DE4033078A1

DE4033078A1 - Windkraftanlage

Info

Publication number: DE4033078A1
Application number: DE19904033078
Authority: DE
Inventors: Bruno Gruber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-10-18
Filing date: 1990-10-18
Publication date: 1992-04-23

Description

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage gemäß dem Ober begriff des Patentanspruchs 1.

Aus einer Schriftenreihe des Bundesministeriums für For schung und Technologie, Teil III: Nutzung der Windenergie, 1974 bis 1976, Seite 66, ist eine Flügelanordnung auf sog. Segelwagen bekannt, die auf einem Wagenführungsparcours ge führt werden. Der Wagenführungsparcours weist zwei längli che parallel zueinander verlaufende Abschnitte und zwei verbindende Bogenabschnitte auf, so daß sich ein geschlos sener Wagenführungsparcours ergibt. Die Flügel oder Rotor elemente stehen senkrecht auf den Wagen und werden bevor zugt an den Breitseiten von bodennahem Wind angeströmt. Die Flügel sind auf den Wagen verstellbar gelagert, um auf beiden länglichen Breitseiten den aus einer Richtung an strömenden Wind auszunutzen. D.h. durch das Verstellen der Flügel ergibt sich eine einheitliche Drehrichtung für alle Wagen, die aneinandergekettet sind.

Zur Steuerung der Flügel ist ein komplizierter und aufwen diger Mechanismus erforderlich. Hierbei ist es auch erfor derlich, immer exakt die Windrichtung zu bestimmen, da nicht sichergestellt ist, daß der Wind senkrecht auf die Breitseiten einströmt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Windkraftanlage mit einem verbesserten Steuermechanismus zu schaffen.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des kenn zeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Nach der Erfindung bestehen die Rotorelemente aus Flettner rotoren. Mittels der Flettnerrotoren bieten sich verschie dene Möglichkeiten, die Rotoren zu steuern. Komplizierte Verstellmechanismen entfallen. Nach einer Weiterbildung wird die Drehrichtung auf einem der Breitseitenabschnitte des kreisförmigen Wagenführungsparcours umgekehrt. Die Drehrichtungsumkehr erfordert keinen allzu großen Steue rungsaufwand. Nach einer anderen Weiterbildung wird nur ein Abschnitt der Breitseite des Wagenführungsparcours zur Energiegewinnung verwendet. Der andere Abschnitt liegt da bei im Windschatten, weshalb eine Drehrichtungsumkehr ent fallen kann.

Nach einer anderen Weiterbildung können die Wagen zusätz lich zu dem Flettnerrotor mit einem Segel ausgestattet sein, was die Wirkung des Flettnerrotors unterstützt. Ebenso kann das Segel dazu dienen, den Wagen in Bewegung zu versetzen, so daß über ein Getriebe zwischen den Wagenrä dern bzw. der Wagenachse und den Flettnerrotoren es möglich ist, die Flettnerrotoren in Rotation zu versetzen. Erfin dungsgemäß wird dann zusätzlich die Kraftwirkung auf die Wagen aus den Flettnerrotoren überlagert.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Flettnerrotors in der Draufsicht;

Fig. 2 einen kreisförmigen Wagenführungsparcours gemäß der Erfindung, und

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen schematisch dargestellten Wagenführungsparcours, der teilweise im Windschatten verläuft.

In Fig. 1 ist die Walze eines Flettnerrotors 1 in der Draufsicht dargestellt. Der Flettnerrotor 1 wird beidseitig von Wind Fw angeströmt. Gleichzeitig rotiert der Flettner rotor 1, so daß sich in der gezeigten Richtung eine Kraft wirkung F an der Seite der Walze ergibt, an der die Dreh richtung mit der Windrichtung übereinstimmt. Strömt der Wind Fw die Walze des Flettnerrotors 1 unter einem bestimm ten Winkel an, verringert sich die Kraft F entsprechend, die dann den maximalen Wert annimmt, wenn der Wind Fw senk recht zu der Bewegungsrichtung des Flettnerrotors 1 an strömt.

In Fig. 1 ist ein Wagenführungsparcours aus Schienen darge stellt. Der Wagenführungsparcours ist kreisförmig geschlos sen und weist zwei Breitseiten 4 auf, die über Bogenab schnitte 7 miteinander verbunden sind. Die Breitseiten 4 verlaufen parallel zueinander und stehen senkrecht zu der einfallenden Windrichtung. Strömt der Wind Fw nicht senk recht zu den Breitseiten 4 ein, verringert sich die aus den Flettnerrotoren 1 resultierende Kraftwirkung, wie unter Fig. 1 beschrieben.

Auf dem Wagenführungsparcours, der wie in Fig. 2 darge stellt, aus Schienen besteht, laufen Wagen 2, die kippsi cher in den Schienen verankert sind. Die Wagen 2 tragen drehbar gelagerte Flettnerrotoren 1, die senkrecht auf den Wagen und damit senkrecht zur Bewegungsrichtung längs des Wagenführungsparcours stehen. Die drehbar gelagerten Flett nerrotoren 1 werden beispielsweise durch Elektromotoren 3 angetrieben. Die Flettnerrotoren 1 weisen in bekannter Weise an den Enden überstehende Abschlußteller auf.

In Fig. 2 sind die einzelnen Wagen 2 nicht miteinander ge kuppelt, weshalb jeder Wagen einen Generator 5 besitzt. Die Generatoren speisen den erzeugten Strom bevorzugt in die Schienen ein, der an Anschlüssen 6 abgegriffen werden kann. Zum Anlaufen der Flettnerrotoren kann kurzfristig Fremd strom durch die Anschlüsse 6 eingespeist werden. Ebenso können die Elektromotoren bei Bewegung der Wagen direkt aus den Generatoren 5 gespeist werden. Dies ist aufgrund des hohen Wirkungsgrades der Flettnerrotoren möglich. Die Wagen können nicht dargestellte Puffer aufweisen, um ein hartes Aneinanderstoßen zu vermeiden. Ebenso ist es möglich, Wei chen vorzusehen, um Wagen umzulenken oder aus dem Wagenver band herauszunehmen, was beispielsweise bei einem Defekt erforderlich ist. In diesem Fall muß nicht die gesamte An lage abgestoppt werden.

Weiter sind nach Fig. 2 Sensorelemente 8, 9 vorgesehen, die ein Umschalten der Drehrichtung der Flettnerrotoren ermög lichen. Das Umschalten ist deshalb erforderlich, um Energie auf beiden Breitseiten 4 zu gewinnen. Denn würde die Dreh richtung beibehalten, würden sich die Wagen 2 auf den ein zelnen Abschnitten des Wagenführungsparcours in entgegenge setzte Richtung verlaufen. Nach Fig. 2 sind jeweils für einen Bogenabschnitt 7 zwei Sensorelemente 8, 9 vorgesehen. Deshalb kann die Umkehr der Drehrichtung der Flettnerroto ren während des Durchlaufens der Bogenabschnitte 7 vorge nommen werden.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, die keine Drehrichtungs umkehr in den Breitseitenabschnitten 4 der Flettnerrotoren erfordert. Hierzu wird nur ein Breitseitenabschnitt 4 aus genutzt und der andere liegt verdeckt im Windschatten eines Elementes 10, das ein Damm oder ein Tunnel sein kann. Fig. 3 zeigt die Draufsicht und das Windschatten gebende Element 10 ist beispielsweise ein Damm, der einen Tunnel aufweist. Der anströmende Wind Fw beaufschlagt damit die vordere Breitseite des Wagenführungsparcours mit den darin angeord neten Wagen und Flettnerrotoren 1. Bei den in Fig. 3 ge zeigten Verhältnissen bewegt sich der Wagenzug mit den dar auf angeordneten Flettnerrotoren nach rechts. Da die ein zelnen Wagen eng beieinanderstehen oder beispielsweise an einandergekuppelt sind, treiben die freistehenden Wagen gleichfalls die im Tunnel liegenden Wagen aufeinanderfol gend aus. Nach Durchgang an der freiliegenden Breitseite strömt der Wind Fw über den Tunnel ab.

In anderen Ausführungsformen kann die vordere Breitseite 4 auf der Dammoberseite und die in Fig. 3 gestrichelt darge stellte Breitseite hinter dem Damm verlaufen. Um dies zu erreichen, laufen die Wagen auf dem linken Bogenabschnitt 7 eine Steigung hinauf und am rechten Bogenabschnitt 7 die Steigung hinunter. Durch das Aneinanderketten der Wagen 2 heben sich die Hangauftriebs- und Hangabtriebskräfte im we sentlichen auf.

Bevorzugt werden die Bahnabschnitte, die im Windschatten verlaufen, möglichst kurz gehalten und können deshalb an dere als in Fig. 3 gezeigte Verläufe aufweisen. Beispiels weise kann der Verlauf im Tunnel halbkreisförmig erfolgen.

In Fig. 3 ist ein Tunnelabschnitt 11 schraffiert darge stellt. Dieser Tunnelabschnitt 11 kann aus Kostengründen entfallen, da hier der Wind Fw die Wagen in den Tunnel treibt und somit die Drehrichtung der Wagen 2 unterstützt. Sollte ein Wagen während des Betriebs ausfallen, sind auto matische Entkupplungs- und Weicheneinrichtungen vorsehbar, die ein Aussondern zulassen. Neben den in Fig. 2 gezeigten Generatoren 5 kann der erfindungsgemäße Aufbau auch zur Krafterzeugung und nicht nur zur Stromerzeugung herangezo gen werden.

Claims

1. Windkraftanlage, die einen kreisförmig geschlossenen Wa genführungsparcours mit zwei länglichen und parallel zuein ander verlaufenden Breitseiten und zwei die Breitseiten verbindende Bogenabschnitte sowie darin geführte Wagen auf weist, die darauf senkrecht angeordnete Rotorelemente tra gen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorelemente (1) Flettnerrotoren sind.

2. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Rotorelemente (1) durch Elektromotoren (3) in Drehung versetzt werden.

3. Windkraftanlage nach Anspruch 1-2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Wagen (2) zusätzlich Segel tragen, die so angestellt sind, daß sich die Kraftwirkung der Segel der Kraftwirkung der Flettnerrotoren überlagert.

4. Windkraftanlage nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Getriebe zwischen den Wagenrädern bzw. den Wagenachsen und den Flettnerrotoren vorgesehen ist.

5. Windkraftanlage nach Anspruch 1-4, dadurch gekenn zeichnet, daß in den Bogenabschnitten (7) des Wagenfüh rungsparcours Sensorelemente (8, 9) vorgesehen sind, die eine Drehrichtungsumkehr der Flettnerrotoren auf den läng lichen Breitseiten (4) des Wagenführungsparcours bewirken.

6. Windkraftanlage nach Anspruch 1-4, dadurch gekenn zeichnet, daß eine der länglichen Breitseiten (4) des Wa genführungsparcours im Windschatten eines abschirmenden Elements (10) liegt.

7. Windkraftanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß das Windschatten gebende Element (10) ein Tunnel oder Damm ist.

8. Windkraftanlage nach Anspruch 1-7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Wagen (2) aneinandergekuppelt sind.

9. Windkraftanlage nach Anspruch 1-8, dadurch gekenn zeichnet, daß Weichen und Entkupplungseinrichtungen vorge sehen sind, die defekte Wagen (2) aussondern.