NL2019755B1

NL2019755B1 - DEVICE FOR WINNING WIND ENERGY ON A SLOPING AREA

Info

Publication number: NL2019755B1
Application number: NL2019755A
Authority: NL
Inventors: Leen Straijer Piet
Original assignee: Windlevelenergy B V
Priority date: 2017-10-18
Filing date: 2017-10-18
Publication date: 2019-04-25

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een Inrichting voor het genereren van elektrische energie, omvattende een door over een hellend vlak aanstromende luchtstroom aan te drijven rotor en een met de rotor gekoppelde generator voor het omzetten van rotatie- energie in elektrische energie, waarbij rotorbladen zich uitstrekken in hoofdzaak parallel aan de rotatieas van de rotor. De inrichting wordt gekenmerkt doordat de rotoren zijn gepositioneerd op het hellende vlak.The invention relates to an apparatus for generating electrical energy, comprising a rotor to be driven by an air stream flowing over an inclined plane and a generator coupled to the rotor for converting rotational energy into electrical energy, wherein rotor blades extend into substantially parallel to the axis of rotation of the rotor. The device is characterized in that the rotors are positioned on the inclined surface.

Description

INRICHTING VOOR HET WINNEN VAN WINDENERGIE OP EEN HELLEND VLAKDEVICE FOR WINNING WIND ENERGY ON A SLOPING AREA

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het winnen van windenergie op een hellend vlak volgens de aanhef van conclusie 1.The present invention relates to a device for generating wind energy on a sloping surface according to the preamble of claim 1.

Het is in de techniek bekend om windenergie te winnen op hellende vlakken. Bijvoorbeeld wordt in EP2825769 een windenergiege-nerator beschreven die op de nok van een dak dient te worden geplaatst. Deze generator maakt gebruik van de verhoogde windsnelheid die bij het hoogste punt van het dak optreedt wanneer de windrichting naar het schuine dak is gericht.It is known in the art to extract wind energy on sloping surfaces. For example, EP 2825769 describes a wind power generator that is to be placed on the ridge of a roof. This generator uses the increased wind speed that occurs at the highest point of the roof when the wind direction is directed towards the sloping roof.

Een dergelijke bekende inrichting heeft als nadeel dat de zware inrichting, gevormd van rotor en generator, op het hoogste punt van een hellend vlak moet worden geplaatst. Dat kan leiden tot instabiliteit van de constructie indien geen aanpassingen in die constructie worden aangebracht. Ook heeft deze bekende inrichting het nadeel dat een visueel onaantrekkelijk geheel wordt verkregen omdat de inrichting de vorm van het hellende vlak, in de bekende uitvoeringsvorm een schuin dak, sterk en nadelig beïnvloedt .Such a known device has the drawback that the heavy device, formed of rotor and generator, must be placed at the highest point of an inclined surface. This can lead to instability of the structure if no adjustments are made to that structure. This known device also has the disadvantage that a visually unattractive whole is obtained because the device strongly and adversely affects the shape of the sloping surface, in the known embodiment a sloping roof.

In de techniek is er derhalve behoefte aan een verbeterde inrichting .There is therefore a need in the art for an improved device.

In het bijzonder is er behoefte aan een inrichting die minder of geheel geen kracht uitoefent op het hoogste punt van de constructie .In particular, there is a need for a device that exerts less or no force at the highest point of the structure.

Daarnaast is het een doel van de uitvinding een inrichting te verschaffen die energie op efficiënte wijze kan winnen.In addition, it is an object of the invention to provide a device that can efficiently generate energy.

Volgens een ander aspect heeft de uitvinding tot doel een verbeterde inrichting van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen die een visueel aantrekkelijker uiterlijk heeft.According to another aspect, the invention has for its object to provide an improved device of the type mentioned in the preamble which has a visually more attractive appearance.

Ook heeft de uitvinding tot doel een inrichting van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen die eenvoudig kan worden gecombineerd met andere vormen van energiewinning, zoals zonne-energie.It is also an object of the invention to provide a device of the type mentioned in the preamble which can be easily combined with other forms of energy extraction, such as solar energy.

Tevens heeft de uitvinding tot doel een verbeterde inrichting te verschaffen die eenvoudig kan worden aangepast aan de windsterkte zodat zowel bij lage als hoge windsnelheden energie kan worden gewonnen.A further object of the invention is to provide an improved device which can be easily adapted to the wind strength so that energy can be gained at both low and high wind speeds.

Ter verkrijging van ten minste een van de hiervoor genoemde voordelen, verschaft de uitvinding volgens een eerste uitvoeringsvorm een inrichting die de maatregelen van conclusie 1 bevat. Deze inrichting heeft het voordeel dat windenergie op zeer efficiënte wijze wordt gewonnen. Voorts wordt er in hoofdzaak geen ander uiterlijk aan het hellende vlak, bijvoorbeeld een dak van een gebouw, verkregen.In order to obtain at least one of the aforementioned advantages, the invention according to a first embodiment provides a device which comprises the features of claim 1. This device has the advantage that wind energy is extracted in a very efficient manner. Furthermore, substantially no other appearance on the inclined surface, for example a roof of a building, is obtained.

Tevens is gebleken dat de inrichting volgens de uitvinding een lagere geluidsbelasting levert dan de hiervoor beschreven bekende inrichting. Een dergelijk synergetisch effect is volkomen onverwacht en levert een groot voordeel voor toepassing van de inrichting volgens de uitvinding in woningen en private en publieke alsmede andere gebouwen waar mensen veelvuldig verblijven.It has also been found that the device according to the invention provides a lower noise load than the known device described above. Such a synergistic effect is completely unexpected and provides a great advantage for the use of the device according to the invention in homes and private and public as well as other buildings where people frequently reside.

De uitvinding heeft derhalve betrekking op een inrichting voor het genereren van elektrische energie, omvattende een door over een hellend vlak aanstromende luchtstroom aan te drijven rotor en een met de rotor gekoppelde generator voor het omzetten van rotatie-energie in elektrische energie, waarbij rotorbladen zich uitstrekken in hoofdzaak parallel aan de rotatieas van de rotor, met het kenmerk, dat de rotoren zijn gepositioneerd op het hellende vlak. Met deze inrichting worden de voordelen verkregen zoals hierboven genoemd. De inrichting kan bijvoorbeeld worden toegepast op kunstmatig aangelegde hellende vlakken, zoals daken en dijken, maar ook op natuurlijk bestaande hellende vlakken zoals heuvels en duinen.The invention therefore relates to an apparatus for generating electrical energy, comprising a rotor to be driven by an air stream flowing over an inclined plane and a generator coupled to the rotor for converting rotational energy into electrical energy, wherein rotor blades extend substantially parallel to the axis of rotation of the rotor, characterized in that the rotors are positioned on the inclined surface. With this device the advantages are obtained as mentioned above. The device can be applied, for example, to artificially constructed sloping surfaces, such as roofs and dikes, but also to naturally existing sloping surfaces such as hills and dunes.

Volgens een verder aspect heeft de uitvinding tevens betrekking op een set van ten minste twee rotoren en ten minste een generator, voor gebruik in een inrichting volgens de uitvinding.According to a further aspect, the invention also relates to a set of at least two rotors and at least one generator, for use in a device according to the invention.

In het bijzonder gaat de voorkeur uit naar een dergelijke set welke voorts omvat een zonnepaneel of zonnecollector ter afdekking van ten minste een van de rotoren en generator.In particular, such a set is preferred, which further comprises a solar panel or solar collector for covering at least one of the rotors and generator.

Derhalve heeft het in de inrichting volgens de uitvinding ook de voorkeur dat ten minste twee rotoren zijn gekoppeld aan een generator. Hiermee kan een totaalvermogen van beide gekoppeld roto ren met een enkele generator worden omgezet in elektrische energie. Het heeft met name de voorkeur om zoveel mogelijk rotoren te koppelen aan een enkele generator omdat hiermee een grootst mogelijk oppervlak van het hellende vlak wordt gebruikt om windenergie om te zetten in elektrische energie.Therefore, in the device according to the invention, it is also preferred that at least two rotors are coupled to a generator. With this, a total power of both coupled rotors with a single generator can be converted into electrical energy. In particular, it is preferable to couple as many rotors as possible to a single generator because with this a largest possible surface of the sloping surface is used to convert wind energy into electrical energy.

In de praktijk bestaat een geschikte en voordelige opstelling uit een inrichting waarbij het hellend vlak een breedte en een loodrecht daarop gelegen lengte heeft, waarbij de lengte zich uitstrekt van een laagste positie van het hellende vlak naar een hoogste positie van het hellende vlak, en ten minste twee rotoren in de breedterichting naast elkaar zijn gepositioneerd en onderling zijn gekoppeld, om gezamenlijk een generator aan te drijven.In practice, a suitable and advantageous arrangement consists of a device wherein the inclined surface has a width and a length perpendicular thereto, the length extending from a lowest position of the inclined surface to a highest position of the inclined surface, and at least at least two rotors in the width direction are positioned next to each other and are mutually coupled to jointly drive a generator.

Een geschikte opstelling wordt met name verkregen indien ro-tatieassen, ook wel aangeduid als rotorassen, van de rotoren in eikaars verlengde en in de breedterichting van het hellend vlak zijn gelegen. De aanstroming van de wind op en over het hellende vlak zal in de praktijk in hoofdzaak van de laagste positie naar de hoogste positie zijn gericht, waardoor een dergelijke opstelling van de rotoren een optimale omzetting van windenergie in elektrische energie garandeert. De opstelling van het hellende vlak zal specifiek gekozen kunnen worden op basis van de overwegende windrichting in het gebied waar het hellende vlak zich bevindt. Ook kan het hellende vlak roteerbaar zijn uitgevoerd, zodat het te allen tijde is uitgelijnd voor een optimale omzetting van windenergie in elektrische energie.A suitable arrangement is obtained in particular if rotation axes, also referred to as rotor axes, of the rotors are located in line with each other and in the width direction of the inclined plane. The flow of wind on and over the inclined plane will in practice be directed essentially from the lowest position to the highest position, so that such an arrangement of the rotors guarantees an optimum conversion of wind energy into electrical energy. The arrangement of the inclined plane can be specifically chosen based on the prevailing wind direction in the area where the inclined plane is located. The inclined surface can also be rotatable, so that it is aligned at all times for an optimum conversion of wind energy into electrical energy.

Een eenvoudige onderlinge koppeling van de rotoren en aandrijving van de generator wordt verkregen wanneer rotatieassen van de rotoren en de generator in eikaars verlengde zijn gelegen.A simple mutual coupling of the rotors and drive of the generator is obtained when the rotational axes of the rotors and the generator are in line with each other.

Om een hogere opbrengst te verkrijgen heeft het de voorkeur dat ten minste twee sets, van telkens ten minste twee rotoren en ten minste een generator, parallel ten opzichte van elkaar en elk in de breedterichting van het hellende vlak zijn gepositioneerd, waarbij een eerste set dichter bij een laagste positie van het hellende vlak is gelegen dan de andere set. In principe kan een hellend vlak van onder tot boven worden vol geplaatst met de onderhavige uitvinding. Het heeft echter de voorkeur om tussen de rotoren in een afstand aan te houden die ten minste gelijk is aan de diameter van een rotor. Hierdoor kan de luchtstroom die een eerste rotor verlaat worden gecombineerd met op de hogere positie van het hellend vlak aanstromende wind en welke vervolgens gecombineerd worden om de volgende rotor te laten rotoren (ook wel aangeduid als aan te drijven).In order to achieve a higher yield, it is preferable that at least two sets of at least two rotors and at least one generator are positioned parallel to each other and each in the width direction of the inclined plane, with a first set closer is located at a lowest position of the inclined plane than the other set. In principle, an inclined surface can be filled from bottom to top with the present invention. However, it is preferable to maintain a distance between the rotors that is at least equal to the diameter of a rotor. As a result, the air flow leaving a first rotor can be combined with wind arriving at the higher position of the inclined plane and which are subsequently combined to cause the next rotor to rotate (also referred to as driving).

De inrichting volgens de uitvinding zal in hoofdzaak worden ontworpen om bij een, voor het gebied waar de inrichting is gepositioneerd, gemiddelde windsnelheid een optimale opbrengst aan elektrische energie te genereren. Om te voorkomen dat bij aanzienlijk hogere windsnelheden de generator moet worden losgekoppeld om overbelasting te voorkomen, heeft het de voorkeur dat aan een set van gekoppelde rotoren en generator een tweede generator losneembaar is gekoppeld. De tweede generator kan worden gekoppeld bij dergelijke hogere windsnelheden.The device according to the invention will mainly be designed to generate an optimum yield of electrical energy at an average wind speed for the area where the device is positioned. To prevent the generator from having to be disconnected at considerably higher wind speeds to prevent overloading, it is preferable that a second generator is detachably coupled to a set of coupled rotors and generator. The second generator can be coupled at such higher wind speeds.

Om een optimale opbrengst aan elektrische energie te verkrijgen met de inrichting volgens de uitvinding heeft het de voorkeur dat ten minste twee sets van telkens ten minste twee rotoren en ten minste een generator zijn voorzien en waarbij tussen de sets in ten minste een zonnepaneel of zonnecollector is geplaatst.In order to obtain an optimum yield of electrical energy with the device according to the invention, it is preferred that at least two sets of at least two rotors and at least one generator are provided and wherein at least one solar panel or solar collector is provided between the sets placed.

Een verdere verbetering van de efficiëntie kan worden verkregen wanneer de inrichting een afdekking omvat welke is gelegen aan een van het hellende vlak afgelegen zijde van de rotor.A further improvement in efficiency can be obtained if the device comprises a cover which is situated on a side of the rotor remote from the inclined plane.

Volgens een eerste uitvoeringsvariant kan de afdekking een zonnepaneel of zonnecollector omvat. Hiermede wordt additionele elektrische energie gegenereerd, samen met de windenergie, of wordt energie gegenereerd op windstille dagen.According to a first embodiment variant, the cover may comprise a solar panel or solar collector. With this, additional electrical energy is generated, together with the wind energy, or energy is generated on windless days.

Volgens een tweede uitvoeringsvariant, die eventueel in aanvulling op de hiervoor genoemde eerste uitvoeringsvariant kan worden toegepast, wordt erin voorzien dat ten minste twee van een afdekking voorziene rotoren ten opzichte van elkaar in de lengterichting van het hellend vlak zijn gepositioneerd, welke rotoren zodanig zijn geplaatst dat de afdekking van een relatief dichter bij een laagste positie van het hellende vlak gelegen eerste rotor deels wordt afgedekt door de afdekking van een relatief verder van een laagste positie van het hellende vlak gelegen tweede rotor, en waarbij een opening tussen beide afdekkingen is voorzien voor het door de opening heen geleiden van wind. De op de afdekking verza melde wind kan hierdoor gericht naar de rotor onder de volgende afdekking worden geleid, waardoor die volgende rotor wordt aangewaaid door de luchtstroom die de voorgaande rotor is gepasseerd en de luchtstroom die door de genoemde opening wordt toegevoerd. Dit leidt tot een sterke verhoging van de windenergie en windkracht die op de rotor inwerken, waardoor een efficiëntere omzetting in elektrische energie door middel van de generator kan worden verkregen. Met name wordt bij deze toepassing het voordeel verkregen dat de wind onder de afdekking gevangen zit, zodat de gehele toegevoerde luchtstroom de rotor doet roteren en de generator aandrijft. De grootte van de opening tussen de beide afdekkingen hangt af van de lengte van de afdekking. Bijvoorbeeld kan deze zijn gelegen tussen 0,1 en 2 maal de lengte van het vrije deel van de afdekking. De term "lengte van het vrije deel van de afdekking" staat hier voor de afstand van de laagste positie van de afdekking tot de positie waar de laagste positie van de volgende afdekking is gelegen. Bij voorkeur kan de grootte van de opening ten minste 0,2 maal de lengte van het vrije deel van de afdekking, met meer voorkeur ten minste 0,3 zijn. De grootte van de opening is voorts bij voorkeur maximaal 1,0 maal de lengte van het vrije deel van de afdekking, met meer voorkeur maximaal 0,8, met nog meer voorkeur maximaal 0,5 maal de lengte van het vrije deel van de afdekking.According to a second embodiment, which may optionally be used in addition to the aforementioned first embodiment, provision is made for at least two rotors provided with a cover to be positioned relative to each other in the longitudinal direction of the inclined plane, which rotors are positioned such that the cover of a first rotor located relatively closer to a lowest position of the inclined surface is partially covered by the cover of a second rotor located relatively further from a lowest position of the inclined surface, and wherein an opening is provided between both covers for guiding wind through the opening. The wind collected on the cover can hereby be directed towards the rotor under the following cover, so that the following rotor is blown by the air flow that has passed the previous rotor and the air flow that is supplied through the said opening. This leads to a strong increase in the wind energy and wind force acting on the rotor, so that a more efficient conversion into electrical energy can be achieved by means of the generator. In particular, with this application the advantage is obtained that the wind is trapped under the cover, so that the entire air stream supplied rotates the rotor and drives the generator. The size of the gap between the two covers depends on the length of the cover. For example, it can be between 0.1 and 2 times the length of the free part of the cover. The term "length of the free part of the cover" here stands for the distance from the lowest position of the cover to the position where the lowest position of the next cover is located. Preferably, the size of the opening can be at least 0.2 times the length of the free part of the cover, more preferably at least 0.3. The size of the opening is furthermore preferably at most 1.0 times the length of the free part of the cover, more preferably at most 0.8, even more preferably at most 0.5 times the length of the free part of the cover .

Zoals eerder aangegeven heeft het de voorkeur dat de eerste en tweede rotor elk deel uitmaken van een set van ten minste twee rotoren en ten minste een generator. De eerste rotor is op een eerste afstand van de laagste positie van het hellende vlak gelegen terwijl de tweede rotor op een tweede, grotere, afstand van de laagste positie van het hellende vlak is gelegen.As previously indicated, it is preferred that the first and second rotor each form part of a set of at least two rotors and at least one generator. The first rotor is located at a first distance from the lowest position of the inclined plane while the second rotor is located at a second, greater distance from the lowest position of the inclined plane.

De rotoren kunnen dicht zijn, wat inhoudt dat ze zich uitstrekken vanaf de rotatieas tot aan de omtrek van de rotor. Dat levert een optimale opvang van de aangestroomde lucht. Echter, het heeft als nadeel dat wanneer de luchtstroom gering is en onvoldoende om de rotor en de aangekoppelde generator te laten roteren, geen lucht wordt doorgevoerd naar de volgende rotor. Derhalve geldt dit met name voor de inrichting waarbij een afdekking is voorzien. Het heeft derhalve de voorkeur volgens de uitvinding dat de bladen van de rotoren een hoogte hebben die zich uitstrekt van af een eerste positie ver van de rotoras tot een tweede positie relatief dichter bij de rotoras.The rotors can be closed, which means that they extend from the axis of rotation to the circumference of the rotor. This provides an optimal collection of the incoming air. However, it has the disadvantage that when the air flow is low and insufficient to cause the rotor and the coupled generator to rotate, no air is passed to the next rotor. Therefore, this applies in particular to the device in which a cover is provided. It is therefore preferred according to the invention that the blades of the rotors have a height that extends from a first position far from the rotor shaft to a second position relatively closer to the rotor shaft.

Om een geschikte doorstroming van de lucht (in casu de wind) door de rotor te verkrijgen, ook wanneer de rotor niet roteert, bedraagt de afstand van de tweede positie tot de rotoras bijvoorbeeld maximaal 80% van de afstand van de eerste positie tot de rotoras, bij voorkeur maximaal 70%, met meer voorkeur maximaal 50%, met nog meer voorkeur maximaal 40%.In order to obtain a suitable flow of air (in this case the wind) through the rotor, even when the rotor is not rotating, the distance from the second position to the rotor shaft is, for example, a maximum of 80% of the distance from the first position to the rotor shaft , preferably at most 70%, more preferably at most 50%, even more preferably at most 40%.

De windsnelheid zal op een positie relatief dichter bij de laagste positie van het hellend vlak lager zijn dan de windsnelheid op een positie verder van het laagste punt afgelegen. De windsnelheid is namelijk afhankelijk van de afstand van het laagste punt tot een afstand verder daar vanaf gelegen, omdat de wind van de lagere positie over het hellende vlak naar boven toe zal stromen en zal worden gecombineerd met de wind die rechtstreeks op de hogere posities het hellende vlak treft. Op de hogere positie, dat is de positie die relatief verder van de laagste positie van het hellende vlak is gelegen, zal de rotor een groter oppervlak kunnen hebben om de grotere hoeveelheid lucht te kunnen opvangen. Het heeft daarom de voorkeur dat de hoogte van een rotorblad van een rotor relatief dichtbij de laagste positie van het hellende vlak kleiner is dan de hoogte van een rotorblad van een rotor relatief verder weg van de laagste positie van het hellende vlak.The wind speed will be lower at a position relatively closer to the lowest position of the inclined plane than the wind speed at a position further away from the lowest point. This is because the wind speed is dependent on the distance from the lowest point to a distance farther from it, because the wind from the lower position over the inclined plane will flow upwards and will be combined with the wind that flows directly at the higher positions. sloping surface. At the higher position, that is the position that is relatively further away from the lowest position of the inclined plane, the rotor may have a larger surface area to accommodate the larger amount of air. It is therefore preferred that the height of a rotor blade of a rotor relatively close to the lowest position of the inclined plane is smaller than the height of a rotor blade of a rotor relatively further away from the lowest position of the inclined plane.

Ook kan de generator op een dergelijke hogere positie zijn ontworpen voor het leveren van een groter vermogen dan een generator die op een lagere positie is gelegen.The generator may also be designed at such a higher position to provide greater power than a generator located at a lower position.

Een relatief hogere snelheid van de luchtstroom aan de naar het hellende vlak toegekeerde zijde, dat is de zijde waar de rotor is gelegen, en derhalve een verhoging van de elektrische productie, wordt verkregen wanneer de afdekking een naar het hellende vlak toegekeerde zijde en een van het hellende vlak afgekeerde zijde heeft, waarbij ten minste een van deze zijden een niet-vlakke vorm heeft. Met name heeft het hierbij de voorkeur dat de van het hellende vlak afgelegen zijde een bolle vorm heeft. Maar evenzeer kan de naar het hellende vlak toegekeerde zijde een holle vorm hebben. Hierdoor wordt op verrassende wijze tevens een vermindering van de geluidsproductie verkregen.A relatively higher velocity of the air flow on the side facing the inclined plane, that is the side where the rotor is located, and therefore an increase in the electrical production, is obtained when the cover has a side facing the inclined plane and one of the has the side inclined away, at least one of these sides having a non-flat shape. In particular, it is preferred here that the side remote from the inclined surface has a convex shape. But the side facing the sloping surface can also have a hollow shape. As a result, a reduction in noise production is also obtained in a surprising manner.

De uitvinding zal hierna aan de hand van een tekening nader worden uitgelegd. De tekening toont hierbij in:The invention will be explained in more detail below with reference to a drawing. The drawing shows in:

Fig. 1 een schematische dwarsdoorsnede door een dak dat is voorzien van een eerste uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding,FIG. 1 shows a schematic cross-section through a roof provided with a first embodiment of the device according to the invention,

Fig. 2 een schematisch aanzicht van een dak dat is voorzien van een eerste uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding,FIG. 2 is a schematic view of a roof provided with a first embodiment of the device according to the invention,

Fig. 3 een schematische dwarsdoorsnede door een dak dat is voorzien van een tweede uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding,FIG. 3 is a schematic cross section through a roof provided with a second embodiment of the device according to the invention,

Fig. 4 een schematisch aanzicht van een dak dat is voorzien van een tweede uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding .FIG. 4 is a schematic view of a roof provided with a second embodiment of the device according to the invention.

In de figuren zijn dezelfde onderdelen middels dezelfde ver-wijzingscijfers aangeduid. Echter, de voor een praktische uitvoering van de uitvinding noodzakelijke onderdelen zijn niet alle getoond, vanwege de eenvoud van de weergave.In the figures, the same parts are indicated by the same reference numerals. However, the parts necessary for a practical implementation of the invention are not all shown, due to the simplicity of the representation.

Fig. 1 toont een eerste uitvoeringsvorm van de inrichting 1 volgens de uitvinding die is voorzien op een dak 2. Deze schematische dwarsdoorsnede toont rotoren 3 welke aan de buitenzijde 4 van een wind- en waterdichte dakconstructie 5 zijn geplaatst. Aan de van de dakconstructie 5 afgelegen zijde zijn afdekkingen 6 voorzien, zodanig dat de rotoren 3 zich bevinden tussen de dakconstructie 5 en de afdekkingen 6.FIG. 1 shows a first embodiment of the device 1 according to the invention which is provided on a roof 2. This schematic cross-section shows rotors 3 which are placed on the outside 4 of a wind and watertight roof construction 5. On the side remote from the roof construction 5, covers 6 are provided, such that the rotors 3 are located between the roof construction 5 and the covers 6.

Het dak 2 strekt zich uit van een laagste positie 7 naar een hoogste positie 8. Een eerste rij 9 rotoren 3 bevindt zich, aan de linker zijde van het dak 2 waar de wind direct op is gericht, op een geringe afstand boven de laagste positie 7. Naar de hoogste positie toe zijn zeven rijen rotoren 3 voorzien. De hoogste rij 11 rotoren 3 bevindt zich op een geringe positie onder de nok 8, dat wil zeggen de hoogste positie 8. Tussen de rij 9 en de rij 11 zijn vijf rijen 10 rotoren 3 voorzien. Elke rij 9, 10, 11 is voorzien van zowel rotoren 3 als ten minste een generator (niet zichtbaar in Fig. 1).The roof 2 extends from a lowest position 7 to a highest position 8. A first row of 9 rotors 3 is located, on the left-hand side of the roof 2 where the wind is directed directly at, a small distance above the lowest position 7. Towards the highest position, seven rows of rotors 3 are provided. The highest row 11 rotors 3 is located at a small position below the cam 8, i.e. the highest position 8. Five rows 10 rotors 3 are provided between the row 9 and the row 11. Each row 9, 10, 11 is provided with both rotors 3 and at least one generator (not visible in Fig. 1).

In de Fig. 1 is getoond dat de rotor 3 is voorzien van een afdekking 6. Deze afdekking 6 heeft een lengte die zich uitstrekt boven de rotor 3 vanaf een naar beneden gelegen positie tot een naar boven gelegen positie. Aan de naar boven gelegen positie zijn de afdekkingen 6 in de rijen 9, 10 deels afgedekt door de afdekking van een bovenliggende rij 10, 11. Hierdoor wordt een opening gevormd die op het dak 2 ingestroomde wind opvangt en richting de rotor 3 van de betreffende volgende afdekking leidt. Door deze sequentie van rotoren en afdekkingen wordt bij elke volgende rotor 3 op een hogere positie van het dak 2 een versterking van de luchtstroom verkregen. Door de venturi-werking van de afdekkingen en het luchtkanaal dat de verschillende rotoren verbindt, wordt de op het dak aanstromende wind actief in de openingen gezogen wat een nog verdere versterking van het venturi-effect levert.In the FIG. 1 it is shown that the rotor 3 is provided with a cover 6. This cover 6 has a length that extends above the rotor 3 from a down position to an up position. At the upward position, the covers 6 in the rows 9, 10 are partially covered by the cover of an upper row 10, 11. As a result, an opening is formed which absorbs wind flowing into the roof 2 and towards the rotor 3 of the relevant following cover. This sequence of rotors and covers reinforces the air flow at a higher position of the roof 2 at each subsequent rotor 3. Due to the venturi effect of the covers and the air duct that connects the various rotors, the wind which flows on the roof is actively sucked into the openings, which provides an even further reinforcement of the venturi effect.

Aan de rechter zijde van het dak is een rij 14 van rotoren 3 en generator nabij de nok 8 geplaatst om energie van de wind die vanaf de rechter zijde zou aanstromen te kunnen gebruiken voor het genereren van elektrische energie. Wanneer wind in hoofdzaak vanaf een zijde (in de figuur de linker zijde) aanstroomt op het hellende vlak, wat in veel gebieden het geval is, zal ook windenergie kunnen worden benut wanneer de wind vanaf de andere zijde aanstroomt, dat wil zegen vanaf de in de figuur getoonde rechter zijde .On the right-hand side of the roof a row 14 of rotors 3 and generator is placed near the ridge 8 in order to be able to use energy from the wind that would flow from the right-hand side for generating electrical energy. When wind flows mainly from one side (in the figure the left side) on the inclined plane, which is the case in many areas, wind energy can also be utilized when the wind flows from the other side, that is to say from the shown on the right.

Fig. 2 geeft een schematisch bovenaanzicht van het linker dakdeel van Fig. 1. De onderste twee rijen 12, 12' reguliere dakbedekking zijn zichtbaar, alsmede de rijen 9, 10, 11 van rotoren en generatoren 13, en het nokelement 15. De generatoren 13 kunnen in het midden van het dak 2 zijn geplaatst, dat wil zeggen in de in de Fig. 1 getoonde derde kolom, waardoor elke generator 13 wordt aangedreven door twee rotoren aan weerszijden van de generator 13, derhalve in de eerste, tweede, vierde en vijfde kolom. Eventueel (niet getoond) kan een generator 13 in de eerste en vijfde kolom worden geplaatst en kunnen rotoren in de tweede tot en met vierde kolom worden geplaatst. Bij geringe windsnelheden kan slechts een enkele generator worden aangedreven terwijl bij hogere windsnelheden ook de tweede generator worden gekoppeld.FIG. 2 shows a schematic top view of the left-hand roof part of FIG. 1. The lower two rows 12, 12 'regular roofing are visible, as well as the rows 9, 10, 11 of rotors and generators 13, and the ridge element 15. The generators 13 can be placed in the middle of the roof 2, i.e. in the in FIG. 1, so that each generator 13 is driven by two rotors on either side of the generator 13, therefore in the first, second, fourth and fifth columns. Optionally (not shown) a generator 13 can be placed in the first and fifth columns and rotors can be placed in the second to fourth columns. At low wind speeds, only a single generator can be driven, while at higher wind speeds the second generator can also be coupled.

In Fig. 3 is een alternatieve uitvoeringsvorm getoond, waarbij de rotoren 3 niet door een afdekking worden afgedekt. De roto ren worden hier rechtstreeks door de wind aangestroomd. Zoals in de bovenste twee rijen te zien kan een paneel 16 dat tussen twee rijen rotoren in ligt worden voorzien van een schansvormige verhoging 17 om wind richting het aan te stromen deel van de rotor 3 te richten. Ook hier is aan de rechter zijde een rij 14 van rotoren 3 en generator (niet getoond) nabij de nok 8 geplaatst om energie van de wind die vanaf de rechter zijde aanstroomt te kunnen gebruiken voor het genereren van elektrische energie.In FIG. 3 an alternative embodiment is shown, wherein the rotors 3 are not covered by a cover. The rotors here are flooded directly by the wind. As can be seen in the upper two rows, a panel 16 lying between two rows of rotors can be provided with a ramp-shaped elevation 17 to direct wind towards the part of the rotor 3 to be supplied. Here too, a row 14 of rotors 3 and generator (not shown) is placed on the right-hand side near the cam 8 in order to be able to use energy from the wind that flows from the right-hand side to generate electrical energy.

Fig. 4 toont een bovenaanzicht van het linker dakoppervlak van Fig. 3. De rotoren 3 en de generator 13 zijn hier schematisch weergegeven, waarbij een enkele rij generatoren in de derde kolom is voorzien.FIG. 4 shows a top view of the left-hand roof surface of FIG. 3. The rotors 3 and the generator 13 are shown schematically here, wherein a single row of generators is provided in the third column.

Het heeft in het bijzonder de voorkeur om de energetische efficiëntie verder te verhogen. Dit kan in de uitvoeringsvorm volgens Fig. 1 door de afdekkingen te voorzien van ten minste een van zonnepanelen of zonnecollectoren. In de uitvoeringsvorm volgens Fig. 3 en 4 kan dit eenvoudig door de panelen 16 en/of de dakdelen 18 tussen de opvolgende rijen rotoren en generatoren, of de reguliere dakdelen in rijen 12, 12' en/of aan de nok 8, te voorzien van ten minste een van zonnepanelen of zonnecollectoren.It is particularly preferred to further increase the energy efficiency. This can be done in the embodiment according to FIG. 1 by providing the covers with at least one of solar panels or solar collectors. In the embodiment according to FIG. 3 and 4 this can be done simply by providing the panels 16 and / or the roof parts 18 between the successive rows of rotors and generators, or the regular roof parts in rows 12, 12 'and / or on the ridge 8, with at least one of solar panels or solar collectors.

De inrichting volgens de uitvinding is ook zeer goed toepasbaar op dijken en dergelijke. Met name bij grote wateroppervlakken zoals een zee en dergelijke, is er veelal een overwegend aanlandi-ge wind, waardoor een continue wind richting de kust en tegen de dijk waait. Fig. 5 toont een uitvoeringsvorm van de uitvinding waarbij rotoren en generatoren op een dijk 19 zijn geplaatst, in het bijzonder op een dijkoppervlak 20 waar de wind 21 in hoofdzaak op aanstroomt. De in deze figuur getoonde rotoren 3 zijn voorzien van een afdekking 22 waardoor de afgebogen, langs het oppervlak 20 van de dijk 19 stromende luchtstroom 23 strak door de rotoren 3 wordt gedwongen. Om de luchtstroom 23 nauwkeurig langs een zijde van de rotoren te dwingen zijn geleidingsorganen 24 voorzien die samenwerken met de afdekkingen 22 ervoor zorgen dat de gehele luchtstroom door de rotoren wordt gedwongen en een sterke luchtstroom produceren met een aanzienlijk hogere snelheid dan de snelheid van de aanstromende wind 21. Het is gebleken dat een windkracht van 2-2,5 van de wind 21 leidt tot een windkracht van 5-5,8 van de luchtstroom 23. Deze toename van de windkracht wordt ook waargenomen in de uitvoeringsvormen zoals getoond in de Fig. 1-2, terwijl de toename in de uitvoeringsvorm volgens Fig. 3-4 iets minder is.The device according to the invention is also very suitable for use on dikes and the like. Particularly with large water surfaces such as a sea and the like, there is often a predominantly onshore wind, as a result of which a continuous wind blows towards the coast and against the dyke. FIG. 5 shows an embodiment of the invention in which rotors and generators are placed on a dyke 19, in particular on a dyke surface 20 on which the wind 21 flows substantially. The rotors 3 shown in this figure are provided with a cover 22 through which the deflected air stream 23 flowing along the surface 20 of the dyke 19 is tightly forced through the rotors 3. In order to force the air flow 23 accurately along one side of the rotors, guide members 24 are provided which co-act with the covers 22 ensure that the entire air flow is forced through the rotors and produce a strong air flow at a considerably higher speed than the speed of the approaching wind 21. It has been found that a wind force of 2-2.5 of the wind 21 leads to a wind force of 5-5.8 of the airflow 23. This increase of the wind force is also observed in the embodiments as shown in the Figs. . 1-2, while the increase in the embodiment of FIG. 3-4 is slightly less.

Op de afdekkingen 22 kunnen zonnepanelen worden geplaatst, waarmee zonnestraling 25 kan worden omgezet in elektrische energie. Ook kunnen zonnecollectoren worden geplaatst om zonnewarmte op te slaan.Solar panels can be placed on the covers 22, with which solar radiation 25 can be converted into electrical energy. Solar collectors can also be installed to store solar heat.

Hoewel de uitvinding niet strikt tot bepaalde afmetingen is beperkt, dienen de rotoren en generator, alsmede de eventuele afdekkingen, geschikt te zijn om te worden geplaatst op een dak of een andere schuine helling. Op voordelige wijze kunnen de rotoren een lengte hebben van 120 cm en een diameter van 16 - 25 cm. Elke rotor kan dan worden opgenomen in een eenheid voor plaatsing op de schuine helling die een afmeting heeft van 120 * 40 cm. Een dergelijke rotoreenheid kan een energetische opbrengst hebben van 150 -350 Watt. Dit wordt met name verkregen omdat de rotoren al werkzaam kunnen zijn vanaf windsnelheden van 1,5 m/s vanwege de versnelling die de helling oplevert. Bij een helling van 40-50° is de luchtsnelheid bij de rotor circa 2,2 maal de windsnelheid. Bij een helling van 30° of 60° is de luchtsnelheid bij de rotor circa 1,5 maal de windsnelheid. Bijvoorbeeld kunnen 4-6 rotoren worden gekoppeld aan een enkele generator en 2000 Watt per generator opwekken .Although the invention is not strictly limited to certain dimensions, the rotors and generator, as well as any covers, must be suitable for being placed on a roof or other sloping slope. The rotors can advantageously have a length of 120 cm and a diameter of 16 - 25 cm. Each rotor can then be accommodated in a unit for placement on the slant that has a size of 120 * 40 cm. Such a rotor unit can have an energetic yield of 150-350 watts. This is achieved in particular because the rotors can already be active from wind speeds of 1.5 m / s because of the acceleration that the slope produces. With a slope of 40-50 ° the air speed at the rotor is approximately 2.2 times the wind speed. With a slope of 30 ° or 60 ° the air speed at the rotor is approximately 1.5 times the wind speed. For example, 4-6 rotors can be coupled to a single generator and generate 2000 watts per generator.

De rotoren en generatoren voor toepassing in de inrichting volgens de uitvinding kunnen bevestigingsorganen omvatten die samenwerken met op het hellende of schuine vlak voorziene samenwerkende bevestigingsorganen. Bijvoorbeeld kunnen dat bouten zijn die door het hellende vlak, bijvoorbeeld de dakconstructie, heen steken of die daarin verankeren, eventueel in combinatie met bouten. Ook kunnen aan het hellende vlak, bijvoorbeeld aan de dakconstructie, vangorganen zijn voorzien die samenwerkende nokken van de rotoren en generatoren kunnen opvangen en deze zodoende op hun plaats fixeren.The rotors and generators for use in the device according to the invention may comprise fixing members which cooperate with cooperating fixing members provided on the inclined or inclined surface. For example, they can be bolts that protrude through the inclined surface, for example the roof construction, or that anchor therein, optionally in combination with bolts. Also on the sloping surface, for example on the roof construction, catching means can be provided which can collect cooperating cams of the rotors and generators and thus fix them in place.

Niet in de figuren getoond is een aangepaste vorm van de afdekking 10, 22, welke aan de zijde van het hellende vlak enigszins hol kan zijn, en aan de van het hellende vlak afgekeerde zijde bol kan zijn, enigszins overeenkomstig aan een vliegtuigvleugel. Dit leidt tot een verhoging van de snelheid van de luchtstroom door de rotoren, wat een hogere elektrische productie tot gevolg heeft.Not shown in the figures is a modified shape of the cover 10, 22, which may be slightly concave on the side of the inclined plane, and may be convex on the side remote from the inclined plane, somewhat similar to an airplane wing. This leads to an increase in the speed of the air flow through the rotors, which results in a higher electrical production.

Ook is de geluidsproductie aanzienlijk lager.The noise production is also considerably lower.

De uitvinding is niet beperkt tot de hiervoor beschreven en in de figuren getoonde uitvoeringsvormen. De uitvinding wordt slechts beperkt door de bijgevoegde conclusies.The invention is not limited to the embodiments described above and shown in the figures. The invention is only limited by the appended claims.

De uitvinding strekt zich tevens uit over elke combinatie van maatregelen die hiervoor onafhankelijk van elkaar zijn beschreven.The invention also extends to any combination of measures described above independently of each other.

Claims

An apparatus for generating electrical energy, comprising a rotor to be driven by an air stream flowing over an inclined plane and a generator coupled to the rotor for converting rotational energy into electrical energy, wherein rotor blades extend substantially parallel to the Rotation axis of the rotor, characterized in that the rotors are positioned on the inclined surface.

Device according to claim 1, wherein at least two rotors are coupled to a generator.

The device of claim 1, wherein the inclined plane has a width and a length perpendicular to it, the length extending from a lowest position of the inclined plane to a highest position of the inclined plane, and at least two rotors in the are positioned alongside one another in width direction and are mutually coupled to jointly drive a generator.

4. Device as claimed in claim 3, wherein the rotational axes of the rotors are in line with each other and are situated in the width direction of the inclined plane.

Device according to claim 1, wherein the rotational axes of the rotors and the generator are in line with each other.

Device as claimed in any of the foregoing claims, wherein at least two sets of at least two rotors and at least one generator are positioned parallel to each other and each in the width direction of the inclined plane, wherein a first set is closer to a lowest position of the inclined plane is located than the other set.

The device of claim 1, wherein a second generator is releasably coupled to a set of coupled rotors and generator.

Device as claimed in claim 1, wherein at least two sets are provided with at least two rotors and at least one generator and wherein at least one solar panel or solar collector is placed between the sets.

Device as claimed in any of the claims 1-7, wherein the device comprises a cover which is situated on a side of the rotor remote from the inclined surface.

Device as claimed in claim 9, wherein the cover comprises a solar panel or solar collector.

Device as claimed in claim 9, wherein at least two rotors provided with a cover are positioned relative to each other in the longitudinal direction of the inclined surface, which rotors are arranged such that the cover is positioned relatively closer to a lowest position of the inclined surface. located first rotor is partially covered by the cover of a second rotor located relatively further from a lowest position of the inclined surface, and wherein an opening is provided between both covers for guiding wind through the opening.

The device of claim 11, wherein the first and second rotor each form part of a set of at least two rotors and at least one generator.

Device as claimed in any of the foregoing claims, wherein the blades of the rotors have a height that extends from a first position far from the rotor shaft to a second position relatively closer to the rotor shaft.

Device as claimed in claims 13 and 14, wherein the distance from the second position to the rotor shaft is at most 80% of the distance from the first position to the rotor shaft, preferably at most 70%, more preferably at most 50%, with even more preferably a maximum of 40%.

Device as claimed in claim 14, wherein the height of a rotor blade of a rotor relatively close to the lowest position of the inclined plane is smaller than the height of a rotor blade of a rotor relatively further away from the lowest position of the inclined plane.

Device as claimed in any of the claims 9-15, wherein the cover has a side facing the inclined surface and a side remote from the inclined surface, wherein at least one of these sides has a non-flat shape.

Device as claimed in claim 16, wherein the side remote from the inclined surface has a convex shape.

Device as claimed in any of the claims 16 and 17, wherein the side facing the inclined surface has a hollow shape.

A set of at least two rotors and at least one generator, for use in a device according to any one of claims 1 to 15.

The set of claim 19, further comprising a solar panel or solar collector for covering at least one of the rotors and generator.