DE4422309C2

DE4422309C2 - Vorrichtung zur Nutzbarmachung der Windenergie

Info

Publication number: DE4422309C2
Application number: DE4422309A
Authority: DE
Inventors: Paul Link
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-06-17
Filing date: 1994-06-17
Publication date: 1997-12-04
Anticipated expiration: 2014-06-18
Also published as: DE4422309A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Nutzbarmachung der Windenergie.

In der DE-OS 36 29 804 ist eine Vorrichtung zur Nutzbarmachung der Windenergie mit Hilfe von künstlichen Energiepflanzen beschrieben, bei der Energieumwandlungssysteme in pflanzenähnlichen Gebilden integriert sind. Dabei soll die Druckänderung im Gebilde durch druckempfindliche aktive Elemente (Piezoelemente) zur Energiegewinnung genutzt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Nutzbarmachung der Windenergie anzugeben, mit der eine Energiegewinnung ohne zusätzlichen Ressourcen- und Flächenbedarf möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung sieht vor, zur Nutzbarmachung der Windenergie Energieum wandlungseinrichtungen an Bäumen anzuordnen. Hierdurch werden z. B. Obstanbaugebiete zu Energie- und Obstlieferanten umfunktioniert und die Bäume eines Waldes zu Kleinkraftwerken einer Energieplantage.

Die Energieumwandlung ist bedingt durch die Fähigkeit der piezoelektrischen Materialien, bei jeder Form von mecha nischer Beanspruchung (Druck, Zug, Torsion etc.) durch Verschiebung der Ionen aus ihren Mittellagen Dipole zu bilden oder zu verändern.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Unteranspruch gekenn zeichnet und wird nachstehend zusammen mit der Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 und 1a eine manschettenähnliche Energiegewinnungseinrichtung (Fig. 1) und ein durch Mehrfachanordnung zusammengesetztes Verbundgebilde (Fig. 1a),

Fig. 1b Installationspunkte für die Anordnung einer manschettenähnlichen Energieumwandlungs einrichtung an einem Baum,

Fig. 1c einen piezoelektrischen Energiewandler mit Einfassung und Ableitung,

Fig. 1d den Schnitt durch ein Energiegewinnungselement der in Fig. 1 und 1a gezeigten Energiegewinnungseinrichtung.

Die Fig. 1 zeigt eine Energieumwandlungseinrichtung 100, bei der die auf einem flexiblen Trägermaterial 101 parallel nebeneinanderliegenden, aus mehreren piezoelektrischen Einzelelementen zusammengesetzten und vorgespannten piezoelektrischen Energiewandler 102, mit dem Trägermaterial 101 verbunden sind. Dem Trägermaterial 101 sind in seinen sich gegenüberliegenden beiden Randbereichen bandagenähnliche Gurte 103/103a zu geordnet, die mit ihren Verschlüssen 104/104a ein Verspannen der manschettenähnlichen Energieumwandlungseinrichtung 100 um einen im wesentlichen zylindrischen Körper ermöglichen. Durch die feste Fixierung der beiden räumlich auseinanderliegenden Randbereiche des Trägermaterials 101 mittels der Gurte 103/103a und ihrer Verschlüsse 104/104a werden die mit ihm verbundenen piezoelektrischen Energiewandler 102 mit ihren räumlich auseinanderliegenden Endpunkten 105/105a in diesen Bereichen kraftschlüssig mit dem zylindrischen Körper verbunden. Wird der zylindrische Körper samt seiner ihn umschließenden Energieumwandlungseinrichtung 100 mit einer Bewegungskomponente beaufschlagt, bei der sich die Raumlage der auseinanderliegenden Endpunkte 105/105a bzw. die Raum ordnung innerhalb der piezoelektrischen Energiewandler 102 zueinander verändert, erfolgt eine zwangsläufige Deformation der piezoelektrischen Energiewandler 102 und es entsteht nach dem piezoelektrischen Effekt eine elektrische Spannung, die an den sich gegenüberliegenden Grenzflächen der piezoelektrischen Energiewandler 102 abgegriffen und über die zentrale Ableitungseinrichtung 106/106a der Weiterverwendung zugeführt wird.

Zur Verknüpfung mehrerer derartiger Energiegewinnungseinrichtungen zu einem Verbund gebildet 110 zeigt die Fig. 1a eine mögliche formschlüssige Verbindungseinrichtung 120.

Die Fig. 1b zeigt eine Energiegewinnungsanlage 250, bei der Windkräfte zu Bewegungs- und (auch geringfügigen) Deformationsvorgängen führen, die an den elastischen, zumeist zylindrischen Baumbestandteilen 251 energetisch ausgenutzt werden. Durch die Anordnung der in Fig. 1 gezeigten Energieumwandlungseinrichtung 100 bzw. des in Fig. 1a gezeigten Verbundgebildes 110 an den Oberflächen der zylindrischen Baumbestandteile 251 erschließen sich am Baum 250 eine Vielzahl von Installationspunkten 252, an denen die durch Wind ausgelösten Bewegungskomponenten durch die Energieumwandlungseinrichtung 253 in nutzbare Energie umgewandelt und durch eine (hier nicht im Detail gezeigte) Ableitungseinrichtung 254 als Energie der Weiterverwendung zugeführt wird.

Wie in Fig. 1c und 1d vergrößert dargestellt, bestehen die in Fig. 1 gezeigten piezoelektrischen Energiewandler 102 aus mehreren piezoelektrischen Einzelelementen 102b, deren sich gegenüberliegende Grenzflächen 102f jeweils von einer sie kontaktierenden, mit einer Ableitung 102e und Elektrode 102d versehenen tassenförmigen Ummantelung 102c umschlossen sind. Aufgrund ihrer Empfindlichkeit, insbesondere gegen Feuchtigkeit und Verunreinigungen und ihrer hohen Betriebsspannung, sind sie in eine schützende und isolierende Umhüllung 102a vorgespannt eingebettet, in der auch die mehradrige Sammelleitung 102g untergebracht ist.

Werden die vorgespannten, durch eine Bewegungskomponente beaufschlagten piezoelek trischen Energiewandler 102 (Fig. 1) mechanisch beansprucht, entstehen neue bzw. ver schieben sich vorhandene Dipole innerhalb der piezoelektrischen Einzelelemente 102b und es entsteht in ihnen eine an den Grenzflächen 102f bzw. an den auseinanderliegenden Endpunkten 105/105a (Fig. 1) abgreifbare elektrische Spannung, die über die sie kontaktierenden Elektroden 102d und deren Ableitungen 102e auf die mehradrige Sammelleitung 102g übertragen und einer Abgabeeinrichtung zugeführt wird. Endet die mechanische Beanspruchung, nehmen die Wandler unter abermaliger Energieabgabe wieder den ursprüng lichen innereren Zustand im piezoelektrischen Einzelelement 102b bzw. die ursprüngliche Raumlage der auseinanderliegenden Endpunkte 105/105a (Fig. 1) ein.

Claims

1. Vorrichtung zur Nutzbarmachung der Windenergie, wobei
an etwa zylindrischen Bestandteilen (251) eines Baumes (250) piezoelektrische Energieumwandlungseinrichtungen (253) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß
die Energieumwandlungseinrichtung (100, 253) manschettenähnlich aus parallel nebeneinanderliegenden, aus mehreren piezoelektrischen Einzelteilen zusammengesetzten und vorgespannten piezoelektrischen Energiewandlern (102) besteht, die mit einem Trägermaterial (101) verbunden sind,
das Trägermaterial (101) in seinen sich gegenüberliegenden Randbereichen ban dageähnliche Gurte (103/103a) aufweist, die mit ihren Verschlüssen (104/104a) ein Verspannen der manschettenähnlichen Energieumwandlungseinrichtung (100, 253) um die im wesentlichen zylindrischen Baumbestandteile ermöglichen, so daß
die piezoelektrischen Energiewandler (102) mit ihren räumlich auseinanderliegenden Endpunkten (105/105a) kraftschlüssig mit dem Baum (250) verbunden sind,
die bei der Bewegung des Baumes (250) durch den Wind entstehende elektrische Spannung an den sich gegenüberliegenden Grenzflächen der piezoelektrischen Energiewandler (102) abgegriffen, auf eine in einer Umhüllung (102a) eingebettete Sammelleitung (102g) übertragen und einer zentralen Ableitungseinrichtung (106/106a) zugeführt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrischen Energiewandler (102) an den Grenzflächen (102f) von jeweils einer halt gebenden, aus isolierenden und elektrisch leitfähigen Materialien bestehenden, tassenförmigen Einfassung (102c) sowie den zugeordneten elektrischen Ableitungen (102d, 102e) umschlossen sind.