DE4107208A1 - Verfahren und einrichtung zur energieerzeugung aus gasfoermigen stoffstroemen - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf die Nutzung reversibler Energie­ träger in Form gasförmiger Stoffströme. Sie wird insbesondere wirtschaftlich vorteilhaft zur Nutzung der Windenergie einge­ setzt, wenn kleine durchschnittliche Windgeschwindigkeiten über längere Zeiträume zu erwarten sind. Treten größere Wind­ geschwindigkeiten, mit wechselnden Anströmrichtungen auf, er­ höht sich die erzielbare Energieleistung wesentlich, die In­ vestitionskosten bleiben gleich, ebenfalls die Betreiberauf­ wendungen. Bis zur Belastbarkeitsgrenze des Bauwerkes oder der Baugruppe können sehr hohe Stoffstromgeschwindigkeiten nach dem Verfahren verarbeitet werden, durch eine strömungsmechani­ sche Drossel als Strömungswiderstand ist die Dauerfunktion der Energieerzeugung, auch bei extremen Windgeschwindigkeiten, wie sie zum Beispiel bei Orkanen oder Hurrikans auftreten, für die Dauer dieser, in der Natur zerstörend wirkende Winde, sicher einstellbar. Die Eigenschaft, daß das Windleistungsangebot mit der dritten Potenz der Strömungsgeschwindigkeit steigt, wird nach der Erfindung in einer stufenweisen Energieerzeugungsan­ passung, durch Anordnung mehrerer Generatoren oder zusätzli­ cher Speichermassen, wirtschaftlich dauerhaft genutzt. Erfor­ derliche Bauwerke und/oder Baugruppen sind architektonisch in ein Stadt- oder Landschaftsbild gut einfügbar. Die Energieer­ zeugung nach der Erfindung kann vorteilhaft mit Anlagen zur Abscheidung von Schadstoffen aus gasförmigen Stoffströmen kom­ biniert werden, so, daß größere Impulsenergie zur Energieer­ zeugung aus dem Prozeß der Schadstoffabscheidung zur Verfü­ gung steht.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die Nutzung der reversiblen Windenergie erfolgt mittels be­ kannten Windkonvertern, indem ein Rotor durch die anströmende Luft in Drehung versetzt und als Antrieb, zum Beispiel für einen Generator, genutzt wird. Typisch für Windkonverter sind große Bauhöhen, um möglichst große Anströmflächen zu erhalten. Die geringe Dichte der Luft stellt das Haupthindernis der Nutz­ ung der in Luftströmungen enthaltenen, reversiblen Bewegungse­ nergie dar.

Es ist also zwingend notwendig, möglichst große Volumenströme zu erfassen. Das wird praktisch durch die Anordnung von Roto­ ren großer Durchmesser erreicht. Es sind Rotoren mit einhun­ dert Meter Durchmesser bekannt, wobei die Rotorachse in ein­ hundert Meter Höhe auf einem, mittels Seilen abgespannten Turm, angeordnet ist und einen Generator direkt antreibt.

Derartige Anlagen sind beschrieben und anhand der Versuchs er­ gebnisse sowie der Leistungsfähigkeit im praktischen Betrieb beurteilt (Bennert/Windenergie, Verlag Technik Berlin 1989, S. 82 ff. u. a.). Die Nutzung der Windkonverter erfolgt im so­ genannten Windpark, in dem mehrere gleichgroße oder unter­ schiedliche Windkonverter aufgestellt und zur Erzeugung einer wirtschaftlich nutzbaren Leistung zusammengeschaltet werden. Diese Anlagen bewirken eine bedeutende Veränderung des Land­ schaftsbildes, es besteht keine Möglichkeit, diese Windkonver­ ter architektonisch anzupassen oder in eine Landschaft zu inte­ grieren. Um wirtschaftlich vertretbare Windkonverter im Lei­ stungsbereich größer ein Megawatt herzustellen, sind erhebli­ che Probleme der erforderlichen großen Rotordurchmesser sowie der Windgeschwindigkeiten Ursachen für große technische und materialtechnische Aufwendungen. Nachteilig ist auch, daß die Windkonverter mit relativ gutem Leistungsbeiwert eine große Anströmfläche erfordern und deshalb nur an einigen Standorten, in Abhängigkeit von der Topografie des Geländes sowie der jahresdurchschnittlichen Windgeschwindigkeit, aufgestellt wer­ den können. Andererseits ist das Masse-Leistungsverhältnis zu hoch, für eine elektrische Nennleistung von 3 MW sind etwa 750 t für den Stahlturm und 240 t für Rotor-/Maschinenmasse in 100 m Höhe zu rechnen, die spezifische Flächenleistung be­ trägt dabei etwa 380 W/m².

Um diese unzureichenden Ergebnisse zu verbessern, wurde ver­ sucht, strömungsmechanisch Konzentratoren einzuführen, welche einen Verstärkereffekt auslösen, dazu wurden mehrere sternför­ mig angeordnete Tragflügelprofile, die in der Mitte einen Kreis für den eigentlichen Rotor bilden, vor dem Rotor angeord­ net. Versuche ergaben auch, daß angestellte deltaförmige Flä­ chen mit scharfen Vorderkanten Wirbel hoher Energiedichte er­ zeugen (Handbuch der Energiespartechniken, Bd. 3; Verlag C.F. Müller 1983, S. 160 ff.). Es ist auch weiterhin, bekannt, in einem sogenannten Tornadoturm das Druckgefälle, also den Ge­ schwindigkeitsanstieg in einem Wirbelkern, zu nutzen. Versuche haben die Entstehung eines Wirbels bestätigt, eine praktische Nutzung erfolgte bisher noch nicht. Um eine Leistung von 1 MW, bei mittlerer Windgeschwindigkeit zu erreichen, wäre ein Turm mit 20 m Durchmesser und 60 m Höhe erforderlich, der eine Klappensteuerung für die seitlichen Windeinströmöffnungen auf­ weisen müßte. Es ist bisher nicht sicher, ob sich in einem sol­ chen Turm tatsächlich ein Wirbelkern herausbilden würde, da die natürlichen Windströmungsverhältnisse und deren Rückwirkun­ gen zur Atmosphäre nicht unbedingt die gleichen Strömungsphä­ nomene einstellen müssen wie im Windkanal-Prüfstand.

Türme von derartigen Abmessungen weisen mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ein unakzeptables Masse-Leistungs­ verhältnis auf. Dazu kämen die technischen Probleme der dauer­ haften Funktion einer Klappensteuerung für wechselnde Wind­ richtungen. Theoretische Ermittlungen prognostizieren für ei­ nen Turmdurchmesser von 180 m und einer Höhe von 500 m bei ei­ ner ungestörten Windanströmung mit 13,4 m/s etwa 1 GW elektri­ sche Leistung. Unabhängig von bisher nicht bekannten Ergebnis­ sen einer praktischen Erprobung sind prinzipielle Nachteile dadurch vorhanden, daß die theoretisch fundierten Berechnungen nach der Strömungsmechanik nicht in einfacher, wirtschaftlich nutzbarer Weise mit konkreten, technisch ausführbaren Lösungen untersetzt werden konnten. Umweltschützende Ausführungen dürfen bei Ausnutzung von Potentialwirbeln keine Lärmbelästigung zu­ lassen, die bei hohen Anströmgeschwindigkeiten des Windes ent­ stehen können. Andererseits sind Bauten derartiger Dimensionen ausführbar, das Masse-Leistungsverhältnis wird die Ausführung jedoch kaum positiv befördern. Wesentlich bleibt die Möglich­ keit, mittels einer tangentialen Anströmung eines Wirbelturmes nicht nur die kinetische Energie eines gasförmigen Stoffstro­ mes in Nutzung zu bringen, sondern auch die Druckenergie aus­ zunutzen. Wirtschaftlich verwertbare Lösungen sind bisher nicht bekannt. Insbesondere die Anpassung an wechselnde An­ strömrichtungen, an die Anlaufbedingungen nach Windstille so­ wie den Weiterbetrieb bei Sturm oder Orkan erfordern hohe Auf­ wendungen oder sind nur durch Außerbetriebnahme zu lösen. Die Kompliziertheit der strömungsmechanischen Verhältnisse bei der Umformung der in einem gasförmigen Stoffstrom enthaltenen Energie in wirtschaftlich nutzbare Energie, vor allem die ge­ ringe Dichte der Luft als Energieträger, bedingen den Entwick­ lungsstand und die Nachteile der bekannten Lösungen, welche für eine wirtschaftliche Nutzung in Betracht kamen. Eine Viel­ zahl weiterer technischer Lösungen weist nur geringe Leistun­ gen auf und kann außer Betracht bleiben.

Bei den bisher bekannten und in Nutzung erprobten Windkonver­ tern sind Einsatz- und damit Leistungsgrenzen auch dadurch ge­ setzt, daß komplizierte Probleme der Entstehung und Beherr­ schung von Eigenschwingungen der Rotoren zu lösen sind. Das erfordert den Einsatz hochwertiger Materialien und stellt ei­ nen wesentlichen Kostenfaktor dar. Die Tendenz, eine möglichst große, vom Rotor umfaßte Projektionsfläche des anströmenden Windes zu erreichen, bedingt immer größere Aufwendungen zur Beherrschung oder Verhinderung von Schwingungen. Diese Proble­ matik hat auch den Einsatz von sogenannten Wirbelschrauben­ bildnern verhindert. Obwohl durch Versuche nachgewiesen ist, daß diese Wirbelschraubenbildner einen ausnutzbaren Verstär­ kereffekt, der bis etwa zur achtfachen Geschwindigkeitserhö­ hung der anströmenden Luft betragen kann, ergeben, scheitert ihr Einsatz an den Konstruktions- und Aufwandsproblemen. Das Gleiche gilt für zahlreiche Vorschläge, Mehrfachanordnungen von Rotoren auf einem Turm auszuführen. Die dynamischen Pro­ bleme, die Windnachführungsmöglichkeiten nur aller Rotoren gleichzeitig und die aerodynamisch sich gegenseitig beeinflus­ senden Rotoren erfordern sehr hohe Aufwendungen. Eine wirt­ schaftlich vertretbare Lösung der Probleme wurde nicht bekannt. Prinzipiell ist das Problem der erforderlichen Windnachfüh­ rung der Windkonverter eine Bedingung der Windenergiegewin­ nung, welche konstruktiv bedingte Mehraufwendungen hervorruft und den Wartungsaufwand beim Betreiben der Anlage durch dreh­ bare Lagerungen vergrößert, zugleich aber auch die erreichbare projizierte Anströmfläche negativ beeinflußt. Das gilt ebenso für notwendige Sturmsicherungen, die durch Veränderung der Blattstellungen des Rotors oder völliges Wegklappen aus der Anströmrichtung erreicht werden.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, ein Verfahren sowie Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, daß den Einsatz von kostengünstigen Massenbaustoffen für die erforderliche Bau­ hülle ermöglicht, ökologische Probleme vermeidet und eine, zu­ mindest teilweise Möglichkeit bietet, architektonisch eine Bau­ hülle an ein Landschaftsbild anzugliedern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, daß es ermöglicht kleine Anströmgeschwindigkeiten ab etwa 1 Meter pro Sekunde bereits wirtschaftlich auszunutzen und die Bewe­ gungsenergie eines gasförmigen Stoffstromes bei wechselnden Anströmgeschwindigkeiten in nutzbare Energie umzuformen. Wei­ terhin ist es Aufgabe der Erfindung, Einrichtungen zur Durch­ führung des Verfahrens zu schaffen und so auszubilden, daß strömungsmechanisch dauerhafte Umformbedingungen bei wechseln­ den Anströmgeschwindigkeiten realisierbar sind, kostengünstige Herstellung durch hohen Vorfertigungs- und Montageanteil ge­ währleistet ist sowie eine architektonische Gestaltbarkeit er­ reicht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein an­ strömender gasförmiger Stoffstrom mittels einer durch Leitein­ richtungen projizierten Anströmfläche geleitet, mittels An­ strömsäulen in eine Agensetage eingeleitet wird, die aerodyna­ misch ausgebildeten Anströmsäulen in Verbindung mit einstell­ baren Anströmflächen von Drosselelementen, funktionell sowohl eine Agensdrossel als auch einen Strömungsschirm bilden, den Stoffstrom konzentrieren zugleich in eine spiralförmige Bewe­ gung mit Geschwindigkeitserhöhung überführen, wobei das Auge einer oder mehrerer Spiralen durch einen oder mehrere Agenszy­ linder gebildet ist, welche nach der Spiralbewegung tangential, mit gegenüber der Anströmgeschwindigkeit höherer Geschwindig­ keit umströmt werden, der konzentrierte, beschleunigte Stoff­ strom durch mindestens einen Längsspalt in mindestens einen Agenszylinder einströmt, einen Potentialwirbelkern ausbildend aufsteigend in den querströmenden Stoffstrom abströmt, im Wir­ belkern erzeugter Unterdruck in einen regelbaren Unterdruckver­ teiler hineinwirkt, der Unterdruckverteiler radial und verti­ kal mittels Übergangsquerschnitten, mit einer Ausrüstungsetage verbunden, definierte Volumenströme ansaugt, welche Anström­ leistungsabhängig geschaltet, ein oder mehrere Rotoren zur Nutzenergieerzeugung antreiben, strömungsmechanisch verstär­ kend auf der Ebene der Ausrüstungsetage Senke und Quelle in Reihe geschaltet werden, in dem in Strömungsrich­ tung vor den Rotoren, mehrteilige Wirbelschraubenbildner aus feststehenden Tragflügeln vorgeschaltet sind, so daß in der Ausrüstungsetage radial schraubenförmig verstärkende Stoffströ­ me aus der Atmosphäre durch anströmende Luft erzeugt und zu den Rotoren geführt werden und daß bei zu großen Anströmge­ schwindigkeiten eine aerodynamisch ausgebildete Agensdrossel mittels Drosselelementen einen strömungsmechanischen Wider­ stand aufbaut und die einströmenden Stoffstromvolumen in der Vorverstärkeretage drosselt.

Die erfindungsgemäße Einrichtung wird zur Durchführung des Ver­ fahrens dadurch gebildet, daß auf einem oder mehreren Turm­ schäften, in Höhe des mindestens zweifachen Durchmessers des Turmschaftes, eine Ausrüstungsetage angeordnet ist, welche aus einem oder mehreren, die Turmschäfte fortsetzenden Unterdruck­ verteilern, von den Unterdruckverteilern nach außen verlaufen­ de, Grundplatte und Decke gasdruckdicht abschließende, Trenn­ wände sowie am äußeren Umfang angeordnete, aus feststehenden, an Grundplatte, Trennwänden und Decke zu Wirbelschraubenbild­ nern angefügte Tragflügel und innerhalb der durch die Trenn­ wände und Wirbelschraubenbildner begrenzten Räume angeordneten Rotoren sowie Generatoren, gebildet ist, über der Ausrüstungs­ etage eine Agensetage, gebildet durch die Unterdruckverteiler fortführende Agenszylinder sowie am äußeren Umfang angeordne­ ten Anströmsäulen, welche innen angeordnete Drosselelemente mit außen angeordneten Gegengewichten aufweisen und funktio­ nell sowohl eine Agensdrossel als auch einen Strömungsschirm bilden, indem nach innen öffnende Anströmflächen durch Flächen­ druck oder/und Einstellglieder einstellbare Einströmöffnun­ gen ausbilden, die Anströmsäulen in Abhängigkeit von der Dros­ selelementhöhe durch Ringanker miteinander verbunden sind, so daß zwischen der Ausrüstungsetagedecke und einer Dachfläche ein frei durchströmbarer Raum gebildet ist und daß die Einrich­ tung gekrümmte und/oder gerade projizierte Anströmflächen aufweist, die von den Anströmflächen umschlossenen Räume mit schallabsorbierenden Materialien so belegt sind, daß Schall­ wellen die Einrichtung nicht verlassen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Grenzen der be­ kannten Verfahren zur Nutzung der in gasförmigen Stoffströmen enthaltenen Energie überwunden, insbesondere sind große Rotor­ durchmesser nicht mehr erforderlich. Die Umwelt wird nicht be­ einträchtigt, alle zur Energieumwandlung erforderlichen Teile sind innerhalb einer Einrichtung angeordnet und vor Witterungs­ einflüssen geschützt. Die Verfahrensschritte der stufenweisen Geschwindigkeitserhöhung des zu nutzenden gasförmigen Stoff­ stromes bewirken einerseits große Anströmflächen ohne Rotoren, andererseits eine verstärkend wirksame Reihenschaltung von strömungsmechanisch wirkenden Quellen in Form von Wirbelschrau­ benbildnern mit einer oder mehreren, vom Agenszylinder erzeug­ ten Senken. Die Verfahrensschritte werden in einer Bauhülle durchgeführt und sind somit von den vorhandenen Witterungsver­ hältnissen völlig getrennt, störende Einflüsse sind auf ein Minimum herabgesetzt und vernachlässigbar klein. Die Einrich­ tung hat durch das Verfahren den besonderen Vorteil für die wirtschaftliche Energieerzeugung, bei niedrigsten Anströmge­ schwindigkeiten die gesamte angeströmte Energie auf einen Ro­ tor zu konzentrieren und die Verstärkung nur für diesen Rotor einzusetzen. Damit wird erstmals erreicht, bei Anströmgeschwin­ digkeiten von etwa 0,5 m/s nutzbare Energie zu erzeugen. Die Wirkung des Verfahrens besteht darin, daß bei einem Turmdurch­ messer von vier Meter, eine Agensetage von 13 Metern Durchmes­ ser und 12 Meter Höhe ausgebildet wird, welche eine Anström­ fläche von einhundertsechsundfünfzig Quadratmetern aufweist. Durch Ausnutzung der Druckenergie wird über die Anström­ flächen der Drosselelemente die Luft in die Agensetage einge­ leitet und zu einer spiralförmigen Drehung durch einen Strö­ mungsschirm gebracht, welcher durch die auf der Leeseite ge­ schlossenen Drosselelemente entsteht. Bis die Luft in der Spiraldrehung den mittig stehenden Agenszylinder erreicht hat, ist eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit eingetre­ ten, die in Abhängigkeit vom Radius dem Geschwindigkeitsver­ lauf im Potentialwirbel folgt. Der Agenszylinder wird mit etwa 2-3 m/s tangential angeströmt, die in den Agenszylin­ der einströmende Luft bildet nun einen Wirbelkern aus, der auch oben durch die Abströmöffnung durch den dynamischen Druck der quer über die Dachfläche strömenden Luft abgezogen wird. Der axiale Druckunterschied des Wirbelkernes wirkt in den Unterdruckverteiler hinein und verstärkt seinerseits den, auf den strömungsmechanisch geschalteten Wirbelbildner wirken­ den Staudruck, so daß der im Wirbelfaden liegende Rotor mit ho­ her Geschwindigkeit angeströmt wird. Windrichtungsabhängig wird der senkrecht angeströmte Wirbelschraubenbildner am Anfang ge­ schaltet. Mit steigenden Windgeschwindigkeiten werden zunächst die auf der Luvseite angeströmten Wirbelschraubenbildner zuge­ schaltet, so daß die Energieerzeugung stufenweise erhöht wird, danach die auf der Leeseite. Bei voller Auslastung aller Roto­ ren der Ausrüstungsetage wird ein Signal zur Ansteuerung der Agensdrossel ausgelöst, in festgelegter Reihenfolge schließen die Drosselelemente und bilden strömungsmechanisch einen erfor­ derlichen Widerstand. Der Betrieb der Einrichtung erfolgt sturm­ sicher ohne Unterbrechung. Da im Leistungsangebot des Windes die Windgeschwindigkeit in der dritten Potenz wirksam ist, besteht verfahrensgemäß der Vorteil, einen sehr großen Bereich der Wind­ geschwindigkeiten wirtschaftlich nutzbar zu machen, indem in der Ausrüstungsetage optimierte Schnelläufer-Rotoren, alle einzeln, sowie stufenweise zugeschaltet ohne Windnachführung ei­ ne wesentlich größere Anströmfläche des Windes nutzen, als das bei bekannten Systemen möglich wäre. Die nutzbare Anströmfläche setzt sich zusammen aus der Fläche der Agensetage, die aus Durch­ messer mal Höhe gebildet wird, sowie der Umfangsfläche der Aus­ rüstungsetage. Das ergibt zum Beispiel bei einer lichten Weite des Agenszylinders von 4 m eine Agensetagenanströmfläche von 156 m² plus 163 m² Umfangsfläche der Ausrüstungsetage, insge­ samt eine wirksame Fläche von 319 m². Die Flächen haben verfah­ rensgemäß Vor- und Nachverstärkerfunktionen und erzeugen da­ durch eine spezifische Flächenleistung von mehr als 2550 W/m². Wird aus der beschriebenen Einrichtung nach dem erfindungsge­ mäßen Verfahren ein Windkraftwerk mittels drei Turmschäften, Un­ terdruckverteilern sowie Agenszylindern hergestellt, wobei sie auf einem Kreis um 120° versetzt angeordnet, durch eine Aus­ rüstungs- sowie eine Agensetage verbunden sind, steigt die An­ strömfläche der Agensetage auf 366 m² und die der Ausrüstungs­ etage auf etwa 370 m², die Agenszylinder bleiben in ihren Ab­ messungen gleich. Bei gleicher spezifischer Flächenleistung können mehr als 1,6 MW elektrische Leistung erreicht werden. Auch hier sind beliebige Anströmrichtungen ohne Windnachfüh­ rungen realisiert. Die lichte Weite eines gewählten Agenszy­ linders bestimmt als Rastermaß alle zu bildenden Räume mit strömungsmechanischen Funktionen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung in der Form eines Windkraft­ verstärkers oder eines Windkraftwerkes, daß mehrere Windkraft­ verstärker vereint, erreicht besonders wirtschaftliche Bau-, Ausrüstungs- und Betreibervorteile. Die gesamte Bauhülle wird aus kostengünstigen Massenbaustoffen, z. B. Stahlbeton und Stahl­ betonfertigteilen, hergestellt. Die Bauhülle bietet einerseits gute Gestaltungsmöglichkeiten für die Windführung sowie für Architektur, andererseits wirkt sie in vollem Umfang als Schwingungsdämpfer. Bei aerodynamisch richtiger Ausbildung al­ ler äußeren und inneren angeströmten oder umströmten Elemente werden schallabsorbierende Maßnahmen nur an bestimmten Teilen notwendig, um durch sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten er­ zeugte Schallwellen zu absorbieren, im Innern zu reflektieren oder durch Relaxionsschalldämpfer zu dämpfen. Die Baumaße sind, bezogen auf die spezifische Flächenleistung, sehr klein gegen­ über bekannten Lösungen. Bei 4 m lichter Weite eines Agenszy­ linders ergibt sich eine Höhe von 24 m und ein Etagendurchmes­ ser von 13 m, wobei ein Abstand der Ausrüstungsetage zur Ober­ kante Fundament von 8 m für normale Standorte zur Vermeidung von Strömungsbeeinträchtigungen besteht. Das Bauwerk ist in kombinierter Monolithbeton- und Fertigteilbauweise zu errich­ ten, kurze Bauzeiten sind gewährleistet. Dachfläche, Decke und Grundfläche der Ausrüstungsetage werden auf dem Boden vormon­ tiert, vergossen und mittels Klettereinrichtungen am Turm hochgedrückt und in ihrer Endlage verankert. Diese Arbeitsebe­ nen werden als Hebezeugauflager für die Montage der Anströmsäu­ len, der Drosselelemente sowie der Ausrüstungsteile genutzt. Montagearbeiten können weitgehend witterungsunabhängig ausge­ führt werden. Die Ausrüstung wird witterungsgeschützt montiert und betrieben. Die Steuerung des Systems im Betrieb beschränkt sich auf hydraulische Stellglieder der Drosselelemente bei Sturm in Abhängigkeit von den Meßwerten der Anströmgeschwin­ digkeit. Im Normalbetrieb werden die Drosselelemente durch den vom anströmenden Wind erzeugten Flächendruck lagefixiert. Dazu sind die Drosselelemente in Ruhestellung, also bei Wind­ stille, alle nach innen geöffnet angeordnet. Ein außen ange­ brachtes Gegengewicht bewirkt, daß bei dieser Lage der Schwer­ punkt in der Senkrechten liegt. Strömt der Wind aus beliebiger Richtung an, erzeugt er auf der Leeseite einen Unterdruck, wel­ cher auf die leeseitige Drosselelemente wirkt, diese Drossel­ elemente in Verbindung mit innerem Überdruck schließt und so einen Strömungsschirm bildet, wodurch die spiralförmige Bewe­ gung der in die Agensetage luvseitig eingeleiteten Luft be­ ginnt und der Windkraftverstärker die Arbeit aufnimmt. Drossel­ elemente können stehend oder hängend angeordnet sein. Bei Wind­ richtungsänderungen wechseln die Drosselelemente automatisch mit Änderung der Druckverhältnisse. Bei Sturm werden Stellglie­ der, welche im Normalbetrieb Dämpfungsglieder sind, hydrau­ lisch beaufschlagt, welche den Öffnungswinkel der leeseitigen Drosselelemente verkleinern, die Drosselelemente beginnen, als Agensdrossel zu wirken. Der Betreiberaufwand beschränkt sich auf erforderliche Revisionen der Anlage.

Erfindungsgemäß werden mit der Bildung eines Strömungsschirmes sowie einer Agensdrossel aus baulich gleichen Drosselelementen die Erfordernisse der Windnachführung mit neuen Verfahrens­ schritten gelöst und neue Funktionen in Bauelemente integriert, welche sich in der Erhöhung der Nutzungsdauer, sinkender Her­ stellungsaufwendungen sowie Herabsetzung der nutzbaren Mindest­ anströmgeschwindigkeit widerspiegeln, gleichzeitig die Nutzungs­ breite der wechselnden Anströmgeschwindigkeiten vergrößern und dauerhaft sicheren Betrieb bei Sturm gewährleisten.

Aus diesen erfindungsgemäßen Wirkungen entsteht die Möglich­ keit, Windkraftwerke in Form von Türmen zu errichten, indem an einem monolithisch mit Gleitschalung hergestellten Turmschaft im Wechsel Ausrüstungs- und Agensetagen mit einer durchström­ baren Zwischenetage, welche die Abströmöffnung des Agenszylin­ ders strömungsmechanisch ausbildet, mehrfach übereinander an­ geordnet werden.

Die in Modulbauweise zu errichtenden Windkraftwerke sind kon­ struktiv sicher beherrschbar und können, ähnlich anderen Turm­ bauten, mit weiteren Funktionen genutzt werden, so daß die er­ zeugte Energie unmittelbar zum Betreiben dieser Funktionsbau­ ten und zur Abgabe an ein Verteilernetz eingesetzt und der Wirkungsgrad weiter erhöht wird. Es ist weiterhin eine erfin­ dungsgemäße Wirkung, die Probleme der Lärmbelästigung der Um­ gebung in einem Windkraftwerk in einfachster Weise durch eine aerodynamisch ausgebildete Abströmkuppel zu lösen, welche über der Abströmöffnung des Agenszylinders angeordnet, an der Decke der Zwischenetage befestigt, mittig einen Schallabsorber auf­ weist. Die im Agenszylinder erzeugten oder eingetragenen Schall­ wellen werden im Agenszylinder mit der Axialströmung ausgetra­ gen und treten über der Ausströmöffnung in den Schallabsorber ein, Geräuschbelästigungen sind unterbunden.

Es ist erfindungsgemäß weiterhin möglich geworden, das Verfah­ ren in kleinen Anlagen zur Energieerzeugung, als komplett vor­ gefertigte Erzeugnisse, zu nutzen. Diese Erzeugnisse werden aus den für den Apparatebau traditionellen Materialien gefer­ tigt, z. B. Leichtmetallen, Kunststoffen oder glasfaserverstärk­ ten Kunststoffen. Diese Anlagen werden zur Energieeinsparung bei vorhandenen Gebäuden und Industrieanlagen auf den Dächern montiert. Da sie unabhängig von der Anströmrichtung arbeiten, können sie erfindungsgemäß auch in Städten und Industriegebie­ ten mit komplizierten atmosphärischen Strömungsverhältnissen eingesetzt und genutzt werden. Konzentrierte atmosphärische Strömungen sind sogar leistungssteigernd wirksam. Ein Erzeug­ nis mit lichter Weite des Aganszylinders von 1 m erreicht eine Höhe von maximal 5 m, einen Durchmesser von 3 m und eine elek­ trische Nennleistung von mehr als 100 kW, wenn alle Aggregate mit neuestem Entwicklungsstand aufeinander abgestimmt, opti­ miert sind. Das notwendige Gewicht der Drosselelemente kann in einfacher Weise dadurch hergestellt werden, daß textile Schalungselemente mit Massenbaustoffen, z. B. Beton, ausgegos­ sen werden. Es ist auch in besonders vorteilhafter Weise nach der Erfindung möglich, die Drosselelemente als Schadstoffdepo­ nien auszubilden. Die Funktion der Drosselelemente erfordert ein bestimmtes Gewicht, um die durch den Wind erzeugten Druck- bzw. Zugkräfte langsamwirkend umzusetzen, die Kräfte erzeugen jedoch keine Spannungen im Füllmaterial. Es kann also schad­ stoffbeladener Gips, oder andere schüttbare Abfälle, dem Be­ ton zugemischt werden, die auf diese Weise für den Nutzungs­ zeitraum der Bauwerke deponiert sind und noch eine Funktion erfüllen. Durch Hydrophobieren wird der Beton gegen Auswasch­ ungen geschützt. Ebenso können die Anströmsäulen im statisch unbelasteten Bereich Hohlräume zur Deponie von schadstoffbela­ denen Stoffen erhalten.

Ein weiterer für den Umweltschutz und für die Reinhaltung der Luft wesentlicher Vorteil besteht darin, daß diese Anlagen mit Anlagen zur Reinigung der Luft kombiniert werden können, indem die für das Betreiben der Rotoren der Generatoren erforderli­ che Luftmenge den Schadstoffabscheidern als Reingas entnommen wird. Damit sind sowohl Hilfsenergieeinsparungen bei den Reini­ gungsanlagen erzielbar als auch Lebensdauerverlängerungen bei schnellaufenden Rotoren und Generatoren, welche mit Reingas an­ getrieben werden.

Das Verfahren kann modifiziert auch nur zur Erzeugung eines Saugzuges für Luftreinigungsanlagen, und damit zur Einsparung von Hilfsenergieaufwand bei Windenergieangebot, eingesetzt wer­ den.

Erfindungsgemäß wird eine große Anwendungsbreite der wirtschaft­ lichen Nutzung des reversiblen Energieträgers erschlossen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen erläu­ tert.

Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Windkraftver­ stärkers im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Schnitt A-A nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt B-B nach Fig. 1,

Fig. 4 ein hängendes Drosselelement,

Fig. 5 ein stehendes Drosselelement,

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Agenszylinder mit ei­ ner Einströmöffnung,

Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Agenszylinder mit mehreren Einströmöffnungen,

Fig. 8 einen Querschnitt durch eine Agensetage eines Windkraftwerkes,

Fig. 9 ein Schema eines Mehretagen-Windkraftwerkes.

Wie in Fig. 1 dargestellt, wird in bekannter Weise ein Turm­ schaft 1 mit einem nicht näher dargestellten elektrischen Raum 22 ausgerüstet. Auf dem Turmschaft 1 ist eine kreisförmige Aus­ rüstungsetage 2, gebildet aus Grundplatte 7, Trennwänden 8 sowie Decke 9, angeordnet. Mittig ist ein Unterdruckverteiler 12 mit Durchströmöffnungen 19 gebildet, welcher zugleich statische Funktionen in Verbindung mit dem darüber angeordneten Agenszy­ linder 13 für das gesamte Bauwerk erfüllt. Die Trennwände 8 verlaufen radial vom Unterdruckverteiler 12 nach außen und bil­ den mit der lichten Weite des Agenszylinders 13 als Rastermaß neun gleichgroße Räume in der Ausrüstungsetage 2. Diese Räume sind mit jeweils einer Durchströmöffnung 19 mit dem Unterdruck­ verteiler 12 verbunden, wobei die Durchströmöffnungen 19 in be­ kannter Weise strömungstechnisch schaltbar sind. Am äußeren Um­ fang sind in den Räumen Wirbelschraubenbildner 17 und dahinter Rotoren 20 sowie Generatoren 21 zur Erzeugung von Elektroener­ gie angeordnet. Um strömungstechnisch zum Erdboden Beeinflussun­ gen aus dem Betrieb der Ausrüstungsetage 2 auszuschließen oder zu reduzieren, ist am Umfang der Grundplatte 7 eine umlaufende Leitplanke 18 angeordnet. Der Agenszylinder 13 ist mittig in der Agensetage 3, mit dem Unterdruckverteiler 12 durch eine Agensfläche 14 strömungsmechanisch verbunden, angeordnet. Auf der Decke 9 der Ausrüstungsetage 2 sind am äußeren Umfang An­ strömsäulen 4 angeordnet, welche mit eingehängten oder stehen­ den Drosselelementen 6 baulich und strömungsmechanisch verbun­ den sind. Mittels der Gegengewichte 23 sind alle Drosselelemen­ te 6 im Ruhezustand nach innen geöffnet eingestellt, die hydrau­ lischen Stellglieder wirken als Dämpfungen. Die Agensetage 3 wird durch übereinander angeordnete Anströmsäulen 4 gebildet, welche durch Ringanker 11 miteinander verbunden die Dachflä­ che 10 tragen, in welcher der Agenszylinder 13 mit einer Abström­ öffnung 15 endet. Das gesamte Bauwerk wird zweckmäßig aus Massenbaustoffen in monolithischer Betonbauweise, kombiniert mit Fertigteilbauweise errichtet. Grundplatte 7, Decke 9 und Dachfläche 10 werden als Montage- und -hebezeugebene genutzt, kostengünstige Technologien gewährleisten minimale Investi­ tionsaufwendungen und lange Nutzungszeiten.

Beginnt der Wind mit einer Anfangsgeschwindigkeit von etwa 0.5 m/s aus beliebiger Richtung die Agensetage 3 anzuströmen, wird die Luft von den Anströmsäulen 4 über die Anströmflächen 5 der Drosselelemente 6 über der aus Durchmesser und Höhe gebil­ deten Anströmfläche in die Agensetage 3 durch den Staudruck eingeleitet. Dort bildet sich eine verstärkende Spiralströmung heraus. Auf der Leeseite des Windkraftverstärkers wird von den abströmenden Luftmassen ein Unterdruck erzeugt, welcher in Wir­ kung mit dem in der Agensetage 3 entstehenden Überdruck die leeseitigen Drosselelemente 6 schließt und in der Agensetage 3 einen Strömungsschirm bildet, welcher die ungestörte Ausbil­ dung der Spiralströmung zum Agenszylinder 13 der als Auge der Spirale wirkt, gewährleistet.

Bei wechselnden Windrichtungen wechseln die Drosselelemente 6 leeseitig mit, wobei ihre Masse die Erzeugung von Schwingungen verhindert, zusätzlich die Stellglieder 24 dämpfend wirken. Der Agenszylinder 13 wird mit etwa 2-3 m/s tangential angeströmt und bildet einen Wirbelkern aus, welcher über die Abströmöff­ nung 15 durch die parallel strömenden Luftmassen abgezogen wird. Der axiale Unterdruck wirkt in den Unterdruckverteiler 12, über diesen und die erste entgegen der Anströmrichtung ge­ öffnete Durchströmöffnung 19 auf den Wirbelschraubenbildner 17, der über den anstehenden Staudruck eine Wirbelschraube in Richtung Rotor erzeugt und zugleich strömungsmechanisch mit einer Senke verbunden ist, in welche die Wirbelschraube hinein­ gezogen wird. Es entsteht ein Verstärkereffekt, der geschwin­ digkeitserhöhend wirkt. Dadurch wird es möglich, mit sehr klei­ nen Windgeschwindigkeiten nutzbare Energie zu erzeugen. Mit steigenden Anströmgeschwindigkeiten werden in festgelegter Rei­ henfolge Rotoren 20 sowie Generatoren 21 zugeschaltet, es er­ folgt eine stufenweise Leistungserhöhung bis zur projektier­ ten Nennleistung. Bei Sturm werden die Stellglieder 24 hydrau­ lisch in festgelegter Reihenfolge beaufschlagt und damit die wirksame Anströmfläche 5 der Drosselelemente 6 durch sich auf­ bauende Strömungswiderstände verkleinert. Die Energieerzeu­ gung wird auch bei Sturm sicher fortgesetzt, da sich die Dros­ selung auf das gesamte strömungsmechanische System auswirkt. Da die Stoffstromgeschwindigkeit sowohl im Leistungsangebot des Windes als auch in der erzielbaren Leistung der Rotoren in der dritten Potenz in die Berechnung eingeht, wirkt die Agens­ drossel durch Absenkung der Strömungsgeschwindigkeit ohne wei­ tere konstruktiven Aufwendungen.

Aus Fig. 2 ist die Funktion der Drosselelemente ersichtlich, dargestellt ist ein Betriebszustand mit einer beliebigen An­ strömrichtung. Aus der schematischen Darstellung ist die Funk­ tion der Agensetage 3 als Spiralströmung erzeugender Vorver­ stärker ersichtlich, erst mit Einströmung in den Agenszylinder kann sich ein Wirbelkern bilden. Dieser Wirbelkern wirkt axial über die Agensfläche 14 und wird durch die Abströmöffnung 15 vom parallel über der Dachfläche 10 strömenden Luftmassen ab­ gezogen, so daß aus der Agensetage 3 beschleunigte Luftmassen durch die Einströmöffnung 16 in den Agenszylinder 13 nachströ­ men und die Wirbelkernausbildung aufrechterhalten. Dieser Ver­ stärkervorgang läuft ohne störende Einflüsse bzw. mit soweit gedämpften Störungen aus der Atmosphäre ab, daß er auch bei geringen Anströmgeschwindigkeiten des Windes stabil bleibt. Die über den Umfang der Ausrüstungsetage 2 ausnutzbaren Anström­ flächen der Wirbelschraubenbildner 17 bewirken den Nachverstär­ kungseffekt, wie aus Fig. 3 ersichtlich. Die Rotoren 20 werden nach Leistungsangebot mit nicht dargestellten, bekannten Klap­ pen in den Durchströmöffnungen 19 geschaltet. Für die erreich­ bare Leistung ist eine Optimierung des Verhältnis der Agensflä­ che 14 zu den Wirbelschraubenbildnern 17 erforderlich. Bei Be­ zugnahme auf das Rastermaß aus der lichten Weite der Agenszy­ linder 13 ist der Betrieb von drei Wirbelschraubenbildnern 17, wobei die äußeren Anströmfläche der Wirbelschraubenbildner 17 mit Seitenlänge gleich dem 2fachen Rastermaß sein können. Es kann auch günstig sein, eine Anströmfläche in Form eines Recht­ ecks auszubilden, um die zur Verfügung stehende Umfangsfläche besser auszunutzen.

Fig. 4 ist ein Drosselelement 6 als hängendes Element darge­ stellt. Das Drosselelement 6 ist schräg zwischen Anströmsäule 4 auf diesen drehbar gelagert. Die Montage erfolgt als Stahlbetonfertigteil durch Einhängen von außen in einem Ar­ beitsgang. Das Gegengewicht 23 bewirkt die Schrägstellung, so daß die Anströmfläche 5 an der Anströmsäule 4 eine dreieck­ förmige Öffnung nach innen bildet. Diese Öffnung ist mittels Stellglied 24 und durch Flächendrücke einstellbar. Bezogen auf den Agenszylinder 13 werden die unter Staudruck einströmenden Luftmassen nach unten konzentriert. Bei der stehenden Varian­ te nach Fig. 5 ist eine noch einfachere Form eines Drosselele­ mentes 6 dargestellt. Die dreieckförmige Öffnung nach innen entsteht nach oben, so daß die einströmenden Luftmassen schräg nach oben konzentriert werden. Welche der Ausführungsformen gewählt wird, ist im jeweiligen Projekt festzulegen. Wesent­ lich für die Leistungsfähigkeit eines Windkraftverstärkers oder daraus gebildeter Windkraftwerke ist die Funktion und An­ ordnung der Agenszylinder 13. Sie sind zweckmäßig so bemessen, daß die axiale Ausströmgeschwindigkeit in der Abströmöffnung 15 kleiner der Schallgeschwindigkeit ist. In Fig. 6 ist ein Agens­ zylinder 13 mit einer Einströmöffnung 16 und in Fig. 7 mit mehreren Einströmöffnungen 16 dargestellt. Bei einzelner Anord­ nung von Agenszylindern 13 wird eine Form nach Fig. 7 zu be­ vorzugen sein. Werden Windkraftwerke mit mehreren Turmschäf­ ten 1 gebaut, so tritt der erfindungsgemäße Vorteil ein, in einer Agensetage mehrere Agenszylinder 13 in Beziehung zu Wir­ belschraubenbildnern 17 über den Unterdruckverteiler 12 zu set­ zen und ohne linear steigenden Bauaufwand erhebliche Leistungs­ steigerungen erreichen zu können. Die strömungsmechanische Rei­ henschaltung eines Wirbelschraubenbildners 17 als Quelle und eines Agenszylinders 13 als Senke über den Unterdruckvertei­ ler 12 als Summe der Agensflächen 14 bewirkt eine eindeutig definierbare Nutzung sowohl der anströmenden Luftmassen in der Agensetage 3, welche als Gemeinschaftsvorverstärker die Spi­ ralbewegung und Geschwindigkeitserhöhung für alle bewirkt, als auch der für die Wirbelschraubenbildner 17 zur Verfügung ste­ henden Luftmassen. Die atmosphärisch wirkenden Luftmassen wer­ den in ihren Abhängigkeiten berechenbar, die Agenszylinder 13 als Impulsgeber werden strömungsmechanisch nicht gestört. Wie in Fig. 8 dargestellt, sind in der Agensetage 3 mehrere Agenszylinder 13 mit Agensflächen 14 auf der Decke 9 einer Ausrüstungsetage 2 angeordnet. Nach diesem Schema können neun Wirbelschraubenbildner 17 in der Ausrüstungsetage 2 angeordnet werden, die neunfache Leistung eines Windkraftverstärkers ist installiert. Werden, wie Fig. 9 zeigt, Zwischenetagen 25 mit Schallschutzkuppeln 26 angeordnet, kann die nutzbare Leistung vervielfacht werden, ohne das die erforderliche Baugrundfläche vergrößert werden muß. Dieser erfindungsgemäße Vorteil ist insbesondere für Standorte im Bergland sowie für Standorte mit hohen Aufwendungen für den Baugrund von außerordentlicher Be­ deutung, die vorbeschriebenen Funktionen des Windkraftwerkes werden nicht verändert. Das gilt auch für Windkraftwerke klei­ ner Leistungen und Abmessungen. Mit diesen erfindungsgemäßen Verfahrensschritten können auch Windkraftwerke, z. B. für die Versorgung von bestehenden Hochbauten der Industrie, öffentli­ cher Einrichtungen oder Wohnbauten, nachgerüstet werden. Eine lichte Weite des Agenszylinders 13 von 1m, ergibt eine Agens­ etagenhöhe von 3m, eine Höhe der Ausrüstungsetage 2 von 2 m, Wirbelschraubenbildner von 2 m im Durchmesser und einen Rotor­ durchmesser von 1 m. Die elektrische Leistung bei mittlerer Windgeschwindigkeit ergibt sich aus der effektiv nutzbaren An­ strömfläche von 50 m², welche aus 21 m² der Agensetage 3 und 29 m² der Wirbelschraubenbildner 17 gebildet ist. Das Mini- Windkraftwerk kann aufgrund der geringen Masse, eines Durch­ messers von 7m und einer Mindesthöhe von 5 m problemlos auf jedem Hochbaudach montiert werden. Die Mini-Windkraftwerke werden in Leichtbauweise nach den konstruktiven Regeln des Ma­ schinen- und Apparatebaus industriell vorgefertigt und auf dem Standort montiert. Lediglich die Drosselelemente 6 werden so vorgefertigt, daß sie vor oder nach Einbau mit Massenbaustoff ausgegossen werden, damit die für den Dauerbetrieb erforder­ liche Dämpfungswirkung der eingegossenen Massen bei wechsel­ den Windlasten- und richtungen eingehalten wird. Erfindungs­ gemäß ist es besonders vorteilhaft, Agensetagenelemente vorzu­ fertigen und die Stellglieder 24 nach der Montage untereinan­ der hydraulisch so zu verbinden, daß bei Lageveränderung mehrere Drosselelemente 6 die Stellglieder 24 sowohl als Dämp­ fungsglieder als auch als Stellimpulsgeber für die restlichen Stellglieder 24 wirken. Auf das Ausgießen mit Massenbaustoffen kann verzichtet werden, die Gesamtmasse eines Mini-Windkraft­ werkes ist minimiert.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

 1 = Turmschaft
 2 = Ausrüstungsetage
 3 = Agensetage
 4 = Anströmsäule
 5 = Anströmfläche
 6 = Drosselelemente
 7 = Grundplatte
 8 = Trennwände
 9 = Decke
10 = Dachfläche
11 = Ringanker
12 = Unterdruckverteiler
13 = Agenszylinder
14 = Agensfläche
15 = Abströmöffnung
16 = Einströmöffnung
17 = Wirbelschraubenbildner
18 = Leitplanke
19 = Durchströmöffnung
20 = Rotor
21 = Generator
22 = Elektrischer Raum
23 = Gegengewicht
24 = Stellglied
25 = Zwischenetage
26 = Schallschutzkuppel
27 = Windkraftverstärker
28 = Windkraftverstärkeretage
29 = Windkraftwerk

Claims (3)

1. Verfahren zur Erzeugung nutzbarer Energie aus einem gas­ förmigen Stoffstrom, zum Beispiel atmosphärisch strömenden Luftmassen, wechselnder Strömungsrichtungen und variabler Strömungsgeschwindigkeiten, mit einer frei oder zwangsge­ führt anströmbaren, projizierten Anströmfläche, gekenn­ zeichnet dadurch, daß strömungsmechanisch senkrecht, in Winkeln zur Senkrechten sowie zu Stromlinien angeströmte, projizierte Anströmflächen den anströmenden Stoffstrom tei­ len, einen Teil mittels Staudruck in eine Agensetage schräg abwärts und/oder aufwärts tangential eingeleitet und in ei­ ne Spiralbewegung überführt wird, welche im Auge der Spira­ le, mittels Agenszylinder, der einen oder mehrere Wirbel­ kerne ausbildet, der Wirbel von den parallel weiterströmen­ den Stoffstrom oben abgezogen nach unten in einen Unter­ druckverteiler hineinwirkt, eine strömungsmechanische Schalt­ ung der so erzeugten Senke mit einer Ausrüstungsetage er­ folgt, in welche der andere Teil des angeströmten Stoffstro­ mes mittels Staudruck über, aus feststehenden Tragflügeln oder anderen, zweckmäßigen Leiteinrichtungen gebildeten, Stoffstromkonzentratoren, zum Beispiel Wirbelschraubenbild­ ner, quellend einströmt und in definiertem Verhältnis die Geschwindigkeit des anströmenden Stoffstromes in eine höhe­ re, durch eine Agensdrossel, in der Agensetage, regelbare, nutzbare Stoffstromgeschwindigkeit für den Antrieb von Ro­ toren zur Nutzenenergieerzeugung, verstärkt wird und daß zur Erzeugung der Spiralbewegung in der Agensetage Drossel­ elemente die schräg auf und/oder abwärtsgerichtete tangen­ tiale Stoffstrombewegung in der Agensetage mittels eines, durch gleichartige Drosselelemente auf der Leeseite gebil­ deten, sich selbständig durch Flächendruck gegenüber der Luvseite einstellenden, Strömungsschirm bilden und aufrecht­ erhalten und daß diese Drosselelemente bei zu großen An­ strömgeschwindigkeiten des Stoffstromes mittels Stellglie­ dern durch Verkleinerung der effektiven Anströmflächen als Agensdrossel wirkend die Nutzenergieerzeugung stabilisieren.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, in Form eines Leichtbauerzeugnisses für kleinere Anström­ flächen, in Form eines Bauwerkes aus Massenbaustoffen, für große Anströmflächen und Stoffstromdrücke, wobei eine turmartige Ausbildung eines Windkraftverstärkers erfolgt, gekennzeichnet dadurch, daß ein Windkraftverstärker (27) aus mehreren Etagen (2; 3) eines Turmes besteht, welche den anströmenden Stoffstrom, zum Beispiel atmosphärische Luft­ massen, durch Anströmsäulen (4), Anströmflächen (5) von einstellbaren Drosselelementen (6) einer Agensetage (3) sowie Stoffstromkonzentratoren, zum Beispiel Wirbelschrau­ benbildner (17) einer Ausrüstungsetage (2) teilen, in der Agensetage (3) mittig oder konzentrisch Agenszylinder (13) angeordnet und mittels Agensflächen (14) mit einem darun­ ter liegenden Unterdruckverteiler (12) verbunden mit einer Abströmöffnung (15) in einer Dachfläche (10) der Agenseta­ ge (3) angeordnet enden, mindestens eine seitliche Ein­ strömöffnung (16) aufweisend das Auge einer Spirale bil­ den, die Ausrüstungsetage (2) mit dem Unterdruckvertei­ ler (12) auf einem Turmschaft (1) in strömungsmechanisch erforderlicher Höhe angeordnet ist, radiale Trennwände (8) aufweist, welche der Abschottung unterschiedlicher Teil­ ströme dienen und mit Stoffstromkonzentratoren, z. B. Wir­ belschraubenbildner (17), Rotoren (20) in radialer oder axialer Lage, Generatoren (21) sowie zur Nutzenergieerzeu­ gung erforderlichen Ausrüstungen, ausgerüstet und mit ei­ nem im Turmschaft (1) angeordneten elektrischen Raum (22) verbunden ist.

3. Windkraftwerk nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet da­ durch, daß auf mehreren Turmschäften (1) eine Grundplatte (7) einer Ausrüstungsetage (2) angeordnet ist, auf der Grundplatte (7) mehrere Windkraftverstärker (27) angeord­ net sind, welche strömungsmechanisch im Unterdruckvertei­ ler (12) einer Ausrüstungsetage (2) sowie einer Agenseta­ ge (3), vereinigt sind, über der vereinten Agensetage (3) eine Zwischenetage (25) mit einer Schallschutzkuppel (26) an den Turmschäften (1) angeordnet von einer zweiten Grund­ platte (7) begrenzt wird, die Wirbel aus den Abströmöff­ nungen (15) in der Zwischenetage (25) von durchströmenden Luftmassen abgezogen atmosphärisch plaziert sind, mehrere Windkraftverstärker (27) eine Windkraftverstärkeretage (28) durch Zwischenetagen (25) getrennt, ein Windkraftwerk (29) ausbilden.