DE3303898A1 - Verfahren zur windenergienutzung durch kombination eines rotors mit einer vertikalturbine - Google Patents

Verfahren zur windenergienutzung durch kombination eines rotors mit einer vertikalturbine

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DE3303898A1 DE19833303898 DE3303898A DE3303898A1 DE 3303898 A1 DE3303898 A1 DE 3303898A1 DE 19833303898 DE19833303898 DE 19833303898 DE 3303898 A DE3303898 A DE 3303898A DE 3303898 A1 DE3303898 A1 DE 3303898A1
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    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
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    • F03D3/005Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being vertical
    • F03D3/007Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being vertical using the Magnus effect
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Description

  • Ein Verfahren zur Windenergienutzung durch kombination
  • eines Rotors mit einer Vertikalturbine.
  • Die maximale Energienutzung des Windes beträgt nach dem optimalen Leistungsfaktor von A.Betz 16/27 = 59,3 der Windenergie.In diesem Fall ist v2/v0 = 0,)3 ,d.h. der durch die entnommene Energie abgebremste Wind (v2) ist auf 1/3 der Anströmgeschwindigkeit(v0) agesunken.Ein Wind von 6 m/sec hat für eine Wirkungsfläche A von 1 m2 folgende leistung P: 1) P = /2 . v . A . v2 @ = Dichte 0,125kg/m3 P = 0,0625 . 6 . 1 . 36 @ 9,81 = 132 Watt 59,3 O/o von 132 Watt sind 78,3 Watt als Pmax.Die Leistung der Restenergie beträgt demnach 132 - 78,3 = 53,7 Watt.Diese wird Orö3tenteils durch Wirbelbildung verbraucht,denn die abfließende Luftströmung (v2) mit 2 m/sec = 1/3 vO hat nur noch eine Leistung von 2) P = 0,0625 , 2 . 3 . 4 . 9,81 = 14,7 Watt 53,7 - 14,7 = 39 Watt werden also für die Wirbelbildung verbraucnt, das sind rd.30 % der kinetischen Gesamtenergie des Windes,die praktisch verloren gehen.Dies gilt für alle Windräder,deren Flügel den Wind strom durchschneiden.
  • Die Windleistung steigt bei der Erhöhung der Geschwindigkeit durch einengen der Stromlinien in der 2.Potenz an.Dies hat man versucht mit Windtrichtern,Seitenklappen,Ummantelungen der Turbine oder mit Windschleusen.Die damit beabsichtigte Stromlinienverdichtung mißlang,weil nach dem Gesetz von Bernoulli das Ansteigen der kinetischen Energie durch höhere Windgeschwindigkeiten ntir eintreten kann,wenn der statische Druck entsprechend abfällt.Tetzteres ist bei den oben genannten Vorrichtungen in der Regel nicht der drall.
  • Im Gegenteil,der Wind wird vor den Wänden gebremst,damit steigt hier der statische Druck und es kommt zum Rückstau unter Wirbelbildung.
  • Die Vorbedingung für die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit ist immer ein Druckgefälle im Strömungsverlauf.Dies erreicnt man mittels eines schnelldrehenden Hohlzylinders (Rotor). Im Sinne der Drehrichtung entsteht um den Zylinder eine Zirkulationsströmun und in deren Bereich entsprechend der Geschwindigkeit ein Unterdrucker anströmende Wind wird in Richtung der Zirkulationsströmung abgelenkt (Abb.1),dabei addieren sich die Geschwindigkeiten der Zirkulationsströmung vz und der Windströmung v0 auf der Ablenkseite. 3) Vz + v = v v = Summe der Geschwindigkeiten.
  • Auf der Gegenseite subtrahieren sich die Geschwindigkeiten: 4) Vz - v = Vd vd = Differenz der Geschwindigkeit Auf der Ablenkseite nimmt die, Geschwindigkeit v0 der Windströmung nach der Kontinuitätsgleichung zu,dabei fällt der statische Druck weiter ab ( Nagnuseffekt ) und die freigewordene statische Energ überträgt sich auf die Strömung,deren kinetische Energie um diesc Betrag ansteigt.Im Prinzip haben wir hier den gleichen Vorgang wie bei den Windhosen und Wirbelstürmen,wo der anströmende Wind in die Zirkulationsströmung unter Absenken des Luftdruckes als Drehimpulsenergie eingebaut wird.Ohne diese Energie spritze würde die Energiespiralen der Wirbelstürme in kurzer Zeit versiegen.
  • In der Praxis err-eicht man für die abgelenkte Wind strömung bei einem Verhältnis von vu/vo=4/1 ( vu= Umdrehungsgeschwindigkeit des Rotors) an der engsten Stelle des Strömungsfeldes eine trat: pelung der Anströmgeschwindigkeit und im Bereich der Leistungszo das 4-fache von vO(siehe Abb.1).In der Leistungszone verteilen sich die Geschwindigkeiten vs auf der Ablenkseite nach Gleichung wie folgt: T a b e 1 1 e 1 In der Abb.1 werden die Sektoren 1 - 6 des Rotors auf die Leistungszone verlängert.
  • Sektor 1 vs = vz + 0 m/sec Sektor 2 vs = vz + 2 vo Sektor 3 v@ = v + 4 v@ Sektor 4 vs = vz + 4 vo Sektor 5 vS = vz + 4 vo Sektor 6 vs = vz + 2 vo 6vs = 6vz + 16 vo # vs = vz + 2,66 vo Der Wert 2,66 v@gilt bei laminarer Anströmung des Windes.Da nun in der erdnahen Luftsohicht Turbulenzen immer auftreten,reduziersich der Mittelwert von v@ auf 2,5 v0 Damit ändert sich die Gleichung 3) wie folgt: 5) vz + 2,5 vo = # vs für die Leistungszone Auf der Gegenseite bleibt die Gleichung 4) für die Sektoren 7 u.
  • der Leistungszone bestehen.
  • Das Regulativ für die Gleichungen 4) u. 5) ist die Geschwindigkei der Zirkulationsströmung vz.Sie wird durch folgende faktoren bestimmt; a) die Umfanggeschwindigkeit des Rotors vu b) den Umfang des Zylindermantels 2#r c) die Oberflächenrauhigkeit des Zylindermantels.
  • d) mögliche Oberflächenvergrößerungen des Zylindermantels.
  • zu b) Für die Zirkulationsströmung gilt 6) vzl . r1 - vz2 V r2 hieraus geht hervor,daß die Größe der Zonen der Zirkulationsströmung proportional mit dem Radius des Rotors zunehmen.So wurden z.S.
  • die in Abb.2 aufgezeichneten Geschwindigkeitszonen mit einem *todellradius von r = 0,25 m erzielt.Bei einem Modell mit dem Radius r = 2,50 m wären die Geschwindigkeitszonen rd. 10 mal größer.
  • zu c) Eine starke Oberflächenrauhigkeit hat eine turbulente Grenzschicht zur Folge,wodurch im Gegensatz zur laminaren Grenzschicht eine Ablösung der Strömung bei niederen Reynoldzahlen weitgehend vermieden wird.
  • zu d) Rine Oberflächenvergrößerung durch Scheibenringe auf dem Z,V-lindernantel oder durch Querwölbungen erhöhen den Reibungswiderstand und damit die Zirkulationsströmung des rotierender Zylinders.
  • Trotz er Maßnahmen unter c) und d) trat in meinen Versuchen noch eine Ablösung der Zirkulationsströmung ein,wie sie bei Parallelströmungen an Flugzeugflügeln beobachtet wird.Der Ausdruck Ablösen oder Abreißen der Strömung wird hier besser mit Durchdrehen des Zylinders ersetzt,wenn die Grenzschicht sich durch Abheben von der Zylinderwand ablöst.Das Abheben der Grenzschicht umgeht man,wenn mit einem Doppelmantel gearbeitet wird.Der äußere Zylindermantel ist durchlöchert,der innere Mantel ist mit dem äußeren durch Stege mit aufgerauhten Innenwänden verbunden.Die Oberflächenvergrößerung gegenüber einer glatten Manteloberfläche ist beträchtlich (3- bis 4-fach).Die Grenzschicht in den Kammern zwischen äußeren und inneren atantel kann sich nicht ablösen,daher wird die ut m ?.-der Zirkulationsströmung von dem rotierenden Zylinder mitgerissen und ein Durchdrehen des Zylinders vermieden.Die Abb. 2 zeigt Einfluß der Oberflächenaufrauhung, der Oberflächenvergrößerung und des Doppelmantels auf die Zirkulationsströmung.
  • Versuchsdurchführung: totierender Zylinder r = 0,25 m h = 0,50 m Umfangsgeschwindigkeit vu = 8 m/sec Im Wandabstand von 1 cm betrug die Zirkulationsströmung 2#r.v=m2/ a) bei glatter Oberfläche 6,28 . 0,26 . 2,8 m/sec = 4,57 m2/sec b) bei rauher Oberfläche 6,28 @ 0,26 . 4,1 m/sec = 6,69 m2/sec c) mit 5 cm hohen Scheiben im Abstand von 5 cm,Oberflächen mit Ga dinenstoff aufgerauht 6,28 . 0,26 . 5,2 m/sec = 8,49 m2/sec d) Doppe½antel,5 cm Abstand,mit Stegen verbunden,alle Innenwände aufgerauht , Außenmantel stark durchlöchert.
  • 6,28 . 0,26 . 6,5 m/sec = 10,61 Die Geschwindigkeit der Zirkulationsströmung nahm nach au!3en hin ab und zwar proportional mit dem zunehmenden Radius ( v2 . r = konstant ).Dies geschah aber erst ab 6 cm Randentfernung.Die Geschwindigkeitsabnahme im unmittelbaren Randgebiet bis 6 cm war durch Wirbelbildung erhöht (siehe Abb.2).Eine besonders starke Wirbelbildung trat dann ein,wenn die Zylindermanteloberfläche dur Höcker,Stifte oder Längswölbungen vergrößert wurde.Oberstes Prinzip bei der Oberflächenvergrößerung ist,daß keine scharfen Kante@ oder Erhebungen in den Zirkulationsraum hineinragen.
  • Die Geschwindigkeit der Zirkulationsströmung sollte so hoch ansfallen,daß in der Ieistungszone um den rotierenden Zylinder (si@ Abb.1)die Geschwindigkeit des anströmenden Windes um das 2- bis 3-fache übertroffen wird.In dieser Leistungszone drehen sion die Flügel einer Darrieus-Turbine oder Halbrohre,die den Windwiderst@ ausnutzen (Abb.3).
  • Als Beispiel für eine Windenergienutzung mit rotierenden Zylinder Darrieus-Turbine ( = Rotor-Turbine ) werden folgende Werte zugru@ de gelegt: Radius des Rotorzylinders r = 1 m Höhe des Rotorzylinders h = 4 m Dopselmantel,beide Mäntel sind mit Stegen verbunden,die in 5 Abstand zwischen den beiden Mänteln kreisförmig angeordnet sind, der äußere Mantel ist durchlöchert,Verhältnis Lochgröße zu-fester Steg = 5 : 1.Die Leistungszone der Zirkulationsströmung erstreck@ sich von der Zylinderwand r = 1 m bis r = 1,60 m und ergibt im Profil 0,60 in x 4 in = 2,4 m2.
  • Radius der Darrieus-Turbine r = 1,25 m Höhe der Darrieus-Turbine h = 4 m.
  • Die Umdrehungsgeschwindigkeit vu des Rotors wurde entsprechend mit dem anströmenden Wind gesteigert.Als Mittelwert für die Geschwindigkeit in der Leistungszone habe ich für vz = 0,6 vu angesetzt,damit ergab sich nach Gleichung 5) für vs = 0,6 vu + 2,5 T a b e 1 1 e 2 (Ablenkseite) Anströmender Umdrehungsgeschwin- vs in der Leistungs- Druckmin-Wind digkeit des Rotors zone in m/sec derung in vo in m/sec vu in m/sec 0,6 vu + 2,5 vo = vs mm WS 2 8 4,8 + 5,0= 9,8 5,75 2,5 10 6,0 + 6,3=12,3 8,99 3 12 7,2 + 7,5= 14,7 12,94 4 16 9,6 + 10,0= 19,6 23,01 5 20 12,0 + 12,5=24,5 35,95 6 24 14,4 + 15,0=29,4 51,77 7 24 14,4 + 17,5=31,9 60,54 8 24 14,4 + 20,0=34,4 69,96 9 28 16,8 + 22,5=39,3 91,47 10 28 16,8 + 25,0=41,8 102,95 11 28 16,8 + 27,5=44,3 115,09 12 28 16,8 + 30,0= 46,8 127,89 Auf der Gegenseite wird die Geschwindigkeit des anströmenden Windes v@von der Zirkulationsströmung Vz abgezogen vz - v v0 = vd T a b e 1 1 e 3 (Gegenseite) Anströmender Wind Umdrehungsgeschwindig- vd in der Leistungs vo in m/sec keit des Rotors vu zone in m/sec in m/sec 0,6 vu - vo = vd 2 8 4,8 - 2 = 2,8 2,5 10 6 - 2,5= 3,5 3 12 7,2 - 3 = 4 4 16 9,6 - 4 = 5 5 20 12 - 5 = 7 6 24 14,4 - 6 = 8,4 7 24 14,4 - 7 = 7,4 8 24 14,4 - 8 = 6,4 9 28 16,8 - 9 = 7,8 10 28 16,8 - 10 = 6,8 11 28 16,8 - 11 = 5,8 12 28 16,8 - 12 = 4,8 Durch Erhöhen der Umdrehungsgeschwindigkeit Vu ließen sich In den Tabellen 2 und 3 die vs- und vd-Werte noch verbessern (siehe Abb.4).Hier ist allerdings zu bedenken,daß im hohen Umdrehungsbereich für den Rotor starke Schwingungen auftreten,wie A.Flettner sie in seinem Buch beschreibt.Es empfichlt sich dann,den Durchmesser des Rotors zu vergrößern,wodurch bei gleicher vu die Umdrehungen je Minute heruntergehen.
  • Gegenüber der leichtbauweise in Aluminium,wie sie A.Flettner fül seine Rotoren ver'sandte,erfolgt die Ausführung heute in Kunststc wodurch sich das Gewicht im Vergleich zu Aluminium um das 2,5-fc vermindert, darüberhinaus wird die Reibung für die Drehbewegung kleiner und die Neigung zu Schwingungen wesentlich geringer.AucY kostenmäßig sind die witterungsbeständigen Kunststoffe gegenübe@ den Metallausführungen im Vorteil.
  • Für die Rotor-Turbine ergeben sich gegenüber der freilaufenden Darrieus-Turbine folgende Vorteile: 1.Auf der Ablenkseite liegt die antreibende Windstärke 3 - 4 m@l höher als bei aer freilaufenden Turbine,wie die Tabelle 2 zeigt.
  • 2. Bei der freilaufenden Darrieus-Turbine werden die Flügelprofi einmal von der einen Seite und dann von der anderen Seite beaufschlagt.Das erfordert symmetrische Profilformen,was für die Auftriebswerte nicht günstig ist.Weiter ist es sehr nachteilig,daß die Flügel bei ihrem TJmlauf auf der dem Wind gegenläufigen einer Gegenwind haben,die einen negativen Drehimpuls auslösen,was zu starken Schwingungen der Anlage führt.Bei der Rotor-Turbine ist die Windströmung auf der Ablenkseite nahezu gleichlauend rait de Turbinenflügeln,was für eine einseitige Krümmung der Flügel mit hohen Auftriebswerten spricht.Auf der Gegenseite herrscht hier kein Gegenwind,allerdings ist der rtnterschied der Windgeschwindigkeiten auf der 4blenkseite und der Gegenseite Drö3er als bei der freilaufenden Turbine und somit auch die Schwinguiigen.ieser Nachteil zwingt dazu,die Rotor-Turbine mit einer nöheren Flügelzahl (6 -12) zu bestücken.Damit erniedrigt sich die Gangart der Turbine gegenüber 2 - 3 Flügeln.
  • 3.Der Strömungsverlauf in der Leistungszone er Rotor-Turbine is nahezu gleichsinnig mit der Drehrichtung der Flügel,wodurch die auf Seitel geschilderte Wirbelbildung,die durch das Zerschneiden der Luft mit den Flügeln entsteht,weitgehend vermieden wird.
  • Bei der nun folgenden Gegenüberstellung der Leistungen von a) der fr@ilaufenden Darrieus-Turbine mit b) der Rotor-Turbine wurde für a) die Leistungsgleichung von F.v.König zugrunde gels 6) Pmax @ 0,000 24 # v03 # A (kW) A = Profilfläche d.@ Für die Rotor-@urbine errechnet sich die Leistung nach 7).
  • Bisher ging der Trend bei allen Windrädern zu hohen Gleitzahlen E = Ca/Cw = Auftriebs- zu Widerstandsbeiwert.Dies gilt für die Rotor-Turbine nicht,weil der Wind hier eine Schubleistung ausführt.Für eine hohe Turbinenleistung zählt dann die Summe von Ca und C@,sie sollte 1,3 erreichen,besser überschreiten(Ca + Cw = >1,3 Unter diesen Bedingungen entnehmen die Turbinenflügel soviel kinetische Windenergie,daß die Geschwindigkeit in der Leistungszone von vs auf vs - 1,25 vo zurückgeht.Für die Berechnung der Flügelleistung muß demzufolge als Durchschnitt 1/2(vs + vs - 1,25 vo) = vso angesetzt werden.Bezüglich der Schnelläufigkeit # = u/vso = Umfangsgeschwindigkeit der Turbinenflügel : Windgeschwindigkeit in der Leistungszone gilt für die Maximalleistung u/v@@= 0,3.Die theoretisch höchste Leistung einer Rotor-Turbine mit 12 Flügeln unter den gegebenen Werten der Tabellen 2 und 3 errechnet sich wie folgt: 7) Pmax = /2 . (Ca + Cw) . B/2 . ( vso - u)² . u B = Beaufschlagungsfläche der Flügel B = 0,25 m . 4 m . 12 = 12 für u wind 0,3 vso gesetzt und für (Ca + Cw) = 1,3 = 9/2 . 1,3 . 6 . ( vso - 0,3 vso)2 . , v@@ = #/2 # 1,3 # 6 # 0,147 vso3 = 0,000 115 # vso3.B/@ - 0,000 690 . v@@3 (kW) Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Rotors regelt ein Elektromotor, der über ein Schalenkreuz-Windmesser synchron zur Anströmgeschwindigkeit des indes gesteuert wird.
  • T a b e l l e 4 Leistung in kW für 2 Windturbinen und d@ren zugehörigen Luftraum.
  • a) freilaufende Darrieus-Turbine r = 1,25 m,h = 4 m b) Rotor-Turbine r = 1,25 m,h = 4 m
    Windstärke Windleistung Darrieus- Windleistung Rotor-Turbine
    in m/sec für Turbine in der Lei B = 12 m2
    4 x 2,5=10 m2 A=10 m2 stungszone Lt - Lz - Lr = Ln in kW +)
    kW kW 0,6 x 4=2,4 m2
    vs=m/sec kW vso= m/sec kW
    2 0,049 0,019 9,8 1.38 8,55 0,43-0,18-0,04 = 0.21
    2,5 0,095 0,038 12,25 2,70 10,69 0,84-0,36-0,09 = 0,39
    3 0,165 0,065 14,7 4,67 12,83 1,46=0,64-0,16 = 0,65
    4 0,392 0,154 19,6 11,07 17,10 3,45-1,28-0,32 = 1,85
    5 0,766 0,300 24,5 21,62 21,38 6,74-2,08-0,50 = 4,16
    6 1,323 0,518 29,4 37.36 25,65 11,64-3,20-0,80 = 7,64
    7 2,100 0,823 31,9 47,72 27,53 14,39-3,20-0,90 =10,29
    8 3,136 1,229 34,4 59,84 29,40 17,53-3,20-1,00 =13,33
    9 4,465 1,750 39,3 89,23 33,68 26,36-4,40-1,10 =20,86
    10 6,125 2,400 41,8 107,36 35,55 31,00-4,40-1,20 =26,40
    11 8,152 3,194 44,3 127,79 37,43 36,18-4,40-1,30 =31,48
    12 10,584 4,147 46,8 150,68 39,30 41,88-4,40-1,40 =37,08
    +)Lt - Lz - Lr = Ln bedeutet : Leistung der Turbine - Leistung für Rotor zur Zirkulationsströmung - Leistung für Rotorreibung = @utzleistung.
  • Die Energieabnahme durch die Turbinenflügel der Rotor-Turbine entspricht der Differenz der kinetischen Windenergien bei den Geschwindigkeiten vs und vs- 0,625vo in der Leistungszone.Die abgegebene Energie resultiert demzufolge aus der Beschleunigung des Windes in der- Leistungszone von vo auf 2,5 v0 und damit aus der umgewandelten Druckenergie,die diese Beschleunigung verursacht hat.
  • Das Abbremsen der Strömung in der Leistungszone durch die Energieabgabe hat zur Folge,daß die Windströmung früher aus der Leistungszone austritt,wodurch sich die Stromlinien erweitern und das 7erhältnis v2/vo sich 0,5 nähert.Hierfür ist allerdings Voraussetzung, daß Ca größer als Cw ausfällt.Das ist bei den Darrieusflügeln der Fall und bei schraggestellten Halbrohren (Abb.5).
  • Der Rotor verursacht einen Doppeleffekt,einmal das Erhöhen der antreibenden Windgeschwindigkeit auf das 3-bis 4-fache und zum anderen die Föglichkeit,geringe Windgeschwindigkeiten von 2 bis 4 m/sec auszunutzen,was mit Darrieus-Turbinen bisher nicht möglich war.
  • Von großem Wert für die Rotor-Turbine ist die Tatsache,daß keine Gefährdung durch den Winddruck von Wirbelstürmen wie Orkane oder Taitune besteht,was bei allen Windrädern das Problem Nr.1 ist.Auch Sandstürme oder starke Hagelschauer stellen ür die Rotor-Turbine keine gefahr dar.Ein weiterer Vorteil gegenüber den Windrädern mit horizontaler Achse besteht für die Rotor-Turbine ir' der Möglichkeit, Polen optimal auszunutzen.Der Wind in der erdnahen Luftschicht tritt überwiegend in 2korm von Boen mit starken Schwankungen in der qindrichtung und Windstärke auf,was die Energienutzung erheblich stört.
  • Die Rotor-Turbine hat die Eigenschaft,Boen anzuziehen,besser gesagt, anzusaugen und diese damit einer vollen Energienutzung zuzuführen.
  • Unter Einbeziehung aller geschilderten Eigenschaften vermag die Kombination von Rotor und Vertikalturbine eine Leistung zu vollbringe'l,die bei uleicher Profilfläche 3 - 10 mal höher iiPZt als ei allen bisherigen Windrädern.
  • zur die wirtschaftliche Nutzung der Rotor-Turbinenenergie bietet sich die Gleichstrorngewinnung für folgende Aufgaben an: a) Anheizen von Tauchsiedern im Wasserumlauf von Zentralheizungen.
  • b) Elektrolyse von Wasser zur Gewinnung von Wasserstoff für die Verbrennung in Heizkesseln,Antriebsmotoren und zur Energiesp@icherung in Druckflaschen und Gasadsorbern.
  • Der Wert eines Verfahrens wird neben der Leistungshöhe im erheblic Maße durch die Kostenhöhe bestimrnt.Zu Letzterem folgende Aufstellu Die jährliche Leistung der oben beschriebenen Rotor-Turbine ergibt nach Tabelle 4 fir die BRD folgende Werte: a) für windschwache Gebiete mit einem Jahresdurchschnitt von < 4 m/sec Wind = 16 206 kWh b) für Gebiete mit einem Jahresdurchschnitt von 4 - 5 m/sec Wind = 36 468 kWh c) für windstarke Gebiete mit einem Jahresdurchschnitt von > 5 m/sec Wind = 66 961 kWh Bei den heutigen Stromkosten von 0,25 DM/kWh errechnet sich dann @in jährlicher Erlös für a) von 4052,- DM b) von 9117,-c) von 16740,- " Die ermittelten Kosten für obige Rotor-Turbine setzen sich wie fol zusammen: Fertigung d.R.-T. 7000,- DM ohne Turm,mit 2 @ Soc.
  • für Flachdäc@er auf @@ häusern etc.
  • Aufstellen d.R.-T. 1000,- DM 8000,- DM @000,- DM 10 % Zinsen 800,- " 1680,-jährl.Wartung 200,- " 400,- " Kosten im 1.Jahr 9000,- DM im 2.Jahr 10080,- DM Die Amortisation erfolgt dann für: a) in 29,8 Monaten b) in 11,8 Monaten c) in 6,5 Monaten Die Kosten je kWh belaufen sich bei einer angenommenen Lebensdaue@ von 15 Jahren auf: Kosten im 1.Jahr 8800,- DM 15 Jahre Wartung 3000,- " 11800,- DM für a) 11800 : 243090 = 4,8 Pf./kWh für b? 11800 : 577020 = 2,C Pf./kWh für c) 11800 :1004415 = 1,2 Pf.kWh Da keine Verwaltungskosten hier entstehen,argibt sich ein Darchschnitt von 4,8 + 2,0 + 1,2 = 8 : 3 = 2,66 Pf./kWh ,@as sind 10,@ des offiziellen Preises oder anders ausgedrückt,die Energie@@sten sind mit der Rotor-Turbine in diesem Beispiel 9,4 @@l @@@inger @als der Standard in der BRD ausmacht.
  • - L e e r s e i t e -

Claims (7)

  1. Patentansprüche: 1. Ein verfa@ren zur windenerg@enutzung dadurch gekennzeichnet, daß ein Hohlzylinder,hier Rotor genannt,sich um seine Längsachse dreht und dabei ein Strömungsfeld aufbaut,das aus der Zirkulationsströmung des Rotors und dem anströmenden sind besteht.In dem Strömungs feld laufen die Flügel einer Darrieus-Turbine in der Drehrichtung des Rotors,die die kinetische Windenergie des Strömungsfeldes auffangen und mechanisch auf andere Systeme übertragen.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,daß an Stelle ode zusammen mit den Darrieusflügeln Halbrohre oder entsprechend der Abb.5 schräggestellte Halbrohre im Strömungsfeld rotieren,die nebe den Windauftrieb auch den Windwiderstand im Strömungsfold ausnutze
  3. 3. Verrahren nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet,daß die Ufldrehungsgeschwindigkeit des elektrisch oder mechanisch angetriebenen Rotors über einen Windmesser synchron nch der vorherrschenden Anströmgeschwindigkeit des Windes so gesteuert wird,daß die Geschwindigkeit der Zirkulationsströmung in der Leistungszone des Rotors höher liegt als die des anströmenden Windes.
  4. 4 Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet,daß der Rotor einen Doppelmantel hat,dessen innerer Mantel mit din äußeren durch Stegwände verbunden ist.Der äußere Mantel ist durchlöchert.Alle Innenflächen des Doppelmantels sind in der Oberfläche aufgerauht und halten dadurch die Grenzschicht fest,wodurch @as Ablösen der irkulationsströmung bei hoher Drehzahl des Rotors weitestgehend verhindert wird.
  5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet,daß die Manteloberfläche des Rotors kreisförmig durch aufgesetzte Sche benringe oder durch Querwölbungen,beide mit aufgerauhten Oberfl@@@ vergrößert ist.
  6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet,daß der Rotormantel und die Turbinenflügel aus witterungsbeständigen, spezifisch leichten Kunststoffen bestehen und die Rotor-Turbine oben und unten durch Endscheiben,die im Durchmesser größer als die Rotor-Turbine sind,begrenzt ist.
  7. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß in der Leistungszone um den Rotor die Flügel der Vertik@lt@@@ine in zwei und mehr Rahnen kreisen.
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