DE3218038A1

DE3218038A1 - Windenergieanlage fuer hohe leistung

Info

Publication number: DE3218038A1
Application number: DE3218038A
Authority: DE
Inventors: Ernst 2392 Glücksburg Jäckel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-05-13
Filing date: 1982-05-13
Publication date: 1984-05-24
Also published as: SE8302687L; GB2123487B; GB2123487A; NL8301691A; DD209878A5; SE8302687D0; GB8313096D0

Description

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Braat Jäokel» P 32 18 038.1 G 82 13 921.0

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Beschreibung

Die Erfindung hat den Zweck, die Windenergie vollständiger ale bisher in elektrische Energie umzuwandeln, Eesientsprechend eignet sie eich sowohl für die seglerieohe Erfassung feinster Luftströmun gen als auch für die sichere Verwertung htiohster Windgeschwindigkeiten zur Speicherung für Zeiten der Flaute·

Zeichnung 1 zeigt die Sfindenergieanlag' für hohe Leistung in Vorderansicht, Zeichnung 2 in Seitenansicht· Me Windenergieenlage für hohe Leistung nutzt allen in ein Windrad einfallenden Wind mit vielen vorsegelartig «ueamaenwirkenden Fl(igeln in einer entepreohvad stabilen Bauweise.

XIi· mit den Oberteil der Anlage fest verbundene Windfahne steuert das Windrad gleichbleibend so, daß der Wind senkrecht darauf trifft, es mittels der 5?reibfltigel in tJalauf setst and hinter ihm in einer de» Ualaufe entgegengeBeteten Richtung abatröiat. Dieeea Durchs tr Säen als Ualaufsantrieb fUr die ganze WindradflMche wirksaa werden su lassen, ist die Besonderheit der Erfindung·

(Obwohl am äußeren Radkranz· die Uelauf- »eggeaohwindigktit der Flügel so groß ist, daß sie die normalen Wisdgeeöhwindigkeiten Übertrifft und diesen gewissermaßen davonläuft, wird gerade dort auch eine gleichwart ig· Antriebswirkung der Windkraft erstrebt, weil der Wind dort am längsten Hebelara arbeitet. Dort sind daher auch die »ich von innen nach außen kreissektorföraig verbreiternden Ireibflfigelflächen am größten. Die hohe Zahl der einander

überlappenden Treibflügel sorgt daftir, dafi dl· gesamte Windengriffsfllche *ur QalaofbeBChleiuilgiinc dee Windrades ge*· nut*t wird.

Durch die Torsegelartige Anbringung der Freibfltigel läuft jeder υ on ihnen in des luftTerdttnnten Räume, den ihm Tor der eigenen Windanschnittskante der Tor ihm umlaufende 1'reibflUgel τerschafft· Xn dee- «tu Bofclfläohe «taut sich der Windstroe seitwfcrts, sodaßßunmittelbar neben diesem seitwärts gestauten Windstrome ein luft» Terdflnnter Saum entsteht, in welchen der nächste Treibflügel hineinstößt.

Me Anlage besteht aus dem bodenfeaten

Unterteil und dem drehbaren Oberteil mit ^v dem Windrad· Sie eignet sich Toreugswoise zur Aufstellung an der Meeresküste der norddeutschen Tiefebene, auf den bewalde ten Höhen der Mittelgebirge oder auf den freien Hochebenen der Alpen sar öemeinaohtftsTersorgung Ton Dörfern oder Stadtteilen*

Der furmunterteil besitst weit ausgrei-

fende Trägerfüße, die tief in den Boden oder in den felsigen Untergrund einbetoniert sind« Diese Füße tragen eine massiTe Plattform, in welcher eine runde drehbare Bodenplatte des Oberteiles der Anlage mit dem windrad in stabilen Kugel- oder Kunststoff lagern gegen jede Verkantung sicher gelagert ist·

Die Plattform des bodenfesten Unterteiles der Anlage ist so hoch, daß sie eben über die Wipfel des Waldes hinwegragt· So können die Wipfel mit ihrer Neigung den Wind nach oben ablenken und roll auf den unteren Teil des Windrades auftreffen lassen, damit dieser Unterteil dem oberen Teil· des Windrades gegenüber nicht benachteiligt 1st· Der Wald sollte deshalb auch unter der Plattform des Unterteiles

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umr Anlage bestehen bleiben oder nachw«oh««m dUrfen. Ein mit einer Reeling versehener Rund&ang um die Plattform des Unterteile dient der ftutsung als Ausslohtstura für die nach einer Genesung ▼on Atom- und Pernsehatrahlung wieder wandernde und singende Jugend·

über der drehbaren Bodenplatte erhebt sich der parallel zur Achse des Windrades stromlinienförmig gebaute Turn dea Oberteiles der Anlage. In dessen massigen obersten Teil let die Windradachse in Kugel- oder Kunststofflagern gegen jede Verkantung gesichert eingebaut· ^T^it der Bodenplatte des Oberteiles fest verbunden 1st die große Hoohlei-Btungadynamomaschine, die an dieser Stelle einer Toppelastigkeit der Anlage entgegenwirkt, lndea sie im Schwerpunkte der gesamten Anlage angebracht ist· Die Magnet* oder Ankerwicklungen des !Dynamos sind so aufgegliedert, daß sich einzelne Seile davon mit dem Anwachsen oder Absinken der der Windstärke entsprechenden Umdrehungszahl automatisch su- oder abschalten und mit solcher automatischen Erhöhung oder Minderung der Kraftabnahme dem Windrade ein Durchrasen bei Sturm oder Stehenbleiben bei Flaute ersparen.

Die Dynamomaschine sollte deshalb in

ihrer Leistung so hoch ausgelegt werden· daß sie auch bei Spitgenanforderungen höchster Windstärken nicht Überlastet wird.

Das aus leichtmetall gefertigte Windrad hat so viele Speichen, wie es auf ihnen am äußeren Radkränze drehbare, aioh vorsegelartig ergänzende Treibfltigel unterbringen kann«

Die sich nach außen verbreiternden freibflügel sind vogelflügelartig mit

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einer dicken findanechnittskante versehen, hinter deren Wulst der Wind an der lh« leicht entgegengewölbteti Flügelfl&cbe entlang gleitet und in der Drehrichtiuig dee Windrades «ine Schubkraft erseugt.

Die Wulste der Windanschnittskante der ?lUgel Bind hohl und lagern alt diene« Hohlräume drehbar auf den Speiehen dee Windrades ale ihren Achsen· Diese Hohlräuae sind auBgesohÄumt und dadurch ge räuscharm· Die Flii£relwulate sind auf den speichenartigen Achsen in Kunststoff gelagert und dadurch wartungsfrei.

Sie Speichen des großen Windrades sind «wischen de« Inneren Trägerrad und dem Süßeren Radkranse im Radlus-Abetande von etwa 2 Meter» fest mit weiteren Radkränsen verbunden, welche die Speichen in entsprechende Seilspeichen teilen, auf denen entsprechende ?eiltreibflUg«l «u beiden Selten In den Radkränzen in der Weis« federnd gelagert sind» dad eine fcreißsektorförmig vierkantige !fase an der FlUgelkante in einer JcreiesektorfÖrmigen Ausnehmung dmr Innenkante dee Radkranzes gleitet und in dieser Ausnehmung durch ein· rerepannbare Feder nach dem Windrade 8tt festgehalten wird*

Die beispielsweise dreigeteilten Antriebsflügel sind so la sich selbst rerwun* des und werden so in dieser Terwindung al« Grundstellung ihrer Haltefedern festgehalten, daα der von den FlOgelflMohen und der Wlndradfläohe gebildete Winkel an 3$ dem inneren Trägerrade alt 45 ° ω größten ist und von da nach außen hin gleichmäßig bis «u einer Paet-Parallelstellmg sum Windrad· abnimmt. So kann die Windgeschwindigkeit der Ualaufweggeschwlndlgkeit des Windrades angepaßt *βτ&*η₀

Der von innen nach außen wachsenden

Ualaufwegbesohleunigung entspricht so ein ▼on innen nach außen wachsende Beschleunigung der Windgeschwindigkeit. Dieses Wachsen beginnt bei der int HaBe der Schub kraft abgebremsten Windgeschwindigkeit aa inneren tfrägerrade, steigert 3»ch als Minderung dieser Abbremsung um das Entlanggleiten an der Hohlfläche der mittleren Tragflügel und geht nach außen zu in eine Beschleunigung der Windgeschwindigkeit selbet über.

Me sich Überlappenden Trpibflügel kornmen nach außen hin einander in ihrer Fast· Parallelsteilung sum Windrade derartig nahe« daß der Windetau im davor liegenden TreibflUgel durch eine düeenartige Verengung «wischen den Treibflügeln abströmen und dadurch als ein zusätzlich beschleunigender Rückstrahlantrieb fUr das Windrad wirksam werden muß· BeIs Segeln hart am Wind wird «ine solche Düsenwirkunf mit Hilfe von senkrecht sum Aohterlik in dl· Segel eingeführten Latten angestrebt« Selohnung 3 seigt, von der Habe aue gesehen, je einen Querschnitt durch die AußenflUgel gan« außen und die Innenflfigel gan* innen In deren Flügel- und Haltefeder ttrundeinatellungen.

So steigert sich die Antriebewirkung

der Windgeschwindigkeit der von innen nach außen wachsenden Uioalaufweggesohwindigkeit entsprechend von der reinen Schubkraft für die inneren Treibflügel zum laufenden A)JkStOSe₉ der auch die schneller voriiber gleitenden aireibflügel seitlich wie schie fe Ebenen wegdrückt» bis zum auch die schnellsten äußeren TrelbflOgel noch beschleunigendes DUsen-Riioketrahlantriebe. So wird der die Windradflache treffende Wind von seinem Zustrom über das konische innere Trägerrad bis zur Beschleunigung

noch des relativ schnellsten äußeren Had·** kranses in Umlaufgeschwindigkeit des Windrad·» umgesetst, die τοπ einer entspreohtnd hohen elektrischen Leistung aufgefangen «erden muS·

Es ist deshalb von Bedeutung» dal eine unmittelbare mechanische Bnergieabnahne am äußeren Eadkranse in einfachster Form in das Arbeitemaß des £raftliniensebnittes in der XfyOamomaaohine Übergehen und dieses als elektrische Leistung abfahren kann· Wie bei der Bonnef-Turbine bestimmt daher nicht die Umdrehung der Achse, sondern diejenige des äußeren Hadkranses des Windrades die Höhe des Kraftlinlenschnittes und damit die !leistung der Qrnamomasohine» indem der äutere Badkrans selbst aw.-ir nicht selber an der Funktion der JOQrnamoaasohine teilhat, deren Achse aber unmittelbar mechanisch antreibt·

Diese ständige belastung des üalaufsaomentes des Windrades verlangsamt natürlich dessen Fähigkeit, sieh plöt«liehen Bo*en durch ttulaufbeschleunigong ansupas asn und den Wind damit entsprechend star ker abströmen su lassen*

PlStsliohe SturmbSen drücken deshalb die Treibflügel gegen die Kraft ihrer Haltefedern aus ihrer (Srundstellung sum iindrade hinaas - bei Orkan bis in die Faat-Senkreohtstellung sum Windrade »,um sich einen vermehrten Abstrom su verschaffen, bis die Omlaufbeeohleunigung des Windrades den gleichen vermehrten Abstrom er- wirkt hat. Mit dem übergang der Wlndbeschleuniguag in die erhöhte Windgeschwindigkeit sieben die gespannten Federn die geöffneten Treibflugel allmählich wieder in die Feder» und freibflUgel-Ctrundein stellung surlick. So kann das Windrad auch Orkanböen elastisch abfangen·

Dies· Federaaohgibigkeit entspricht der Hatndführunc der Schot eines Segels. Die Trägheit des im Wasser gebremsten Bootes entspricht der Bremswirkung der Windraddrehung duroh den die ständige elektrische Leistung erzeugenden Kraftlinienachnitt in der Dynamomaschine.

Der hohe Kraftliniensohnitt der Hoohleistungedynamomaschine sorgt außerdem mit deren Antriebewelle bei einer Einschaltung mit allen Wicklungen dafür, daß da» Windrad bei Windstille abgebresis werden kann· Diese Abbremsung kann noch dadurch verstärkt werden, da8 zu beiden Seiten der Dy&amoantriebswelle aus der Plattform dee Unterteils der Anlage je ein schwerer Bremsklotz mit einem Sohnek kengewinde hochgefahren und gegen den äußeren Radkranz des Windrades gepreßt wird.

Die Windfahne 1st mit einem aus« ηιά einrastenden Drehgelenk versehen, aamit si« als Sicherung gegen eis plötzliches Horizontal-Schwenken des Oberteils der Anlage bei Windrichtungeänäerungen nach unten geholt und an der Plattform des Unterteils festgezurrt werden kann·

Weitere Pestsetzungs?mögliohkeiten der beweglichen Anlage dürften sich erlibrigea, da die Anlage völlig wartungsfrei arbeitet und jahrelang ohne menschliches Zutun laufen kann·

Bin übermäßiger Windraddurchraefsser wirkt nicht mehr entscheidend zur LeieturigsTeraehrung mit, da auch die dUaenartige ieschleunlgung des Windes am MuSe ren Radkränze begrenzt iat. Sine weitere Leistungssteigerung muß dann durch die Vermehrung der Zahl der Windenergieanlagen erreicht werden·

Die Kutaung höchster Windstärken *ur

Spitsenerseugung elektrischer Energie wird durch deren unmittelbar* Abgab« sum Terbrauoh, inebeeonder« eur Speiohex'UMg für Zeiten der flaute erreicht· Diese Speicherung geschieht durch die Abgabe «n Eiektroljseure iur Wasserstoffgewinnung für einen Waeserstoff-Eynamoantrieb oder durch die Abgabe an ein· Tauchaieder-Aufheisung Ton Moltopren-Waaeerbehai*- tern sur Tortrhitsung eines Dampf-Turbodynamoa,

31· weitestgehende Nutzung der Tollen Angriffefläche dee Windes setst eine hohe Zähigkeit und Bruchfestigkeit des Materi als der gesamten Anlage Toraue, «as bei eine« lindraddurohmesser Ton 1€ Metern durchaas sichergestellt «erden kann» Andernfalls lohnt es sich, die Energieversorgung auf «ehrer· gleichartige Wind- energieanlagen zu verteilen.

Die Hochleistung der Anlage ist also dadurch gekennseichnet, daß sie durch die Gestaltung der Windradfl&che den gesamten sie treffenden Wind nutet, indem die Anlage die Flügel nicht in bremsenden Wirbeln, sondern la luftvrrdUnnten Kaum· umlaufen lädt, ohne sie nach außen hin dem Winde davonlaufen zu lassen· Das wird dadurch erreicht, daß sum Beispiel der loah-Windenergieanlage gegenüber

1« etwa 80 anstelle von 6 HotorflUgeln die Schubkraft des lindes nutsen,

2« die nach außen breiter «erdenden FlUgel die Hauptschubkraft des Windes auci am günstigsten Hebelarm einwirken lassen,

3· die einseinen Flügel nicht in irgendwelchen durch die davor umlaufenden Flügel verursachten Wirbeln, sondern in einem durch deren Strömlinge lenkung ge schaffenen luftverdünnten Baum umlaufen und

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4· die Yerdrehung der Flügel in sich selbst nach, außen hin bis xu ihrer Faat-Berührung führt und so die Windgeschwindigkeit ait günstiger werdendem Hebelan sum IXleen-Riiokstrahlantriebe steigert.

Aue dieser Tatsache der Nutzung der geaasten Windradfläche errechnet sich die χα fordernde Mindestleistung der Eynamoaaachlne, welche auf awei nebeneir ander stehende, einander la Bedarfsfalle automatisch ergänzende Maschinen verteil «erden sollte·

Di· voretenend errechnete Leistung der Windenergieanlage beruht allein auf der vollständigen Hutsung der Windangriffefläche. Sie iat als Mindestleistung anzusehen, was bei der Auslegung der Dynamomaschine su berücksichtigen ist· Es ist möglich und durchaus wahrscheinlich, daß die Faktoren des Umlaufes im luftverdUnnten Baum und des Rücketrahlantriebes aa günstigsten Hebelarm Alt der Efutsungsbereohnung der gesamten Windradfläche allein noch nicht genügend berücksichtigt worden sind· Die Praxis des Betriebes kann eine beachtlich höhere Leistung ergeben·

In jedem Falle erweist die Anlage die einwandfreie Möglichkeit, die gesamte Bundesrepublik vom windreichen Sorddeutachland und eventuell auch von Dänemark her völlig ausreichend mit fast kostenlosem elektrischem Strom su versorgen.

Damit kann der Landesverrat, die Bundesrepublik und Europa durch die Darbietung der Atomenergieanlagen als kriegsentsoheidende Siele fUr die sowjetischen Mittel- streokenraketen verteidigungsunfähig zu machen, nicht mehr mit einer angeblichen wirtschaftlichen Zwangslage eur Energiever# sorgung begründet werden«

Und damit ist die dringende Notwendig-

kelt einer Ablösung der bisherigen atomaren Energieversorgung der Bundesrepublik Deutschland durch Windenergieanlagen im Sinn· der Erfindung nicht rur rechtlich, sondern auch wirtschaftlich erwiesen.

Sichte mehr darf einer Entfernung aller Atomenergieanlagen von deutschem Boden im Wege stehen, da selbst das Hinausschießen des strahlenden Materials in das groOe Looh im Weltall sum fionenlangen Abklingen billiger wird als die Zurückmachung elfter tödlichen Yerseuchung der Brde»

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Leerseite

Claims

PAt enfransprtiehe
Windenergieanlage, aufbauend auf den Erfahrungen des Systems Henri Ltidemann, zur Erzielung einer Hochleistung dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage allen in das Windrad einfallenden Wind mit vielen vorsegelartig zusammenwirkenden flügeln in einer entsprechend, stabilen Bauweise nut ist,
2· Windenergieanlage nach 1, daduroh gekennzeichnet» daß die Dynamomaschine nicht in Höhe der Windradaohse, sondern unten im Schwerpunkte der gesamten Anlage angebracht ist·
3· Windenergieanlage nach 1 und 2, da*. durch gekennzeichnet, daß die Magnet- und/oder Ankerwicklungen des Dynamos so aufgegliedert sind, daß sie sich in Teile davon mit dem Anwachsen oder Absinken dei der jeweiligen Windstärke entsprechenden Umdrehungszahl automatisch zu- oder absehalten und mit solcher automatischer Erhöhung oder Minderung der Eraftabnahme dem Windrade ein Durchrasen bei Sturm oder Stehenbleiben bei flaute ersparen₀ 4· Windenergieanlage nach 1 bis 3» dadurc gekennzeichnet, daß das Windrad so viele Speichen mitvauf ihnen drehbaren Flügeln hat, wie es am äußeren Badkranze auf äen Speichen sich vorsegelartig ergänzende Trsibfliigel unterbringen kann· 5. Windenergieanlage nach 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wind mit veränderte Stärke die Treibflilgel gegen die Kraft von Federn selbsttätig in die jeweils günstigste Segelstellung zu den anderen TreibflUgeln bringt und so alle Treibfltigöl bei Orkan in die Jast-Seiikreoht- Stel lugg zum Windrade als dessen Durchlässigmaöhung zur Abbremsung hinausdrückt.
6· Windenergieanlage nach 1 bis 5, daduro
öie Speichen Bwischen dem inneren Srägerrad und den äußeren Hadkranze mit einem oder mehreren inneren Radkränzen rerfestigt sind, zwischen denen aick den Speiohenahständen entsprechend nach innen verschmälernde Ireibfliigelteile auf den Speichen zu beiden Seiten am Radkranze federnd gelagert sind und ao für die Funktion nach Anspruch 5 zur Verfügung s teilen ο
7. Windenergieanlage nach 1 bis S₉ dadurch gekennzeichnet, daß wie bei der Eonnef-Eurbine nicht die Uiadrehung der Achse, sondern diejenige des äußeren Radkranzes dee Windrades die Höhe des Ixaftlinienechnittes und damit der Leistung der Dynaaomaßohine bestimmt, indem der äußere Hadkran« selbst sswar nicht an der elektrischen Funktion der Dynamomaschine teilhat, deren Aohse aber unmittelbar mechanisch antreibt.

8· Windenergieanlage nach 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hutzung höchster Windstärken zur Spitzenerseugung elektric scher Energie durch deren unmittelbare Abgabe an Elektrolyseure zur Wasserstoffgewinnung flir einen Wasserstoff-lfcriiaiioantrieb oder an eine Tauchsiederaufheizung Ton Moltopren-Ieißwasserbehältern als Vorerhiisung eines Dampf-Turbodynamos für Zeiten der flaute erreicht wird»