwelle 1.1 abstützen bzw. an dieser befestigt sind. Die Rotorwelle 1.1 besteht daher aus Edelstahl und weist eine hohe Stabilität auf. Alle weiteren Komponenten des Darrieus-Rotors 1 sind hingegen aus einem nachhaltigen Kork-Hanf-Verbundwerkstoff gefertigt.As one can easily imagine with regard to the figures, the highest stresses occur in the area of the rotor shaft 1.1, since only this is mounted at the lower end and the other components of the Darrieus rotor 1 are supported or supported accordingly via the rotor shaft 1.1 .are attached to this. The rotor shaft 1.1 is therefore made of stainless steel and is very stable. All other components of the Darrieus rotor 1, on the other hand, are made from a sustainable cork-hemp composite material.

Mit der vorstehend beschriebenen Windkraftanlage 10 kann gleichzeitig sowohl aus einer Horizontalströmung H als auch aus einer Vertikalströmung V elektrische Energie gewonnen werden. Gerade wenn die Windkraftanlage 10 auf einem Haus angeordnet ist und sich so auch thermische Strömungen nutzen lassen, bietet die Windkraftanlage 10 gegenüber Windkraftanlagen mit nur einem einzigen Flügeltyp Vorteile hinsichtlich der Stromerzeugung und der Effektivität.With the wind turbine 10 described above, electrical energy can be obtained simultaneously both from a horizontal flow H and from a vertical flow V. Precisely when the wind power plant 10 is arranged on a house and thermal currents can also be used in this way, the wind power plant 10 offers advantages in terms of power generation and effectiveness compared to wind power plants with only a single blade type.

BezugszeichenlisteReference List

11: Rotorrotor
1.11.1: Rotorwellerotor shaft
22: Darrieus-FlügelDarrieus Wings
2.12.1: Tragflächenprofilairfoil
2.22.2: Wingletswinglets
33: Radialflügelradial vane
55: Impellerimpeller
66: Impellerringimpeller ring
1010: Windkraftanlage wind turbine
HH: Horizontalströmunghorizontal flow
VV: Vertikalströmungvertical flow
RR: Rotorachserotor axis

Claims

Wind power plant with a Darrieus rotor (1) which can be rotated about a rotor axis (R) by an inflow and has at least one Darrieus blade (2), characterized in that the Darrieus rotor (1) has at least one essentially transverse to the rotor axis ( R) has extending radial wings (3).

wind power plant claim 1 , characterized in that the Darrieus wing (2) extends substantially parallel to the rotor axis (R).

Wind turbine according to one of Claims 1 or 2 , characterized in that the rotor axis (R) is aligned horizontally.

Wind power plant according to one of the preceding claims, characterized in that the Darrieus wing (2) is provided with a winglet (2.2) at one end.

Wind power plant according to one of the preceding claims, characterized in that the Darrieus rotor (1) has a rotor shaft (1.1) arranged concentrically to the rotor axis (R).

wind turbine after claim 5 characterized by several, in particular three, Darrieus vanes (2) which are arranged at a uniform angular distance from one another, the Darrieus vanes (2) driving the rotor shaft (1.1) when there is an oncoming flow.

Wind power plant according to one of the preceding claims, characterized by a plurality of, in particular twelve, radial blades (3) which are arranged at a uniform angular distance from one another.

wind turbine after claim 7 , characterized in that the radial wings (3) for Bil tion of an impeller (5) are connected to an impeller ring (6), the radial vanes (3) being connected to the impeller ring (6) on their radial outer sides.

wind turbine after claim 8 , characterized in that the Darrieus blades (2) are connected at one end to the impeller ring (6).

Wind power plant according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor shaft (1.1) consists of steel, in particular of high-grade steel.

Wind power plant according to one of the preceding claims, characterized in that the radial vanes (3) and/or the Darrieus vanes (2) and/or the winglets (2.2) and/or the impeller ring (6) and/or the retaining elements are made of a cork -Composite material.

wind turbine after claim 11 , characterized in that the radial wings (3) and/or the Darrieus wings (2) and/or the winglets (2.2) and/or the impeller ring (6) and/or the holding elements consist of a cork-hemp composite material.

Wind turbine according to one of Claims 5 until 12 , characterized in that the rotor shaft (1.1) for generating electrical energy is connected to a generator.

Wind power plant according to one of the preceding claims, having a surface which is at a higher temperature than the environment, the Darrieus rotor (1) being arranged above this surface.