NL2004922C2 - Elektriciteitsgenerator en werkwijze. - Google Patents

Description

ELEKTRICITEITSGENERATOR EN WERKWIJZE

De onderhavige uitvinding betreft een elektriciteitsgenerator, zoals een windmolen voor het opwekken van 5 elektrische energie. Voorts betreft de onderhavige uitvinding een werkwijze voor het actualiseren van aansturings-software in aansturingselektronica voor een dergelijke elektriciteitsgenerator.

Windmolens zijn in vele soorten en maten bekend.

10 Windmolens kunnen echter slechts energie opwekken wanneer er aan een aantal voorwaarden wordt voldaan. Dergelijke voorwaarden omvatten een minimale snelheid, een maximale windsnelheid, en vele andere voorwaarden. Met name relatief klein gedimensioneerde windmolens zijn onderhevig aan 15 een aantal beperkingen bij het dagelijkse gebruik waardoor deze tot nu toe kostenineffectief waren. De onderhavige uitvinding heeft als doel de relatief kleine inspanning zodanig te verbeteren dat deze operationeel verbeterd inzetbaar is tegen aanvaardbare totale levensduurkosten af-20 gezet tegen de totale levensduurbaten.

Teneinde dit doel te bereiken verschaft de onderhavige uitvinding een elektriciteitsgenerator voor het opwekken van elektrische energie op basis van windenergie, omvattende: 25 - een ten opzichte van de aarde roteerbaar mon- teerbaar frame, - een aan het frame rangschikbaar in hoofdzaak ringvormig luchtgeleidingsorgaan voor het geleiden van lucht tijdens het proces van de energieomzetting, 30 - een rotor omvattende rotorbladen die in hoofd zaak rangschikbaar is binnen het luchtgeleidingsorgaan, 2 00 4 9 2 2 2 - een stroomopwekker voor het opwekken van elektrische energie op basis van een rotatiebeweging van de rotor.

In een eerste voorkeursuitvoeringsvorm omvat de 5 elektriciteitsgenerator generatorregelelektronica omvattende middelen voor het omvormen van de elektrische energie van een vorm opgewekt in de stroomopwekker tot een gelijkstroom. Hierdoor wordt het mogelijk om op eenvoudige wijze de elektrische energie af te voeren vanaf de genera-10 torregelelektronica. Voor het afvoeren van de gelijkstroom zijn minder onderling geïsoleerde stroomgeleiders nodig dan voor het aantal fasen van een multifasegenerator volgens de stand van de techniek.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm is de ge-15 neratorregelelektronica gerangschikt aan het frame, bij voorkeur binnen de rotor. Hierdoor wordt bereikt dat met het geringere aantal fasen van vorige uitvoering voor transport en relatief eenvoudige overgang vanaf het roteerbare frame naar de aarde kan worden toegepast.

20 Bij verdere voorkeur is de stroomopwekker een meerfasestroomopwekker. Volgens de onderhavige uitvinding worden deze fasen toepasbaar voor in het navolgende beschreven doelen.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de 25 generatorregelelektronica motoraanstuurelektronica voor het aansturen van de stroomopwekker als elektromotor, bij voorkeur middels aansturing van tenminste een fase. Hierdoor wordt het mogelijk om bij een geringe wind de rotor te laten roteren. Daar waar bestaande windmolens bij ge-30 ringe wind niet kunnen opstarten zal een windmolen volgens de onderhavige uitvoering al roteren en op efficiënte wijze van de marginale wind kunnen profiteren. De marginale wind zal de al roterende rotor enigszins versnellen, het- 3 geen wordt gemeten door de generatorregelelektronica die op grond van deze meting de aandrijfstroom van de motor aansturingselektronica zal stopzetten of verminderen. Hierdoor wordt op effectieve wijze het opstartprobleem van 5 de stand van de techniek gemarginaliseerd.

Bij verdere voorkeur omvat de generatorregelelektronica meetmiddelen voor het op basis van een signaal van tenminste een fase meten van de rotatiesnelheid van de rotor. De resultaten van deze metingen kunnen op effectieve 10 wijze worden toegepast voor bijvoorbeeld het aansturen van de motoraanstuurelektronica en/of bijvoorbeeld voor het bij houden van gegevens met betrekking tot de wind.

De uitvinder van de onderhavige uitvinding heeft ingezien dat het bij hoge windsnelheden afremmen van de 15 elektriciteitsgenerator van groot belang is. In de stand van de techniek was hiervoor geen geschikte oplossing. Derhalve heeft de uitvinder erin voorzien dat de generatorregelelektronica middelen omvat voor het op basis van de rotatiesnelheid omkeren van de stroomrichting in ten 20 minste een van de fases, bij voorkeur het schakelen van stroom van een regulier geschakelde fase naar een omgekeerd geschakelde fase. Hierdoor wordt het mogelijk om 1 of meerdere fasen om te keren waardoor de rotor effectief wordt afgeremd. De overblijvende fasen blijven beschikbaar 25 voor het opwekken van elektrische stroom.

Een alternatief hiervoor is de voorkeursuitvoeringsvorm waarbij de generatorregelelektronica een belas-tingsweerstand omvat voor het afremmen van de rotor in het geval de weerstand van de stroomopwekker onvoldoende is 30 voor het afremmen van de rotor. Hierdoor op effectieve wijze een te hoge snelheid van de rotor voorkomen.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de elektriciteitsgenerator een foto-voltaïsche cel voor het 4 opwekken van elektrische energie uit licht, zoals zonlicht, welke foto-voltaïsche cel bij voorkeur is gerangschikt in de buitenzijde van het luchtgeleidingsorgaan, welke foto-voltaïsche cel bij verdere voorkeur een vloei-5 ende overgang heeft met het verdere oppervlak van het luchtgeleidingsorgaan, bij verdere voorkeur een vlak verloop kent ten opzichte van de rest van het oppervlak van het luchtgeleidingsorgaan. De energie die wordt opgewekt middels de foto-voltaïsche cel kan op voordelige wijze 10 worden benut voor het verschaffen van energie voor het aandrijven van de rotor onder de afwezigheid van wind. Hierdoor worden efficiëntieverliezen door het laten roteren van de rotor onder afwezigheid van wind verminderd.

Voor het verschaffen van een elektrisch geleidende 15 overgang tussen het roteerbare frame en de aarde omvat de elektriciteitsgenerator bij voorkeur een slipring, zoals bij voorkeur een kwikslipring of een borstelslipring, voor het overbrengen van de stroom vanaf het roteerbare frame naar de aarde, welke slipring bij voorkeur in samenwerking 20 is gerangschikt met een lagering. Met behulp van een dergelijke slipring wordt een oneindige rotatie van het roteerbare frame mogelijk. Een kwikslipring biedt als voordeel dat een vloeistof het elektrische contact verschaft waardoor slijtage is uitgesloten. Een borstelslipring 25 heeft als voordeel dat een eenvoudige uitwisselbaarheid van de slipring tot stand kan worden gebracht. Hierbij is de slipring bij voorkeur uitgevoerd als een verwisselbare cassette en voorzien van contacten voor de roteerbare zijde en contacten voor de aardezijde.

30 Bij voorkeur zijn de rotorbladen roteerbaar zijn gerangschikt binnen het binnenoppervlak van het luchtgeleidingsorgaan. Een voordeel van een dergelijke voorkeurs 5 uitvoeringsvorm is volgens proefnemingen dat het hoogste vermogen wordt gehaald.

Op alternatieve wijze zijn de uiteinden van de rotorbladen omsloten middels een ringvormig verbindingsor-5 gaan dat roteerbaar is gerangschikt binnen het binnenop-pervlak van het luchtgeleidingsorgaan. Hierbij is het voordeel dat de bladen aan de buitenzijde zijn verstevigd. Dit beïnvloedt de stabiliteit van de rotor als geheel op positieve wijze, met name onder relatief grote belastin-10 gen.

In een verdere alternatieve wijze zijn de uiteinden van de rotorbladen omsloten middels een ringvormig verbindingsorgaan dat roteerbaar is gerangschikt binnen een sleuf of inham in het binnenoppervlak van het luchtge-15 leidingsorgaan. Een voordeel van deze rangschikking is dat de luchtstroom na aanleiding door de binnenzijde van het luchtgeleidingsorgaan vrij langs de binnenzijde van het ringvormig verbindingsorgaan kan stromen aangezien deze beide binnenzijden samen een vrijwel vloeiend oppervlak 20 kunnen vormen.

Wanneer het luchtgeleidingsorgaan een doorsnede-profiel heeft dat bij voorkeur een relatief tot de achterzijde stompe voorzijde heeft, en dat bij voorkeur relatief tot de voorzijde een scherpe achterzijde heeft dan wordt 25 een geringe luchtweerstand bereikt, althans de totale luchtweerstand van de elektriciteitsgenerator wordt verminderd.

De vermindering van de luchtweerstand wordt verder verbeterd in een elektriciteitsgenerator waarbij het 30 luchtgeleidingsorgaan, in doorsnede gezien, in hoofdzaak onder een hoek met de hartlijn van de ringvorm is gerangschikt, welke hoek bij voorkeur zich bevindt in het bereik van min 15° tot en met 45°, bij verdere voorkeur in het 6 bereik van 0° tot en met 40°, bij verdere voorkeur in het bereik van 0° tot en met 30°, bij verdere voorkeur in het bereik van 5° tot 25°, bij verdere voorkeur in het bereik van 10° tot 20°, bij verdere voorkeur in het bereik van 5 12° tot 18°, bij verdere voorkeur in het bereik van 14° tot 17°. Proefnemingen hebben uitgewezen dat dergelijke configuraties van het luchtgeleidingsorgaan leiden tot een vermindering van de luchtweerstand langs het luchtgeleidingsorgaan op zichzelf en langs de elektriciteitsgenera-10 tor in zijn geheel. De drukschommelingen in de luchtstroom en het de elektriciteitsgenerator omgevende luchtlichaam zijn dan minimaal.

Een verder aspect volgens de onderhavige uitvinding betreft een elektriciteitsgenerator waarbij het 15 luchtgeleidingsorgaan afwezig is of geschikt is voor het geleiden van de lucht ten opzichte van een in verticaal roteerbare rotor. Verscheidene aspecten van de onderhavige uitvinding functioneren op zichzelf als een verbetering zonder het luchtgeleidingsorgaan, of met een luchtgelei-20 dingsorgaan in een andere vorm van een ringvorm. Dit aspect van de onderhavige uitvinding is er specifiek opgericht voor dergelijke aspecten afzonderlijke bescherming te verschaffen.

Er zijn verschillende vormen van de rotorbladen 25 voorzien in welke de bladen van de rotor in hoofdzaak een rechte vorm, een gekromde vorm, of een toenemend gekromde vorm hebben. Met betrekking tot deze vormen zijn proefnemingen gedaan teneinde deze bladvormen kunnen toepassen in omstandigheden met voor elk blad de meest optimale wind.

30 In en verdere voorkeursuitvoeringsvorm is de gene- ratorregelelektronica programmeerbaar voor een optimale regeling afhankelijk van veelvoorkomende windomstandigheden per vooraf bepaalde tijdsperioden, zoals per dagdeel, 7 een week, maand, seizoen. Hierdoor wordt een optimale energieopwekking gerealiseerd in het licht van verschillende omstandigheden.

Bij voorkeur omvat de generatorregelelektronica 5 een verwerkingseenheid en een geheugen. Hierdoor wordt het bijvoorbeeld mogelijk om de generatorregelelektronica te programmeren met software die geschikt is voor specifieke gebruiksomstandigheden. Ook wordt het hierdoor mogelijk de generatorregelelektronica om te programmeren wanneer de 10 gebruiksomstandigheden zich wijzigen of de software wordt verbeterd.

De generatorregelelektronica en de stroomopwekker zijn bij voorkeur gerangschikt in een afzonderlijke behuizing die verwijderbaar bevestigbaar is aan het frame, bij 15 voorkeur ter plaatse van het centrum van de rotor, middels bij voorkeur een schroefdraad- of bajonetverbinding. Hierdoor wordt het mogelijk om een derde generator geleverde wisselstroom om te vormen tot een gelijkstroom voor gerechtvaardigde afvoer daarvan vanaf het roterende frame.

20 Voorts wordt het mogelijk om de generatorregelelektronica op eenvoudige wijze te vervangen in het geval van een storing. Voorts wordt het mogelijk om de behuizing van de generatorregelelektronica toe te passen als luchtgeleidings-element.

25 Een verder aspect volgens de onderhavige uitvin ding betreft een werkwijze voor het middels een computernetwerk herprogrammeren van generatorregelelektronica in een elektriciteitsgenerator, omvattende stappen voor: - het maken van contact tussen de generatorregel-30 elektronica en een centrale softwareserver, - het overzenden van meetgegevens en/of gegevens met betrekking tot de softwareversie van de generatorregelelektronica naar de centrale softwareserver, 8 - het overzenden van een nieuwe softwareversie van de centrale softwareserver naar de generatorregelelektro-nica.

Verdere voordelen, kenmerken en details van de on-5 derhavige uitvinding zullen in het navolgende in groter detail worden beschreven aan de hand van een of meerdere voorkeursuitvoeringsvormen onder verwijzing naar de aangehechte figuren. In voorkomende gevallen in zijn soortgelijke onderdelen van een voorkeursuitvoeringsvorm voorzien 10 van een gelijke verwijzingsgetallen als soortgelijke onderdelen van een andere voorkeursuitvoeringsvorm.

Fig. 1 toont een schematische weergave van een eerste voorkeursuitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding in vooraanzicht met een opengewerkt detail.

15 Fig. 2 toont een schematische weergave van een verdere voorkeursuitvoeringsvorm.

Fig. 3 toont een schematische weergave van een verdere voorkeursuitvoeringsvorm.

Fig. 4 toont een schematische weergave van een 20 verdere voorkeursuitvoeringsvorm.

Fig. 5 toont een schematische weergave van een verdere voorkeursuitvoeringsvorm.

Fig. 6 toont een schematische weergave van een verdere voorkeursuitvoeringsvorm in verschillende aanzich-25 ten.

Fig. 7 toont een schematische weergave van een verdere voorkeursuitvoeringsvorm in verschillende aanzichten .

Fig. 8 toont een aantal varianten van luchtgelei-30 dingsorganen volgens onderhavige uitvinding.

Fig. 9 toont een aantal varianten van rotorblad-configuraties volgens de onderhavige uitvinding 9

Fig. 10 toont een aantal varianten van rotorblad- i configuraties volgens onderhavige uitvinding

Fig. 11 toont een verdere voorkeursuitvoeringsvorm volgens onderhavige uitvinding in verschillende aanzich-5 ten.

Een eerste voorkeursuitvoeringsvorm (Fig. 1) volgens de onderhavige uitvinding betreft een windmolen 1.

Deze windmolen een omvat een luchtgeleidingsring 2 die zich in vooraanzicht rond om een rotorconfiguratie 3 uit-10 strekt. De rotorconfiguratie omvat een rotorkern 4 met zich daarvandaan in hoofdzaak radiaal uitstrekkende rotorbladen 7. De windmolen omvat voorts een frame 5 waaraan de luchtgeleidingsring en de rotorconfiguratie aan is bevestigd. Dit frame wordt in het navolgende in groter detail 15 beschreven.

Het frame is gemonteerd op een lageringseenheid 6 voor roteerbare montage ten opzichte van de aarde. De lageringseenheid is voorzien van middelen voor het doorlaten van stroom terwijl het frame kan worden geroteerd. Hiertoe 20 omvat de lageringseenheid 6 een Slipring 13 die gelei- dingsmiddelen onder roteerbaarheid omvat. De lageringseenheid 6 omvat middelen voor het stevig en roteerbaar ontvangen van een buisdeel 8 dat een onderste deel vormt van het frame 5. Dit onderste deel van de buis 8 wordt ontvan-25 gen door een prop 10 die is ingebed in een lager 11. De slipring 13 is ingebed in een prop 12. De slipring heeft tenminste een geleidende ader voor het geleiden van elektrische stroom die dient te zijn geïsoleerd van de aarde.

Deze slipring heeft hiertoe een geleidingselement in de 30 vorm van een kwikreservoir met een contact naar het frame en een contact naar de het vaste deel van het lager.

In Fig. 2 is een eerste voorkeursuitvoeringsvorm weergegeven van een schakeling die volgens de onderhavige 10 uitvinding bij voorkeur aanwezig is bij de kern van de rotor bevestigd aan het roteerbare deel van het frame. Deze schakeling is gekoppeld met de generator 21 die wordt aangedreven door de rotor met de rotorbladen. De generator is 5 in dit voorbeeld een 3 fasengenerator die ook dienst kan doen als aandrijfmotor.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt ten minste een van de fasen gebruikt als bron voor een meting met betrekking tot de rotatiesnelheid van de rotor. Hierdoor kan 10 op efficiënte wijze zonder extra meetmiddelen een meting van het aandrijfvermogen van de wind worden verkregen. Het hiertoe te gebruiken signaal wordt door de besturingseen- 1 heid 23 omgezet naar meetwaarden. Een voordeel van het toepassen van de generator als windmeter is dat de stuur- t 15 elektronica heel snel kan reageren op veranderingen.

Voor het toepassen van de generator als windmeter is het nodig dat de generator altijd draait. Een rotor van een windmolen heeft volgens de stand van de techniek als probleem dat deze wanneer deze eenmaal tot stilstand is 20 gekomen een bepaalde minimale hoeveelheid die nodig is om deze weer te kunnen opstarten. Het gevolg hiervan is dat de stand van de techniek te rotor niet worden gebruikt om de wind te meten aangezien de rotor niet altijd draait.

Een oplossing volgens onderhavige uitvinding is om 25 de rotor middels de motoraanstuureenheid 22 volcontinu te laten roteren, of in elk geval te laten roteren wanneer een meting van de wind gewenst is. Hiertoe is de besturingseenheid 23 zodanig te configureren dat deze de motoraanstuureenheid 22 aanstuurt op het moment dat de wind 30 niet voldoende instaat is om de rotor draaiende te houden.

Hiertoe wordt een minimaal motoraanstuursignaal door de motoraanstuureenheid 22 toegevoerd aan ten minste 1 van de 11 fasen van de generator 21. Hiertoe kan energie worden toegepast die afkomstig is van de zonnecel 26.

Bij de normale werking van de windmolen wekt de generator elektrische stroom op die door toegevoerd aan de 5 gelijkrichter 24. De gelijkrichter 24 zet de wisselspanning die afkomstig is van de generator om na een gelijkspanning met een ordegrootte van de voorkeur 200 tot 400 volt. Hiertoe is voorts voorzien in een pulsbreedterege-ling die afhankelijk van de gewenste resulterende stroom 10 een deel van het signaal afneemt. Deze gelijkstroom wordt toegevoerd naar een kabel 27.

Indien de wind zeer hard is en de rotor te snel gaat roteren kan dit schade veroorzaken. Teneinde dergelijke schade te voorkomen wordt de rotor afgeremd door de 15 generator te koppelen met een belastingsweerstand 25. De grootte van de belastingsweerstand kan een vaste waarde hebben of geregeld worden afhankelijk van de noodzaak tot afremmen van de rotor. Verder is het volgens de onderhavige uitvinding mogelijk om middels de aansturing een fase 20 van de 3 fasen omgekeerd te schakelen en de stroom van hun tweede fase hieraan toe te voeren waardoor de rotor wordt afgeremd. De derde fase zal in dit geval nog stroom leveren die als nuttige energie middels de gelijkrichter kan worden afgevoerd.

25 In Fig. 3 is een omzettingseenheid 31 getoond voor het omzetten van de elektrische stroom afkomstig van kabel 27 naar een waarde die kan worden aangeleverd aan het elektriciteitsnet, bijvoorbeeld 230 volt wisselspanning. Hiertoe is voorzien in een omzetter 33. Verder is er voor-30 zien in een besturingseenheid 32 die in half duplex verbinding staat met de besturingseenheid 23 van de windmolen. Deze besturingseenheid is voor het voorzien van een beeldscherm en een USB poort. Voorts is voorzien in een 12 voeding 34 die vermogen levert aan het systeem wanneer de wind en de zonnecel de benodigde energie niet kunnen leveren .

De besturingseenheid 32 regelt de ingangsspanning 5 van de omzetter 33, de ingangsstroom van de omzetter 33, de uitgangsstroom van de omzetter 33, en onder meer het toerental van de generator. Deze en andere gegevens kunnen tevens worden weergegeven op het beeldscherm. De besturingseenheid 32 is ingericht voor het aanpassen van de in-10 gangsspanning van de omzetter 33 aan de windsnelheid en derhalve het toerental van de generator en de energiebehoefte van de omzetter. Hiertoe is de beschikking over een gegevensbestand met optimale waarden op grond waarvan onder invloed van de windsnelheid kan worden geschakeld. De 15 besturingseenheid 23 functioneert overigens bij voorkeur zelfstandig maar kan worden bij geregeld met gegevens van de besturingseenheid 32.

In de figuren 4 en 5 zijn alternatieven voor de schematische weergave van besturingseenheden van de figu-20 ren 2 en 3 getoond. In deze uitvoering is de micro besturingseenheid 23 rechtstreeks verbonden met de generator 21 en de gelijkrichter met regeleenheid 24. De zonnecel 26 is inmiddels een omvormer verbonden met de gelijkrichter 24.

Bij beide uitvoeringen van de schakelingen van de 25 figuren 2 tot en met 5 is verder sprake van het volgende. De motorregeling 22 heeft bij voorkeur de mogelijkheid om een louter aansturing van 10 tot 100 W, bij voorkeur 20 tot 70 W, bij verdere voorkeur 30 tot 50 W. Deze motorregeling is samen met de aansturingeenheid 23 instaat tot 30 het naadloos laten verlopen van het overnemen van de rotatie door de motor en het laten overnemen van de rotatie van motorkracht naar windkracht.

13

In Fig. 6 is een voorbeeld getoond van de opbouw van het frame met de luchtgeleidingsring 2. In dit voorbeeld wordt de ring gedragen door de framebuis 8. Verder wordt in dit voorbeeld de rotorkern 4 gedragen door 2 bo-5 venste rotorkernsteunen 61, een voorste onderste rotor-kernsteun 63 en hun achterste onderste rotorkernsteun 62. In de voorkeursuitvoeringsvorm van Fig. 7 is de opbouw van het frame anders en verloopt in de framebuis 8 tot aan de rotorkern voor directe ondersteuning van de rotorkern door 10 deze framebuis 8. Er is voorzien in een extra versteviging middels vinnen 71. In de rotorkern bevindt zich in de generator 73 met daar achter de elektronica-eenheid 73 die de elektronica 74 van de figuren 2 en 4 omvat. Dit huis is uit 2 delen opgebouwd zodat de onderdelen op eenvoudige 15 wijze onafhankelijk van elkaar kunnen worden vervangen.

Aan de voorzijde van de generator bevindt zich een rotoras 75 waarop de rotor met de rotorbladen kan worden bevestigd.

Het achterste deel 76 van het rotorhuis is bij 20 voorkeur middels een schroefverbinding bevestigd aan het voorste deel 77 waardoor het rotorhuis op eenvoudige wijze kan worden geopend. Hierdoor kan de elektronica 74 en/of de generator 73 op eenvoudige wijze worden vervangen.

In Fig. 8 zijn op schematische wijze enkele door-25 sneden gegeven van configuraties van het luchtgeleidings-orgaan. Afhankelijk van de wind omstandigheid kan binnen het begrip van de onderhavige uitvinding wordt gekozen voor een van deze configuraties of tussenliggende configuraties qua afwijkingshoek.

30 In Fig. 9 zijn verschillende configuraties van de rotorbladen getoond. In Fig. 9 A is een configuratie met rotorbladen 91 met een losse tip getoond. In Fig. 9 B. is een rotorblad 92 getoond waarvan de aandelen onderling 14 zijn verbonden middels een ring 93. Deze ring 93 is zodanig vormgegeven dat deze past in een sleuf 94 die is ingepast aan de binnenzijde van de luchtgeleidingsring 2'. Hierdoor wordt het mogelijk een ring 93 toe te passen om 5 de uiteinden van de rotorbladen te versterken en te stabiliseren terwijl tegelijkertijd wordt bereikt dat de ring op zichzelf zo weinig mogelijk luchtweerstand van de doorstromende wind ondervindt ofwel dat de doorstromende wind zo weinig mogelijk weerstand van de ring 93 ondervindt. In 10 Fig. 9 C. is een ring 95 getoond die de rotorbladen 94 onderling verbindt. Hierbij beweegt de ring 95 zo dicht mogelijk binnen het oppervlak van de luchtgeleidingsring 2 die hierdoor geen aanpassingen vereist en waardoor de luchtstroom door de ring zo weinig mogelijk wordt beïn-15 vloed.

Fig. 10 toont een drietal rotorbladconfiguraties in dwarsdoorsnede en een perspectiefaanzicht. De linker weergave geeft een rotorbladconfiguratie weer waarbij de rotorbladen vlak zijn. De middelste weergave geeft een ro-20 torbladconfiguratie weer waarbij rotorbladen met een soortgelijke rechthoekige vorm als van de linker weergave en kromming bezitten. De rechter weergave geeft een rotorbladconf iguratie weer waarbij de bladen en kromming bezitten en tevens vanaf de rotorkern een verbreding vertonen 25 een de rotortip. Hierdoor hebben de rotorbladen een relatief groot oppervlak ten opzichte van de oppervlakte binnen de ring. Proefnemingen hebben uitgewezen dat afhankelijk van de windsnelheid de verschillende bladen verschillende voordelen verschaffen.

30 In Fig. 11 is een configuratie van het luchtgelei- dingsorgaan getoond waarin naast eerder getoonde aspecten aan de bovenzijde een zonnepaneel 99 is opgenomen. Het zonnepaneel dient de vorm van de ring te volgen. Derhalve 15 wordt bij voorkeur een amorf zonneceltype toegepast dat flexibel kan worden uitgevoerd en derhalve op eenvoudige wijze in een gebogen vorm kunnen worden aangebracht aan de buitenzijde van het in hoofdzaak ringvormige luchtgelei-5 dingsorgaan 2.

Dit zonnepaneel verschaft zonne-energie omgezet naar elektrische energie die kan worden gebruikt voor het aandrijven van de rotor ten tijde van windstilte. Tevens is het mogelijk deze zonne-energie op te slaan in een accu 10 voor windstilte tijdens donkere uren. Tevens is het mogelijk deze zonne-energie om te zetten naar een geschikte vorm voor afgifte aan het elektriciteitsnetwerk. Een belangrijk doel van de zonnecel volgens de laatste uitvinding is het verschaffen van energie voor het laten doorro-15 teren van de rotor in tijden van windstilte of onvoldoende wind voor het in standhouden van de rotatie, zelfs zonder belasting van de generator, met andere woorden zelfs wanneer de generator is afgeschakeld en de rotor vrijelijk kan roteren. In dat geval wordt een ten minste enkele fase 20 van de generator gebruikt voor het aandrijven van de rotor .

In het voorgaande is de onderhavige uitvinding beschreven aan de hand van enkele voorkeursuitvoeringsvormen. Verschillende aspecten van verschillende uitvoeringen 25 worden beschreven geacht in combinatie met elkaar waarbij alle combinaties die bij lezing door een vakman van het vakgebied op basis van dit document door een vakman binnen het begrip van de uitvinding vallen beschouwd worden te zijn meegelezen. Deze voorkeursuitvoeringsvormen zijn niet 30 beperkend voor de beschermingsomvang van dit document. De gevraagde rechten worden bepaald in de aangehechte conclusies .

★ ★ ★ ★ * * •k 2004922

Claims (21)

1. Elektriciteitsgenerator voor het opwekken van elektrische energie op basis van windenergie, omvattende: 5. een ten opzichte van de aarde roteerbaar mon- teerbaar frame, - een aan het frame rangschikbaar in hoofdzaak ringvormig luchtgeleidingsorgaan voor het geleiden van lucht tijdens het proces van de energieomzetting, 10. een rotor omvattende rotorbladen die in hoofd zaak rangschikbaar is binnen het luchtgeleidingsorgaan, - een stroomopwekker voor het opwekken van elektrische energie op basis van een rotatiebeweging van de rotor. 15

2. Elektriciteitsgenerator volgens conclusie 1 omvattende generatorregelelektronica omvattende middelen voor het omvormen van de elektrische energie van een vorm opgewekt in de stroomopwekker tot een gelijkstroom. 20

3. Elektriciteitsgenerator volgens conclusie 1 of 2 waarbij de generatorregelelektronica is gerangschikt aan het frame, bij voorkeur binnen de rotor.

4. Elektriciteitsgenerator volgens conclusie 1,2 of 3 waarbij de stroomopwekker een meerfasestroomopwekker is.

5. Elektriciteitsgenerator volgens een of meer van 30 de voorgaande conclusies waarbij de generatorregelelektronica motoraanstuurelektronica omvat voor het aansturen van de stroomopwekker als elektromotor, bij voorkeur middels aansturing van tenminste een fase. 2 00 4 9 2 2

6. Elektriciteitsgenerator volgens een of meer van de voorgaande conclusies waarbij de generatorregelelektro-nica meetmiddelen omvat voor het op basis van een signaal 5 van tenminste een fase meten van de rotatiesnelheid van de rotor.

7. Elektriciteitsgenerator volgens een of meer van de voorgaande conclusies waarbij de generatorregelelektro- 10 nica middelen omvat voor het op basis van de rotatiesnelheid omkeren van de stroomrichting in ten minste een van de fases, bij voorkeur het schakelen van stroom van een regulier geschakelde fase naar een omgekeerd geschakelde fase. 15

8. Elektriciteitsgenerator volgens een of meer van de voorgaande conclusies waarbij de generatorregelelektro-nica bij voorkeur een belastingsweerstand omvat voor het afremmen van de rotor. 20

9. Elektriciteitsgenerator volgens een of meer van de voorgaande conclusies omvattende een foto-voltaïsche cel voor het opwekken van elektrische energie uit licht, zoals zonlicht, welke foto-voltaïsche cel bij voorkeur is 25 gerangschikt in de buitenzijde van het luchtgeleidingsor-gaan, welke foto voltaïsche cel bij verdere voorkeur een vloeiende overgang heeft met het verdere oppervlak van het luchtgeleidingsorgaan, bij verdere voorkeur een vlak verloop kent ten opzichte van de rest van het oppervlak van 30 het luchtgeleidingsorgaan.

10. Elektriciteitsgenerator volgens een of meer van de voorgaande conclusies omvattende een slipring, zo- als bij voorkeur een kwikslipring of een borstelslipring, voor het overbrengen van de stroom vanaf het roteerbare frame naar de aarde, welke slipring bij voorkeur in samenwerking is gerangschikt met een lagering, en welke slip-5 ring bij voorkeur als verwisselbare cassette is uitgevoerd omvattende contacten ten behoeve van de roteerbare zijde en de aardezijde.

11. Elektriciteitsgenerator volgens een of meer 10 van de voorgaande conclusies waarbij de rotorbladen roteerbaar zijn gerangschikt binnen het binnenoppervlak van het luchtgeleidingsorgaan.

12. Elektriciteitsgenerator volgens een of meer 15 dan de voorgaande conclusies waarbij de uiteinden van de rotorbladen zijn omsloten middels een ringvormig verbin-dingsorgaan dat roteerbaar is gerangschikt binnen het binnenoppervlak van het luchtgeleidingsorgaan.

13. Elektriciteitsgenerator volgens een of meer van de voorgaande conclusies waarbij de uiteinden van de rotorbladen zijn omsloten middels een ringvormig verbin-dingsorgaan dat roteerbaar is gerangschikt binnen een sleuf of inham in het binnenoppervlak van het luchtgelei-25 dingsorgaan.

14. Elektriciteitsgenerator volgens een of meer van de voorgaande conclusies waarbij het luchtgeleidingsorgaan een doorsnedeprofiel heeft dat bij voorkeur een re-30 latief tot de achterzijde stompe voorzijde heeft, en dat bij voorkeur relatief tot de voorzijde een scherpe achterzijde heeft.

15. Elektriciteitsgenerator volgens een of meer van de voorgaande conclusies waarbij het luchtgeleidings-orgaan, in doorsnede gezien, in hoofdzaak onder een hoek met de hartlijn van de ringvorm is gerangschikt, welke 5 hoek bij voorkeur zich bevindt in het bereik van min 15° tot en met 45°, bij verdere voorkeur in het bereik van 0° tot en met 40°, bij verdere voorkeur in het bereik van 0° tot en met 30°, bij verdere voorkeur in het bereik van 5° tot 25°, bij verdere voorkeur in het bereik van 10° tot 10 20°, bij verdere voorkeur in het bereik van 12° tot 18°, bij verdere voorkeur in het bereik van 14° tot 17°.

16. Elektriciteitsgenerator volgens een of meer van de voorgaande conclusies waarbij het luchtgeleidings- 15 orgaan afwezig is of geschikt is voor het geleiden van de lucht ten opzichte van een in verticaal roteerbare rotor.

17. Elektriciteitsgenerator volgens een of meer van de voorgaande conclusies waarbij de bladen van de ro- 20 tor in hoofdzaak een rechte vorm, een gekromde vorm, of een toenemend gekromde vorm hebben.

18. Elektriciteitsgenerator volgens een of meer van de voorgaande conclusies waarbij de generatorregel- 25 elektronica programmeerbaar is voor een optimale regeling afhankelijk van veelvoorkomende windomstandigheden per vooraf bepaalde tijdsperioden, zoals per dagdeel, een week, maand, seizoen.

19. Elektriciteitsgenerator volgens een of meer van de voorgaande conclusies waarbij de generatorregel-elektronica een verwerkingseenheid en een geheugen omvat.

20. Elektriciteitsgenerator volgens een of meer van de voorgaande conclusies waarbij de generatorregel-elektronica en de stroomopwekker zijn gerangschikt in een afzonderlijke behuizing die verwijderbaar bevestigbaar is 5 aan het frame, bij voorkeur ter plaatse van het centrum van de rotor, middels bij voorkeur een schroefdraad- of baj onetverbinding.

21. Werkwijze voor het middels een computernetwerk 10 herprogrammeren van generatorregelelektronica in een elektriciteitsgenerator, omvattende stappen voor: - het maken van contact tussen de generatorregelelektronica en een centrale softwareserver, - het overzenden van meetgegevens en/of gegevens 15 met betrekking tot de softwareversie van de generatorregelelektronica naar de centrale softwareserver, - het overzenden van een nieuwe softwareversie van de centrale softwareserver naar de generatorregelelektronica . 20 ★★★★*•*•*• 2 004 9 2 2