DE2826001A1

DE2826001A1 - Windkraftwerk

Info

Publication number: DE2826001A1
Application number: DE19782826001
Authority: DE
Inventors: Josef Dechant
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-06-14
Filing date: 1978-06-14
Publication date: 1979-12-20

Description

Titel: "Windkraftwerk"
Mit zunehmender Verknappung der Energievorräte, die in fester, flüssiger oder gasförmiger Form aus der Erde gewonnen, aufbereitet und verbrannt werden müssen, also nicht reproduzierbar sind, wendet sich das Interesse der Energiewirtschaft zunehmend Energiequellen zu, die die Natur in Form von Naturkräften zur Verfügung stellt- und die sich nicht verbrauchen, z.B. Wind, Brdwärme, Gezeiten usw.
Vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Ausnutzung der Windenergie. Seit Urzeiten hat es der Mensch verstanden, über Windräder (z.B. in Windtnüblen) Energie in begrenztem Umfang zu gewidmen. Die Hauptschwierigkeit, die einer wirtschaftlichen Ausnutzung der Windenergie entgegensteht, besteht darin, daß Wind nicht jederzeit zur Verfügung steht, so daß bei Windstille die Windräder keine Energie liefern können und die Zeiten der Windstille durch andere Speicherenergie überbrücktwerden müssen.
Diese Speicherenergie wurde bisher Akkus entnommen, die voller entweder iiber Windenergie aus einem Stromaggregat aufgeladen wurden, oder aber es wurde für windstille Zeiten Fremdenergie bezogen, was jedoch unwirtschaftlich ist.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Windkraftwerk zu schaffen, bei dem die von einer Windradanordnung erzeugte Drehenergie an der Windradwelle in speicherbare Energie auf mechanische Weise ungewalldelt und die Lageenergie ausgenutzt wird, um ein Stromaggregat zu betreiben, so daß auf diese Weise die diskontinuierliche Energieerzeugung in einem Windrad in eine kontinuierliche Energieerzeugung in Form elektrischer Energie umgewandelt wird.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Windradanordnung eine Welle in Form einer gekröpften Welle bzw. Kurbelwelle aufweist, mit der eine mechanische Verbindung zu einer mechaischen Energieumwandlungsvorrichtung, z.B. Kolbenpumpe, gekoppelt ist, daß die mechanische nlergieumwandlungseinrichtung (Kolbenpumpe) ein speicherbares Medium (Wasser) aus einem Vorratsbehälter in einen Speicherbehälter pumpt, von wo dieses Medium an eine Turbine mit Stromaggregat und schließlich wieder zurück in den Vorratsbehälter gel-eitet wird. Grundsätzlich stellt der erfindungsgemäße Vorschlag somit die Kombination einer Windradanordnung mit Pumpspeicherwerk dar, wobei die Pumpe zum Hochfördern des Wassers von der Windradanordnung angetrieben und das zu pumpende Wasser in einem geschlossenen Kreislauf ständig in Umlauf gesetzt wird.
Die Umwandlung der Drehbewegung der Windradanordnung über eine Kurbelwelle in eine hin- und hergehende Bewegung ist mit minimalen Verlusten zu erreichen, der Wirkungsgrad einer Eolbenpumpe, deren Kolben direkt über die mechanische Verbindung von der Kurbelwelle her über eine Kurbelstange angetrieben wird, ist uergleichsweise hoch; es entfällt eine Umwandlung von einer Energieform in eine andere. Die Kolbenpumpe pumpt Wasser in einen höher gelegenen Speicherbehälter, und das Wasser wird aus diesem Speicherbehälter ohne Verluste (abgesehen von Verdunstung und dgl.) und ohne Energieverbrauch lediglich durch Schwerkraftwirkung zum Antrieb eines Turbinen-Stromaggregats verwendet und ohne nennenswerte Verluste wieder in den Vorratsbehälter zu-'rückgeführt.
Auf diese Weise ist es möglich, bei ungleichmäßigem Windanfall die Windenergie in idealer Weise austunutzen Bei starkem Windanfall dreht sich die Windradanordnung und bewegt sich damit die Kurbelwelle schneller, die Pumpe arbeitet rascher und pumpt entsprechend mehr Wasser aus dem Vorratsbehälter in den Speicherbehälter. Die Abgabe des Speicherwassers an die furbine ist regulierbar oder kontinuierlich, so daß stets die gewünschte Menge an erzeugtem Strom bereitgestellt werden kann.
Die im Kreislauf Vorratsbehälter- Speicherbehälterturbine vorhandene Wassermenge wird nicht verbraucht, der Verlust durch Verdunstung kann entweder durch Fremdwasser ausgeglichen werden, oder aber es kann Regenwasser in natürlicher Weise zum Eompensieren des Verdunstungswassers verwendet werden.
Der Aufbau des gesamten Windkraftwerkes ist außerordentlich einfach, robust und billig, so daß insgesamt eine hohe Wirtschaftlichkeit erzielt wird, die mit einer hohen Betriebssicherheit gekoppelt ist.
Die Windradanordnung selbst ist z.B. so gewählt, daß auf einer Welle links und rechts von der Kröpfung der Kurbelwelle je ein Windrad angeordnet ist, dessen Schaufeln vorzugsweise in der oberen Hälfte abgedeckt sind, so daß die Windangriffsfläche auf die untere Radhälfte begrenzt ist; damit wird erreicht, daß der Winddruck der oberen Radhälfte nicht entgegenwirkt. Die Windradanordnung ist entsprechend der Windrichtung drehbar ausgebildet und stellt sich vorzugsweise von selbst auf die optimale Stellung zum Wind ein. Die weitergehende spezielle Ausgestaltung der Windradanordnung selbst ist jedoch nicht Gegenstand der Erfindung.
Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Windkraftwerkes, Fig. 2 eine Seitenansicht der Windradanordnung nach Fig. 1.
Die Windradanordnung 1 besteht aus zwei getrennten Windrädern 2, 3, deren obere EIälf te durch eine Abdeckung 4 umschlosserl ist.
Die Windräder 2 und 3 sind auf einer gemeinsamen Welle 3 angeordnet, die eine Krö-pfungsstelle G aufweist, art cler eine Kurbel ,? angreift, die iiber eine Kurbelstange 8 mit einer Kolbenpumpe 9 verbunden ist. Die Kolbenpumpe 9 pumpt Wasser aus einem Vorratsbehälter 10 über eiite Lei turn, 11 in einen Speicherbehälter 12, der über eine weitere Leitung 13 mit dem Turbinen-STromaggregat 14 verbunden ist. Von diesem Aggregat 14 führt eine Rückleitung 15 zurück in den Vorratsbehälter 10. Damit ist ein geschlossener Kreislauf des Wassers im Vorratsbehälter bzw. Speicherbehälter gewährleistet. Nach Art eines Pumpspeicherwerkes wird das Wasser von dem Vorratsbehälter 9 über die Pumpe in den Speicherbehälter hochgepumpt, die Lageenergie des hochgepumpten Wassers wird in der Turbine ausgenutzt und das Wasser rückgeführt.
Anstelle eines einzigen Speicherbehälters 12 können deren zwei oder mehrere vorgesehen sein, es können im Rahmen vorliegender Erfindung auch mehrere Windradanordnungen zusammenarbeiten.
Eine Ausführungsform eines Windrades ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Die radial ailgeordneten Schaufeln sind vorzugsweise in ihrer Ebene senkrecht zur Achsrichtung der Welle 5 angeordnet und eber4usgebildet. Die AbdeckuIlg 4 ist an der Windangriffsfläche bei 17 schräg ausgebildet, um eine günstige Windführung auf die unteren Schaufeln zu erzielen.

Claims

Patentansprüche 1. Windkraftwerk mit mindestens einer Windradanordnung und einer Vorrichtung zur Umwandlung der vom Windrad erzeugten Drehenergie in speicherbare bzw. transportierbare Energie, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle der Windradanordnung eine Vorrichtung aufweist, die die Drehbewegung der Welle direkt in eine hin- und hergehende Bewegung amwandelt, daß die hin- und hergehende Bewegung mechanisch mit einer Umwandlungsvorrichtung (Pumpe) verbunden ist, die die hin- und hergehende Bewegung zur mechanischen Speicherung von Lageenergie verwendet, und daß das Speichermedium mit einem Stromerzeuger gekoppelt ist, der elektrische Energie erzeugt und abgibt sowie das Medium an die Umwandlungsvorrichtung zurückführt, wo es wieder dem Kreislauf zugeführt wird.
2. Windkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windradanordnung als Drehachse eine Kurbelwelle aufweist, die über eine Kurbelstange die Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung umwandelt, welche einer Kolbenpumpe aufgegeben wird, daß die Kolbenpumpe entsprechend dem Antrieb von der Kurbelwelle Wasser aus einem Vorratsbehälter in einen höher gelegenen Speicherbehälter pumpt, daß der Speicherbehälter mit einer Turbinen-Generator-Kombination verbunden ist, die durch die kinetische Energie des gespeicherten Wassers betrieben wird und aus Windkraft erzeugten Strom kontinuierlich bereitstellt, und daß das Wasser über die Turbine wieder in den Vorratsbehälter und über die Pumpe in den geschlossenen Kreislauf zurückgeführt wird.