KR20070037622A - 수직축 풍력 발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 거의 수직인 블레이드가 장착된 중앙 회전 타워를 포함하는 수직축 풍력 발전기에 관한 것으로서, 상기 블레이드는 중앙 타워에 대하여 방사상으로 회전 및 이동이 가능하며, 각각의 블레이드의 이동은 풍력 발전기의 전체 성능을 최적화하도록 지속적으로 처리되는 조건에 기초하여 독립적으로 제어된다.

Description

수직축 풍력 발전기{VERTICAL-AXIS WIND TURBINE}

본 발명은 어떠한 기후 조건하에서도 실질적으로 작동되고, 에너지 비용을 실질적으로 절감할 수 있는 고 효율로 최적화되는 수직 경로를 갖는 풍력 발전기에 관한 것으로서, 또한, 이러한 개념에 의한 논리는 신뢰성이 큰 구조를 산출하며, 이러한 유형의 시스템에서의 새로운 구조 및 유지의 편의성을 제공할 수 있도록 한다.

본 발명에 의하면, 종래의 풍력 발전기는 블레이드가 고정된 중앙 회전 타워를 포함하며, 상기 블레이드는 중앙 타워에 대하여 방사상으로 회전 및 이동이 가능하며, 각각의 블레이드의 이동은 풍력 터빈의 전체 성능을 최적화하기 위하여 매순간마다 처리되는 조건에 따라 제어 및 명령되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 시스템에 기초한 이러한 특징은 풍력 발전기가 대부분의 날씨 조건에서 작동하도록 할 수 있어야 한다.

미국 특허 제6,370,915호 및 독일 특허 제195 44 400호와 같은 특정의 문헌에는 블레이드의 각을 이룬 위치가 컴퓨터에 의하여 처리되는 풍력 발전기가 언급되어 있다. 그러나, 이러한 2 가지의 경우에서, 각각의 블레이드의 각을 이룬 위치는 풍력을 고려한 제한된 수의 모델에 따라 프로그램에 의하여 사전에 예고되며, 그리하여 블레이드는 매순간마다 완전히 자율적으로 제어되지 않는다.

블레이드 제어에서의 여러 가지의 자유도가 해당 발명의 구조에 의하여 제공되며, 특히 바람에 대하여 최적의 방식으로 서로에 대하여 독립적으로 배치될 수 있게 하며, 필요할 경우, 예를 들면 폭풍우에 상당한 속도에 도달하게 될 경우 블레이드를 접도록 배치하여 항상 높은 작동 성능을 제공하게 된다. 이러한 경우, 블레이드의 위치는 더이상 바람을 역학적으로 포획하는 것을 제공하지 못하게 되며, 풍력 발전기는 안전상의 이유로 중단하게 된다.

보다 상세하게는, 블레이드의 각각의 축의 1 이상의 단부중 하나는 중앙 타워에 대하여 방사상 방향으로 슬라이딩이 가능하다. 각각의 축의 단부만이 방사상으로 가동된다고 가정하면, 이는 하부 단부에 작용하는 것이 바람직하다.

그러나, 블레이드의 각각의 회전축의 2 개의 단부가 서로에 대하여 독립적으로 방사상으로 가동 가능한 것을 제공할 수 있다. 단일 또는 이중의 방사상 이동 가능성의 선택은 적용예, 풍력 발전기의 설치 장소 등에 따라 달라진다.

실제적인 면에서, 이러한 방사상 이동의 가능성으로 인하여, 중앙 회전 타워로부터 출발하여 방사상으로 전개되는 아암에 블레이드의 회전축의 단부가 연결된다. 보다 상세하게는, 이들 아암은 이의 축을 따라 전개되는 슬라이딩 홈이 장착된다.

통상의 풍력 발전기와는 반대로, 본 발명에서, 모든 경우에서는 블레이드는 2 개의 고정점을 갖게 되어 훨씬 더 큰 표면으로 구조되며, 특히 바람 조건이 양호한 경우 훨씬 더 높은 동력을 얻게 된다.

본 발명의 제1의 구체예에서, 블레이드는 경질이다. 이러한 블레이드는 통상의 방법으로, 변형 불가면을 바람에 제공할 수 있는 소재로 제조된다.

가능한 구조에 의하면, 블레이드의 횡단면은 연장된 S자 형태가 된다.

그리하여 형성된 파형 외부면은 표면 부근에서 기류 및 이의 난류를 더 우수하게 제어할 수 있으면서, 각각의 블레이드에서의 풍력의 공격을 최적화하는 것을 목적으로 한다. 각각의 블레이드의 외부 둘레를 향한 기류의 안내는 풍력의 우수한 적용 및 난류의 감소를 갖는 이와 같은 형태에 의하여 개선된다. 또한, 상기의 S자 형태는 블레이드의 가동시 공기역학적 성능을 개선시킬 수 있다.

추가의 가능성에 의하면, 블레이드는 다수의 조립 가능한 부품으로 구성될 수 있다. 그리하여 더 용이한 수송 및, 그 치수가 매우 크게 될 수 있는 블레이드에 대하여 적소에 설치하는 것이 더 용이해질 수 있다.

본 발명의 제2의 구체예에 의하면, 블레이드는 예를 들면 돛(voile) 분야에서 사용되는 가요성 소재로 제조될 수 있다.

매우 유용한 경제적인 점 이외에, 이러한 유형의 블레이드는 제조 비용이 경질의 블레이드보다 상당히 낮기 때문에, 이들 블레이드는 이중 기능을 지닐 수 있는 분야에 사용될 수 있으며, 예를 들면 보트 또는 돛단배에 사용하는 경우, 고정된 위치에 블레이드를 유지하면서 돛단배의 돛과 동일한 기능을 지닐 수 있게 된다.

이와 같은 가정하에서, 보트에 설치된 가요성 블레이드의 풍력 발전기는 모터의 사용이 필요치 않은 통상의 배에서 또는, 항해가 불가능한 경우 보트의 엔진에 전력을 공급하는 발전기의 기능을 수행할 수 있다.

이와 같은 구조에서는, 블레이드는 하부 지지대에서 또는 지지대 둘레에서 접기가 가능하며, 그리고 상부 지지대와 함께 작용하는 케이블을 사용하여 전개 가능하다. 즉, 각각의 블레이드는 권취에 의하여 접을 수 있다.

특히 돛이 펄럭일 때 진동을 방지하기 위하여, 적어도 상부 지지대에는 충격 완충 장치가 장착된다.

경질 블레이드의 변형예 또는 가요성 블레이드의 변형예에서는, 블레이드의 종방향 구역을 사다리체에 끼울 수 있다. 돛의 경우, 돛의 기부는 상부 둘레보다 긴 길이를 지니나, 이에 한정되지는 않는다.

블레이드의 면적이 클지라도, 블레이드는 시스템의 성능을 최적화하기 위하여, 매순간마다 바람에 대하여 정확하게 그리고 신속하게 배향시키며, 폭풍우 상태가 발생할 경우에는 접을 수 있도록 한다. 또한, 블레이드의 효과적인 위치에서의 전술한 측정의 직접적인 영향 및 기후 파라미터의 영구적인 측정에 의하여 더욱 신속하게 실시할 수 있다. 이는 풍력 발전기 환경의 기후 파라미터의 센서가 연결된 1 이상의 컴퓨터에 의하여 각을 이룬 위치 및 블레이드의 회전축의 방사상 위치가 제어되는 것이 바람직한 이유가 되며, 전술한 컴퓨터는 블레이드를 작동시키는 모터 수단에 의하여 제어된다. 이러한 특징이 엄격하게 필요한 것은 아닐지라도, 그럼에도 불구하고 이러한 특징은 다수의 적용예에서 필수 사항이 된다.

특히 각각의 블레이드의 회전 이동을 연산하는 컴퓨터는 풍력 발전기의 전체 성능을 개선시키기 위하여 바람의 조건에 대한 이의 위치를 최적화하도록 속행시키거나 또는 서행시킬 수 있다.

그리하여, 각각의 블레이드는 매순간마다 바람에 대한 이상적인 포착 위치를 갖는다.

컴퓨터에 의하여 고려되는 파라미터는 특히 하기와 같다:

- 풍향계 및 풍력계에 의하여 측정한 바람의 속도 및 방향,

- 블레이드의 위치,

- 풍력 발전기의 속도 및 에너지 소비,

- 블레이드의 소비,

- 대기 온도 및, 풍력 발전기 부품의 온도.

이와 같은 다양한 파라미터는 특히 유니트를 구동시키는 소프트웨어, 컴퓨터 프로그램의 실시가 가능한 구동기 그리고 설치되는 센서의 갯수 및 성질에 의존한다. 이점에 관하여, 컴퓨터는, 특히 제어 소프트웨어의 개선 또는 업데이트를 위하여, 특정의 데이터, 심지어는 전체를 변경시키기 위하여 외부 컴퓨터에 의하여 파라미터화될 수 있는 것에 유의하여야 한다.

구동기 중에서, 언급한 엔진 수단은 전기 엔진인 것이 바람직하다.

요컨대, 각각의 블레이드의 이동은 측정된 기후 파라미터와 함께, 시스템의 물리적 엘리먼트, 특히 블레이드, 일반적으로는 풍력 발전기의 구조 및 치수에 대응시키는 것에 대하여 공지된 하나의 또는 다수의 소프트웨어를 사용하여 컴퓨터에 의하여 제어한다. 이러한 경우에서, 블레이드의 위치는 기후 및 기상 조건에 대하여 영구적으로 제어되며, 측정된 값에 대한 시스템의 반응은 또한 거의 즉시 발생한다.

예를 들면 바람의 속도가 급격하게 증가되는 경우, 블레이드는 시스템에 의하여 회전 타워에 더 가까이 이동하게 되며, 바람에 의하여 발생한 힘에 블레이드의 전체 면적이 제공되지 않게 된다. 이와는 반대로, 바람이 약한 경우, 블레이드는 더 많은 면적을 제공하도록 펼치게 되며, 최적의 조건하에서 에너지를 생산하게 된다.

소정의 기상 파라미터에 따라서 서로에 대하여 독립적으로 그리고 매순간마다 각각의 블레이드의 중앙 타워에 대하여 각을 이룬 위치의 제어는 시스템의 최대 출력을 얻도록 할 수 있으며, 그리하여 매순간마다 에너지의 가능한 최대량을 생산하게 된다.

구현예에 의하면, 센서는 블레이드의 상부에, 즉 바람의 속도 및 힘의 측정이 가장 중요한 구역에 배치된다.

이러한 센서 및 일반적인 모든 측정 장치는 블레이드의 통과로 인한 어떠한 방해도 겪지 않게 된다.

또한, 본 발명의 풍력 발전기의 구조는 에너지 변환 장치, 특히 전기 발전기를 풍력 발전기의 기부 높이에, 중앙 회전 타워의 아래에 배치한다.

이러한 구조가 특히 현존하는 구조에 비하여 이로운데, 이는 풍력 발전기의 우수한 안정성을 얻을 수 있으며, 사고 발생시 위험을 크게 감소시키기 때문이다. 풍력 발전기의 제조 및 유지는 이와 같은 배치에 의하여 크게 개선된다.

통상의 풍력 발전기에서, 전기 발전기 및 모든 관련 장치는 일반적으로 블레이드에 인접한 돛대의 상부 부분에 배치된다. 특히, 이는 수평 불레이드 풍력 발전기의 경우에 해당한다. 특히 북유럽 국가에 설치되는 풍력 발전기에 해당하는 크기 및 제공된 출력을 고려한다면, 이러한 구조와 직접적으로 관련된 수행에 대한 모든 위험성과 함께 제조 및 유지의 곤란성을 용이하게 이해할 것이다. 지면으로부터 수십 미터에 고 동력 발전기를 수송하고 설치하는 것은 간단한 일이 아니다.

본 발명에 의하면, 풍력 발전기의 회전 타워는 고정 타워를 둘러싸며, 상기 고정 타워의 상부에는 상부 캐빈이 장착되는 것이 바람직하며, 상기 캐빈으로의 접근 수단이 제공된다.

사실상, 이러한 캐빈으로의 접근 수단은 예를 들면 계단 및/또는 엘리베이터로 이루어진다.

이러한 캐빈은 예를 들면 각종 측정 장치의 신호 전달 및 설치에 사용될 수 있다. 종래 기술에 비하여, 본 발명의 풍력 발전기는 에너지의 생산 및/또는 전달에 필요한 어떠한 기계 장치도 포함하지 않기 때문에 상부 부분이 훨씬 더 가벼운 구조를 포함한다. 그러나, 상부의 캐빈은 측정 기구가 모여 있어 구조의 상부에 의한 제어가 가능할 수 있기 때문에 매우 중요하다.

본 발명에 의하면, 고정 타워는 신축식(telescopic) 엘리먼트로 이루어지는 것이 바람직하다. 풍력 발전기의 내부 타워 전체가 하나의 작동으로 수송될 수 있도록 하는 것이 중요하다. 고 동력 풍력 발전기의 경우, 이동시키고자 하는 엘리먼트의 크기로 인하여 이와 같은 가능성이 중요하게 된다. 수송에 사용되는 트레일러는 설치 부지를 피복시키거나 또는 초벌칠하기 위하여 사일로를 전달하는 트럭에 의하여 오늘날 사용되는 원리에 따라 부지에 타워를 설치할 수 있다.

또다른 트럭에는 고정 타워에서 작업 단계로 배치되며 이의 직립을 가능케 하는 가동 유압 시스템이 장착된다. 이 단계가 완료되면, 유압 시스템을 트럭에 다시 실어 또다른 설치 부지에 사용하도록 한다.

일단 중앙 타워가 설치되어 최종적으로 고정될 경우, 중앙 타워는 외부 타워 및 다양한 엘리먼트의 조립을 위한 기중기로서 작용하게 된다. 이러한 조립 원리에 의하면 거대한 기중기를 사용할 필요가 없게 되는데, 이는 북유럽 국가에서 풍력 발전기의 조립을 위하여 사용하는 바와 같이 실질적인 절약을 수반하기 때문이다.

추가의 가능성에 의하면, 회전 타워는 중량을 감소시킬 수 있도록 하는 경량의 또는 투각 기법(openwork)의 엘리먼트로 이루어지지만, 이는 최대의 비틀림 저항을 유지하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 풍력 발전기는, 상기 캐빈에 고정되는 것이 바람직한 버팀 밧줄에 의하여 지면에 고정될 수 있다. 이러한 버팀 밧줄의 사용은 본 발명의 특정의 구조, 특히 접이식 수직 경로의 블레이드에 의하여 가능하게 될 수 있으나, 지금까지 블레이드를 방해하는 위치 문제를 일으키지 않으면서 종래의 풍력 발전기에서 실시하는 것이 불가하였었다. 게다가, 이러한 버팀 밧줄의 존재는 구조체의 직립 자체를 매우 어렵게 하는 곤란한 기상 조건으로 인하여 지금까지는 설치가 불가하였던 구역에 본 발명에 의한 풍력 발전기를 설치할 수 있도록 하는 것을 가능케 한다.

종래에는 본 발명의 기본 잇점 중 하나는 에너지 생산의 전체적인 기술적 구조를 갖는 풍력 발전기를 기부 부분에 설치하는 것이며, 또다른 잇점은 안정성이 매우 높다는 점이다. 버팀 밧줄과 관련된 잇점은 구조체의 고정을 더욱 효과적으로 한다.

또한, 이와 같은 풍력 발전기의 기부는 기계실 및 정보 제어실이 배치된 기술실이 배치될 수 있다.

요컨대, 본 발명의 풍력 발전기는 높은 기술적 신뢰도를 제공하면서, 어느 곳에서나, 특히 오늘날까지 금지되어 왔던 장소에서 극한의 기상 조건이 존재하는 장소에 작업이 가능하다. 이를 위하여, 기본적인 특징에 의하면, 본 발명의 구조는 바람에 대하여 매순간마다 각각의 블레이드를 최적의 위치에 배치하며, 그리하여 외부 조건에 따라서 에너지를 최대로 영구히 생산할 수 있게 된다. 그러므로, 본 발명의 구조는 장기간에 걸쳐 확실한 절약의 잇점을 산출하게 되는데, 이는 전술한 에너지의 생산 비용이 종래의 다양한 시스템으로부터 생산되는 것보다 낮기 때문이다.

또한, 본 발명의 풍력 발전기는 설치 장소 및 그에 따른 제약에 의하여 다수의 변형예가 가능하게 된다. 이의 설치 비용은 종래의 풍력 발전기의 구조 범위내에서 달성될 수 있는 것보다 낮다. 극한의 기상 조건의 문제점 이외에, 종래의 풍력 발전기가 소음 공해, 인체 근접에 대한 부적합성을 수반하기 때문에 실질적으로 오늘날까지 접근 불가하였던 구역에 본 발명의 풍력 발전기의 설치가 가능하다는 것을 들 수 있다.

이 경우, 본 발명은 블레이드의 특정의 구조 및 바람에 대한 영구적인 적응성으로 인하여 종래의 풍력 발전기보다 대개 더 높은 음향 안락감을 부여하게 된다. 본 발명의 시스템은 바람의 방향에 대한 위치의 영구적인 변형을 추구하기 위하여 선박의 돛과 유사한 외관을 지닐 수 있다.

기계 저항으로 인하여, 종래의 풍력 발전기는 한랭 지역에서는 불량한 성능을 보상하기 위하여 풍력 발전기의 주축에 대한 블레이드의 회전 속도가 높아져서 부품의 냉각 및 때때로 특히 블레이드의 말단에 얼음 덩어리가 형성되어 매우 위험하기 때문에 상기의 지역에서의 설치가 불가하였었다. 특히 수평 블레이드 시스템의 경우 그 위험성이 배가된다.

본 발명의 경우, 높은 동력을 생산하는데 있어서 회전 속도는 대개 꽤 낮다. 이는 다양한 가동 부품을 덜 냉각시키게 되며, 이로 인하여 얼음 덩어리가 형성되는 것을 감소시키게 된다. 수직 구조는 얼음 덩어리가 형성되는 위험성을 감소시킨다.

이제, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 풍력 발전기의 개략도를 도시한다.

도 2는 각각의 블레이드의 소정의 각을 이룬 위치에 대하여 그리고 회전 타워에 대한 2 가지의 뚜렷한 방사상 위치에 대하여 본 발명의 풍력 발전기의 작동을 개략적으로 도시한다.

도 3은 특히 폭풍우의 경우 중앙 타워를 향하여 재집결하는 것에 대비하는 블레이드의 또다른 각을 이룬 위치의 단면을 도시한다.

도 4는 매우 강한 바람이 나타났을 때 풍력 발전기에 최대한의 안정성을 부여하는 상기 재집결을 도시한다.

도 5는 바람은 강하지만, 풍력 발전기의 작동을 가능케 하는 블레이드의 가능한 위치를 도시한다.

도 6은 선박에서의 본 발명의 가능한 적용예를 도시한다.

도 7은 안테나 지주, 예를 들면 이동 전화의 중계에 대한 소형 적용예를 도시한다.

도 8은 중앙 제어 명령의 전체 작동 개요도를 도시한다.

도 1을 살펴보면, 본 발명의 풍력 발전기는 필수 구성으로 블레이드(4,4')를 지지하는 하부 아암(2,2') 및 상부 아암(3,3')을 연결하는 회전 타워(1)를 포함한다. 이하의 도면에서 보다 상세하게 도시되는 바와 같이, 상기의 블레이드(4,4') 및 각각의 상부 아암(3,3') 및 하부 아암(2,2')의 기계적 연결은 중앙축 주위에서 회전하며 중앙 타워(1)에 방사상 접근 또는 이격되도록 할 수 있다. 중앙 타워(1)는 기술실(5)상에 배치되며, 상기 기술실은 발전기와 같은 에너지 생산 장치 및, 이에 연결된 장치를 필수 구성으로 설치한다. 상기 기술실(5)은 상기 에너지 저장 장치뿐 아니라 제어실, 에너지 저장 수단 등을 포함할 수 있다.

캐빈(6)은 지주의 상부에 배치된다. 이러한 상부 캐빈은 그 자체로서 상부가 돌출되거나 및/또는 대기 표시 수단, 센서, 주위의 기후 및 기상 파라미터의 측정 장치, 블레이드(4,4') 각각의 정확한 위치를 측정하는 정보 수단에 의하여 재전송되는 파라미터가 장착된다. 이러한 장치, 예를 들면 풍력계는 원칙적으로 바람의 속도, 방향 및 세기를 측정하기 위한 것이다. 필요한 경우, 지면에 풍력 발전기의 고정을 강화시키기 위한 버팀 밧줄(도시하지 않음)이 상기 캐빈(6)에 부착된다.

아암(2,2') 및 아암(3,3')을 지지하여 회전되는 중앙 타워(1)는 캐빈(6)으로의 접근 수단이 구비된 고정 타워를 둘러싼다. 물론, 중앙 타워(1)는 풍력 발전기의 제어 시스템 전체에 배치된, 기술실(5)에 배치된 발전기를 작동시킨다. 엔진실이 발전기, 제어 기관 및 기기 부근에서 부분적으로 더 높이 배치되어 다수의 실질적인 곤란성을 유발하였던 종래의 풍력 발전기와는 반대로, 본 발명의 풍력 발전기의 일상의 작동과 관련된 대부분의 작동은 실제로 기술실(5)에서 수행된다.

도 2에 도시한 단면은 중앙 타워(1)에 연결된 하부 아암(2, 2', 2") 및, 상기 하부 아암(2, 2', 2")에 대한 블레이드(4, 4', 4")와는 별개의 2 개의 방사상 위치가 도시되어 있다. 바람의 방향은 화살표 F로 나타냈으며, 풍력 발전기의 회전 방향은 화살표 F'로 나타냈다. 이러한 도면에서, 블레이드(4, 4', 4")는 정상의 작업 위치, 즉 최적의 성능을 위하여 매 순간 최대의 바람을 포착하도록 배향된다. 그래서, 블레이드(4)는 바람에 대하여 수직으로 배치되며, 블레이드(4, 4")는 바람에 의하여 생성된 힘이 풍력 발전기의 회전 타워(1)의 회전을 용이하게 하는 접선 성분을 포함하도록 배향된다.

바람의 방향에 대하여 최대 효율의 위치가 되는, 도시한 각을 이루는 위치에서, 블레이드(4)는 블레이드(4, 4', 4")와는 상이한 2 개의 위치의 존재로 나타낸 바와 같이 슬라이딩 홈(7, 7', 7")에서 슬라이딩에 의하여 방사상으로 이동할 수 있다. 블레이드(4, 4', 4")의 위치는 컴퓨터에 의하여 제어되며, 그리하여 항상 최적의 성능을 얻도록 배치된다.

도 3에서, 블레이드(4, 4', 4")의 각을 이룬 위치는, 풍력이 시스템 작동의 기술적 한계치에 도달된 경우 더이상 최대 성능의 위치에 있지 않고 접힌 상태가 된다. 풍력 발전기는 이의 적절한 관성으로 인하여 더 이상 회전하지 않으며, 실제로 블레이드(4, 4', 4")에 의하여 가동되지 않는다. 폭풍우의 기상 조건이 시스템 전체를 파괴할 것 같은 극단의 경우, 블레이드(4, 4', 4")는 도 4에 도시한 바와 같이 접히게 되며, 최대 안전 작동을 위하여 "피라미드" 형상을 이룬다. 사실상, 각각의 블레이드(4, 4', 4")의 말단이 이웃한 배치는 중앙 회전 타워(1)의 방향으로 블레이드 각각의 방사상 슬라이딩 이동에 의하여 가능하게 된다. 슬라이딩 홈(7, 7', 7")은, 측면의 근접, 바람직하게는 접촉하지 않은 근접이 가능하도록 이의 내부 단부(회전 타워에서 근위)가 상기 타워(1)로부터 소정의 거리에 배치되도록 계산되어야 하는 것에 유의한다.

도 5는 이러한 위치에서조차 블레이드 표면의 일부분만이 바람의 포착을 제공할 수 있도록 블레이드(4, 4', 4")가 약간 피봇 작동될 수 있다는 것을 나타낸다. 이러한 유형의 작동은 바람이 매우 강하지만 풍력 발전기의 손상 없이 사용이 가능하도록 한다는 것을 나타낸다.

이러한 유형의 풍력 발전기에 대하여 다수의 적용예가 가능하다. 블레이드(4, 4', 4")의 형상, 회전 타워(1)의 길이 등은, 본 발명의 풍력 발전기가 설치 되는 환경에 따라 수정하여야만 한다. 부지에 대하여 조사한 기온, 바람의 평균 시속 등에 따라 블레이드는 다소 높거나, 넓거나 등등이 될 수 있다.

도 6의 구조에서, 본 발명에 의한 3 개의 풍력 발전기(A, B, C)가 통상의 지주 대신에 선박에 설치되었다. 여기서는 돛 대신에 블레이드 (4, 4', 4")를 포함한다. 선박의 추진력은 각각의 풍력 발전기(A, B, C)의 기부에 배치된 발전기에 의하여 공급되는 전기 모터에 의하여 이루어진다. 이들은 통상적으로 시스템의 성능을 최적화하기 위하여 최선의 방법으로 각각의 블레이드를 배향시키기 위하여 센서에 의하여 얻은 정보의 일부를 취한 컴퓨터에 의하여 제어된다.

이러한 적용예는 예를 들면 풍력 발전기의 실제의 범위보다 상당히 적은 비용의 설치로 전류를 얻기 위하여 넓은 바다에 떠 있는 바지선에 적용할 수 있다.

소정의 적용예에 의하여 본 발명의 풍력 발전기에 대한 다양한 치수를 갖는 것도 또한 가능하다.

도 7에서, 풍력 발전기는 크기가 매우 작으며, 휴대 전화기의 중계를 위한 안테나와 같은 기존의 기둥 또는 지주(M)에 장착될 수 있다. 이러한 발전기는 고장시 작동에 필요한 에너지를 생성하며, 전술한 에너지는 물론 필요할 경우 배터리에 저장하도록 한다. 휴대 전화기 중계의 실제의 지주에는 이미 배터리가 장착되어 있으며, 때때로 발전 장치가 장착되어 있으며, 심지어는 교류의 연속 전류 변환 장치가 장착되어 있다. 본 발명에 의한 풍력 발전기의 설치는 이와 같은 유형의 구조에 완전히 삽입될 수 있다.

도 8은 적어도 컴퓨터에 의하여 실현되는, 시스템의 명령 및 구성의 일반적 인 흐름도를 도시한다. 이와 같은 소프트웨어는 각각의 풍력 발전기의 지능 제어가 가능하도록 한다. 이는 바람에 대하여 각각의 블레이드의 최적의 위치에서 매순간마다 계산하기 위하여 속도, 바람의 방향, 각각의 블레이드의 각을 이룬 위치, 풍력 발전기의 회전 속도, 이의 각을 이룬 위치와 같은 각종 정보를 비교하게 된다. 이와 같은 순수한 기술상의 특징 이외에, 컴퓨터는 에너지의 생산 및 소비를 제어하게 되며, 상기 소비는 시스템의 각각의 엘리먼트에 대하여 그리고 전체에 대하여 고려하게 된다. 또한, 온도는 상당히 중요한 파라미터가 되며, 중앙 처리 유닛은 대기 온도, 풍력 발전기에 참여하게 되는 각각의 기관의 온도를 제어한다.

소프트웨어는 기후 조건에 대하여 적절한 성분을 채택하기 위하여 측정된 값과의 비교 수단에 의하여 실시되는 특정 수의 수판(abacus)을 포함한다.

각각의 풍력 발전기에 집적된 소프트웨어(들)는 풍력 발전기의 자동 제어를 가능케 한다. 또한, 이러한 제어는 기관의 특정의 오작동을 미리 예상할 수 있도록 하며, 원격 시스템의 임의의 비정상을 검출할 수 있도록 한다. 그래서, 3 개의 블레이드는 서로 완전 독립적이며, 독립적인 방법으로 제어될 수 있다. 모터 회전이 고장중일 경우, 예를 들면 2 개의 가능한 작동이 존재할 수 있다: 해당 블레이드는 타워에 수직을 유지할 수 있으며, 풍력 발전기를 중단시키고, 바람의 속도에 대하여 타워의 후방에 위치한 블레이드를 보호하는 위치에 있도록 한다. 상기 블레이드가 타워에 대하여 수직이 아닌 경우, 시스템은 타워에 근접하게 되며, 풍력 발전기는 2 개의 블레이드와의 작동을 지속할 수 있게 된다.

풍력 발전기의 작동은 인터넷 네트워크 또는 기타의 적절한 네트워크에 의하여 원격 제어될 수 있다.

도 8의 흐름도는 센서 또는 등가물을 사용하여 측정한 시스템의 파라미터 전체의 영구적인 검색이 가능하며, 모든 수치는 풍력 발전기를 작동시키도록 고려할 수 있다는 것을 나타낸다. 고장시에는 시스템은 자동 치유되거나 또는 외부의 도움을 대기하기 위하여 운전 정지될 수 있다.

Claims (27)

1. 거의 수직인 블레이드가 고정된 중앙 회전 타워를 포함하는 수직 경로의 풍력 발전기로서, 상기 블레이드는 회전이 가능하며, 중앙 타워에 대하여 방사상으로 이동되며, 각각의 블레이드의 이동은 풍력 발전기의 전체 성능을 최적화하도록 매 순간 처리되는 조건에 따라 자율적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
2. 제1항에 있어서, 상기 블레이드의 각각의 회전축의 1 이상의 단부 중 하나는 중앙 타워에 대하여 방사상 방향으로 슬라이딩 가능한 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
3. 제2항에 있어서, 상기 블레이드의 각각의 축의 하부 단부는 방사상으로 가동되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
4. 제3항에 있어서, 상기 블레이드의 각각의 축의 2 개의 단부는 서로에 대하여 독립적으로 방사상으로 가동되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 블레이드의 회전축의 단부는 중앙 회전 타워로부터 방사상으로 전개되는 아암에 연결되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
6. 제5항에 있어서, 상기 아암에는 축을 따라 전개되는 슬라이딩 홈이 장착된 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 블레이드는 경질인 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
8. 제7항에 있어서, 상기 블레이드의 횡단 구역은 연장된 S자 형태인 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 블레이드는 조립 가능한 다수의 부품으로 이루어진 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 블레이드는 예를 들면 돛의 분야에 사용되는 가요성 소재로 제조되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
11. 제10항에 있어서, 상기 블레이드는 하부 지지대에서 또는 지지대 주위에서 접을 수 있으며, 상부 지지대와 함께 작동하는 케이블에 의하여 전개 가능한 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
12. 제11항에 있어서, 1 이상의 상부 지지대에는 완충 장치가 장착되는 것을 특 징으로 하는 풍력 발전기.
13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 블레이드의 종방향 구역이 사다리체에 끼울 수 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 중앙 타워에 대한 블레이드의 회전축의 위치 및, 블레이드의 각을 이룬 위치는, 풍력 발전기의 환경의 기상 파라미터의 센서에 연결된 1 이상의 컴퓨터에 의하여 생성되며, 상기 컴퓨터는 블레이드를 구동시키는 모터 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
15. 제14항에 있어서, 상기 컴퓨터는 성능을 개선시키기 위하여 바람 조건에 대하여 블레이드의 위치를 최적화하기 위하여 각각의 블레이드의 회전을 속행시키거나 또는 서행시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 컴퓨터에 의하여 고려되는 파라미터는 특히

    - 풍향계 및 풍력계에 의하여 측정한 바람의 속도 및 방향,

    - 블레이드의 위치,

    - 풍력 발전기의 속도 및 에너지 소비,

    - 블레이드의 소비,

    - 대기 온도 및, 풍력 발전기 부품의 온도인 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컴퓨터는 외부 컴퓨터에 의하여 파라미터화될 수 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 블레이드를 구동시키는 모터 수단은 전기 모터인 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기상 파라미터의 센서는 블레이드의 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 에너지 변환 장치, 특히 전기 발전기는 중앙 회전 타워의 아래에서 풍력 발전기의 기부 높이에 배치되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 타워는 고정 타워를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
22. 제21항에 있어서, 상기 고정 타워의 상부에 상부 캐빈이 장착되며, 캐빈으로 의 접근 수단이 장착된 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
23. 제22항에 있어서, 상부 캐빈으로의 접근 수단은 계단 및/또는 엘리베이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
24. 제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 고정 타워는 신축식(telescopic) 엘리먼트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙 회전 타워는 경량의 또는 투각 기법(openwork)의 엘리먼트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 버팀 밧줄에 의하여 지면에 고정되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 기술실은 중앙 회전 타워의 기부에 배치되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.

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