WO2012143004A1 - Windkraftanlage - Google Patents

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    • Y02E10/70—Wind energy
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Definitions

  • the invention relates to a wind turbine according to the preamble of claim 1. Such wind turbines are used to generate electricity.
  • Known wind turbines are z.
  • the rotor blades are set in rotation, which is generated by the generator electrical energy.
  • a wind turbine which has a streamlined in cross-section housing in which a horizontal generator with rotor blades is arranged such that a required for driving the rotor blades airflow from the suction effect of an air-accelerated by the streamlined housing is generated, this wind turbine is expensive because of the complicated geometry of the housing in its manufacture.
  • wind turbines are known with which electrical energy can be generated even at low flow velocities of the air flow. These wind turbines are based on the chimney principle, in which the upper opening of a tube is overflowed by an air flow, whereby a chimney or suction effect is created in the tube. As a result, an air flow within the tube takes place from a lower air inlet opening to the upper air outlet opening.
  • a generator with rotor blades is arranged transversely to the air flow in such a way that the rotor blades of the generator are set in rotation by the air flow arising from the chimney or suction inside the tube and electrical energy is generated with the generator.
  • a wind turbine is known, is arranged in the generator with its rotor blades in a about 100 m long, mounted on a horizontal slew tube tube, said tube at the bottom of several, according to the wind direction, adjustable air inlet Has openings and at the top of a suction device.
  • a suction device by the overflow through a second, generated by the natural air flow, similar to a water jet pump, a vacuum generated in the tube, whereby a first air flow through the air inlet openings flows into the tube, the rotor blades set in rotation and the Tube over the suction device leaves again.
  • the disadvantage here however, that the suction device is technically complex and therefore expensive.
  • the invention is therefore based on the object to provide a wind turbine, in which an increased flow velocity is achieved in a tube, which is technically simple, inexpensive and low maintenance.
  • the new wind turbine eliminates the disadvantages of the prior art.
  • the new wind turbine basically consists of a tube with at least one lower air inlet opening, at least one upper air outlet opening and at least one rotor with rotor blades arranged in the tube and connected to a generator, wherein a suction device rotatably mounted opposite the tube is arranged on the air outlet opening of the tube , It is advantageous in the application of the new wind turbine that the suction device is a flow accelerator in the form of a cross-section, whose upper body edge has a length greater in the flow direction than a lower body edge and which has a passage opening above the air outlet opening.
  • the tube in cross-section of the at least one lower air inlet opening to the at least one upper air outlet opening ver is younger because with the cross-sectional constriction, an increase in the flow rate of the air flow in the tube is achieved.
  • the flow accelerator has at least one wind vane, whereby the flow accelerator is aligned parallel to the direction of the air flow, because thereby the flow accelerator is optimally aligned in the wind direction. It is advantageous if the flow accelerator has at its side surfaces and in each case over the entire side surface of the flow accelerator extending wind vanes, because thereby a pressure equalization between the upper and the lower body edge of the flow accelerator is prevented via these side surfaces.
  • FIG. 1 Schematic representation of the wind turbine in a side view
  • Fig. 2 Schematic representation of the wind turbine with a flow accelerator in a front view
  • Fig. 5 Schematic representation of the wind turbine of an alternative embodiment of the flow accelerator in a plan view
  • Fig. 6 Schematic representation of the wind turbine of the alternative embodiment of the flow accelerator in a sectional view.
  • the new wind power plant consists of a concentric tube 1 with at least one air inlet openings 2 arranged at the bottom and at least one air outlet opening 3 arranged at the top and a flow accelerator 4 arranged above the air outlet opening 3.
  • the flow accelerator 4 has a cross section in cross-section-shaped cross-section whose upper body edge 11 has a greater length in the flow direction than its lower body edge 12. Above the air outlet 3 of the concentric tube 1, the flow accelerator 4 has a passage opening 13, which has a smaller diameter than the air outlet 3 of the concentric tube 1 has.
  • the flow accelerator 4 is attached to the concentric tube 1 via a holder 14 with a bearing 15 such that the flow accelerator 4 is mounted horizontally rotatable relative to the concentric tube 1.
  • the flow accelerator 4 on both sides wind vanes 16, whereby the flow accelerator 4 is aligned by an air flow parallel to the flow direction of this air flow.
  • the chimney and suction action of the above the air outlet opening 3 acting air flow is accelerated by the flow accelerator 4, in which a second natural air flow in front of the flow accelerator 4 divides and flows on the one hand on the upper body edge 11 and on the other hand on the lower body edge 12 of the flow accelerator 4 ,
  • the part of this air flow flowing over the upper body edge 11 travels a larger flow path than the part of this air flow flowing over the lower body edge 12, which increases the dynamic pressure at the upper body edge 11 and, equivalently, reduces the static pressure.
  • the dynamic pressure is reduced at the lower body edge 12 and, equivalently, the static pressure is increased.
  • this air flow on the wind vane 16 causes a compressive force which reaches the wind vane 16 and thus the flow accelerator 4 during wind turning.
  • the flow accelerator 4 acts as long as a compressive force on the wind vane 16 to the wind vane 16 and thus the flow accelerator 4 is aligned parallel to the wind direction, whereby the maximum achievable from the flow velocity of the air flow wind load on the rotor blades 6 of the rotor 5 acts.
  • a maximum of the flow velocity of the air flow is recoverable amount of electric power generated by the generator 8 and fed via the switching mechanism 8 in the public grid.
  • rotors 5 are preferably arranged on the shaft 7 connected to the generator 8 such that the rotor blades 6 do not overlap one another on the shaft 7 of adjacent rotors 5 in a vertical plane.

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Windkraftanlage zu schaffen, bei der eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit in einer Röhre erreicht wird, welche technisch einfach, kostengünstig und wartungsarm ist. Erreicht wird dies dadurch, dass die Saugvorrichtung ein im Querschnitt tragflächenförmiger Strömungsbeschleuniger (4) ist, dessen obere Körperkante (10) eine in Strömungsrichtung größere Länge als eine untere Körperkante (11) und der oberhalb der Luftauslassöffnung (3) eine Durchlassöffnung (12) aufweist. Derartige Windkraftanlagen werden zur Stromerzeugung eingesetzt.

Description

Beschreibung
Windkraftanlage
Die Erfindung bezieht sich auf eine Windkraftanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Windkraftanlagen werden zur Stromerzeugung eingesetzt.
Aufgrund steigender Energiepreise gewinnt eine rohstofffreie Energieerzeugung eine zunehmende Bedeutung. Deshalb spielen Windkraftanlagen eine zunehmend größere Rolle.
Bekannte Windkraftanlagen sind z. B. Windräder, welche aus einem auf einem Turm drehbar gelagerten Generator mit Rotorblättern und einer Windfahne bestehen, bei dem durch die Windfahne die Rotorblätter derart ausgerichtet werden, dass sie nahezu im rechten Winkel zur Luftströmung ausgerichtet sind, so dass der Generator mit seinen Rotorblättern in die entgegengesetzte Richtung der Luftströmung zeigt. Durch die Luftströmung werden die Rotorblätter in Rotation versetzt, wodurch mit dem Generator elektrische Energie erzeugt wird.
Bei diesen Windrädern ist aber von Nachteil, dass sie einerseits nur bei einer ausreichenden Windgeschwindigkeit elektrische Energie erzeugen und dass zum anderen die Windräder bei sehr hohen Windgeschwindigkeiten aufgrund von Überlastungen häufig abgeschaltet werden müssen.
Aus der DE 29 41 222 AI ist auch eine Windkraftanlage bekannt, welches ein im Querschnitt stromlinienförmiges Gehäuse aufweist, in dem horizontal ein Generator mit Rotorblättern derart angeordnet ist, dass ein zum Antrieb der Rotorblätter erforderlicher Luftstrom von der Sogwirkung einer durch das stromlinienförmige Gehäuse beschleunigten Luft erzeugt wird, wobei diese Windkraftanlage wegen der komplizierten Geometrie des Gehäuses in seiner Herstellung teuer ist. Weiterhin sind auch Windkraftanlagen bekannt, mit denen auch bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten der Luftströmung elektrische Energie erzeugt werden kann. Diese Windkraftanlagen basieren auf dem Schornsteinprinzip, bei denen die obere Öffnung einer Röhre durch eine Luftströmung überströmt wird, wodurch in der Röhre eine Kamin- oder Saugwirkung entsteht. Dadurch erfolgt eine Luftströmung innerhalb der Röhre von einer unteren Lufteinlassöffnung zu der oberen Luftauslassöffnung. Innerhalb der Röhre ist quer zur Luftströmung ein Generator mit Rotorblättern derart angeordnet, dass durch die aus der Kamin- oder Saugwirkung entstehenden Luftströmung innerhalb der Röhre die Rotorblätter des Generators in Rotation versetzt werden und mit dem Generator elektrische Energie erzeugt wird.
So ist z. B. aus der DE 203 03 679 Ul eine Windkraftanlage bekannt, die in einer speziellen Ausführung ein kegelstumpfförmiges Gehäuse mit einer oberen Luftauslassöffnung und mehreren unten angeordneten Einströmkanälen aufweist, wobei in dem Gehäuse wiederum horizontal ein Generator mit Rotorblättern angeordnet ist. Von Nachteil ist aber, dass diese Lösung nur die durch die Überströmung der Luftauslassöffnung resultierende Kamin- oder Saugwirkung ausnutzt und damit uneffektiv ist.
Deshalb ist aus der DE 24 02 647 C3 eine Windkraftanlage bekannt, bei der Generator mit seinen Rotorblättern in einer ca. 100 m langen, über einen horizontalen Drehkranz gelagerten Röhre angeordnet ist, wobei diese Röhre am unteren Ende mehrere, entsprechend der Windrichtung, einstellbare Lufteinlass Öffnungen und am oberen Ende eine Saugvorrichtung aufweist. Dabei wird mit der Saugvorrichtung durch das Überströmen durch eine zweite, aus der natürlichen Luftbewegung erzeugten Luftströmung, ähnlich einer Wasserstrahlpumpe, in der Röhre ein Unterdruck erzeugt, wodurch eine erste Luftströmung über die Lufteinlass Öffnungen in die Röhre einströmt, die Rotorblätter in Rotation versetzt und die Röhre über die Saugvorrichtung wieder verlässt.
Von Nachteil ist aber hierbei, dass die Saug Vorrichtung technisch aufwendig und damit teuer ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Windkraftanlage zu schaffen, bei der eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit in einer Röhre erreicht wird, welche technisch einfach, kostengünstig und wartungsarm ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckdienliche Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 9.
Die neue Windkraftanlage beseitigt die genannten Nachteile des Standes der Technik. Die neue Windkraftanlage besteht im Wesentlichen aus einer Röhre mit mindestens einer unteren Lufteinlassöffnung, mindestens einer oberen Luftauslassöffnung und mindestens einem in der Röhre angeordneten und mit einem Generator verbunden Rotor mit Rotorblättern, wobei auf der Luftauslassöffnung der Röhre eine gegenüber der Röhre drehbar gelagerte Saugvorrichtung angeordnet ist. Dabei ist es bei der Anwendung der neuen Windkraftanlage von Vorteil, dass die Saugvorrichtung ein im Querschnitt trag- flächenförmiger Strömungsbeschleuniger ist, dessen obere Körperkante eine in Strömungsrichtung größere Länge als eine untere Körperkante und der oberhalb der Luftauslassöffnung eine Durchlassöffnung aufweist. Dadurch wird bei einer den Strömungsbeschleuniger umströmenden Luftströmung an der obere Körperkante der dynamische Druck erhöht und äquivalent der statische Druck verringert sowie gleichzeitig an der unteren Körperkante der dynamische Druck verringert und äquivalent der statische Druck erhöht. Das führt zu einer Erhöhung des statischen Druckes an der unteren Körperkante der Röhre und damit zu einer Erhöhung der Kamin- und Saug Wirkung innerhalb der Röhre, wodurch wiederum die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Röhre und in der Durchlassöffnung erhöht wird. Das hat zur Folge, dass sich auch die Rotationsgeschwindigkeit der mit dem Generator verbundenen Rotoren erhöht und dadurch die mit dem Generator erzeugte Menge an elektrischen Strom erhöht wird.
Dabei ist es von Vorteil, wenn sich die Röhre im Querschnitt von der mindestens einen unteren Lufteinlassöffnung bis zu der mindestens einen oberen Luftauslassöffnung ver- jüngt, weil mit der Querschnittsverengung eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung in der Röhre erreicht wird.
Von Vorteil ist es auch, wenn der Strömungsbeschleuniger mindestens eine Windfahne aufweist, wodurch der Strömungsbeschleuniger parallel zur Richtung der Luftströmung ausgerichtet wird, weil dadurch der Strömungsbeschleuniger optimal in Windrichtung ausgerichtete ist. Dabei ist es von Vorteil, wenn der Strömungsbeschleuniger an seinen Seitenflächen und jeweils über die gesamte Seitenfläche des Strömungsbeschleunigers verlaufende Windfahnen aufweist, weil dadurch ein Druckausgleich zwischen der oberen und der unteren Körperkante des Strömungsbeschleunigers über diese Seitenflächen verhindert wird.
Auch ist es von Vorteil, wenn entsprechend der aus der Windgeschwindigkeit resultierenden Drehzahl der Welle zur Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Rotation Generatorspulen des Generators zu- oder abschaltbar sind, weil dadurch eine Begrenzung der Drehzahl der Welle unter eine kritische Drehzahl erreicht und so eine Überlastung vermieden wird.
Die neue Windkraftanlage soll nun an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Dazu zeigen:
Fig. 1: Schematische Darstellung der Windkraftanlage in einer Seitenansicht, Fig. 2: Schematische Darstellung der Windkraftanlage mit einem Strömungsbeschleuniger in einer Vorderansicht,
Fig. 3: Schematische Darstellung der Windkraftanlage in einer vertikal geschnittenen Teilansicht,
Fig. 4: Schematische Darstellung der Windkraftanlage in einer horizontal geschnittenen Teilansicht,
Fig. 5: Schematische Darstellung der Windkraftanlage einer alternativen Ausführung des Strömungsbeschleunigers in einer Draufsicht und
Fig. 6: Schematische Darstellung der Windkraftanlage der alternativen Ausführung des Strömungsbeschleunigers in einer Schnittansicht. Die neue Windkraftanlage besteht gemäß der Fig. 1 bis Fig. 4 aus einer konzentrischen Röhre 1 mit mindestens einer unten angeordneten Lufteinlass Öffnungen 2 und mindestens einer oben angeordneten Luftauslassöffnung 3 sowie einem über der Luftauslassöffnung 3 angeordneten Strömungsbeschleuniger 4. Dabei sind in der konzentrischen Röhre 1 mehrere Rotoren 5 mit jeweils mehreren Rotorblättern 6 angeordnet, die über eine Welle 7 mit einem Generator 8 verbunden sind, wobei die Stromausgänge 9 des Generators 8 über ein Schaltwerk 10 mit dem öffentlichen Stromnetz elektrisch verbunden sind.
Der Strömungsbeschleuniger 4 weist ein im Querschnitt tragflächenförmigen Querschnitt auf, dessen obere Körperkante 11 eine in Strömungsrichtung größere Länge aufweist als seine untere Körperkante 12. Oberhalb der Luftauslassöffnung 3 der konzentrischen Röhre 1 besitzt der Strömungsbeschleuniger 4 eine Durchlassöffnung 13, welche ein geringeren Durchmesser als die Luftauslassöffnung 3 der konzentrischen Röhre 1 besitzt. Dabei ist der Strömungsbeschleuniger 4 an der konzentrischen Röhre 1 über eine Halterung 14 mit einem Lager 15 derart befestigt, dass der Strömungsbeschleuniger 4 gegenüber der konzentrischen Röhre 1 horizontal drehbar gelagert ist. Zudem weist der Strömungsbeschleuniger 4 beidseitig Windfahnen 16 auf, wodurch der Strömungsbeschleuniger 4 durch eine Luftströmung parallel zu der Strömungsrichtung dieser Luftströmung ausgerichtet wird.
Die Wirkungsweise der neuen Windkraftanlage soll nachfolgend beschrieben werden. Sind die mindestens eine Lüfteinlassöffnung 2 und die mindestens eine Luftauslassöffnung 3 geöffnet, dann erzeugt eine Luftströmung oberhalb der Luftauslassöffnung 3 eine Kamin- und Saugwirkung innerhalb der konzentrischen Röhre 1, so dass innerhalb der konzentrischen Röhre 1 eine Luftströmung von der Lüfteinlassöffnung 2 in Richtung Luftauslassöffnung 3 erfolgt. Dabei erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der konzentrischen Röhre 1 von der mindestens einen Lüfteinlassöffnung 2 bis zur der mindestens einen Luftauslassöffnung 3. Dadurch werden die über Welle 7 mit einem Generator 8 verbundenen Rotoren 5 in Rotation versetzt, wobei mit dem Generator 8 ein elektrischer Strom erzeugt und über die Stromausgänge 9 sowie Schaltwerk 10 in ein öffentliches Stromnetz eingespeist wird.
Dabei wird die Kamin- und Saugwirkung der oberhalb des Luftauslassöffnung 3 wirkenden Luftströmung durch den Strömungsbeschleuniger 4 beschleunigt, in dem sich eine zweite natürliche Luftströmung vor dem Strömungsbeschleuniger 4 aufteilt und einerseits über die obere Körperkante 11 und anderseits über die untere Körperkante 12 des Strömungsbeschleunigers 4 strömt. Dabei legt der über die obere Körperkante 11 strömende Teil dieser Luftströmung einen größeren Strömungsweg als der über die untere Körperkante 12 strömende Teil dieser Luftströmung zurück, wodurch sich an der obere Körperkante 11 der dynamische Druck erhöht und sich äquivalent der statische Druck verringert. Gleichzeitig wird an der unteren Körperkante 12 der dynamische Druck verringert und äquivalent dazu der statische Druck erhöht. Durch die Erhöhung des statischen Druckes an der unteren Körperkante 11 der konzentrischen Röhre 1 erhöht sich auch die Kamin- und Saugwirkung innerhalb der konzentrischen Röhre 1, wodurch auch die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der konzentrischen Röhre 1 und in der Durchlassöffnung 12 erhöht wird. Das hat zur Folge, dass sich auch die Rotationsgeschwindigkeit der mit dem Generator 7 verbundenen Rotoren 5 erhöht und dadurch auch die mit dem Generator 7 erzeugte Menge an elektrischen Strom erhöht wird.
Bei einer Änderung der Windrichtung wirkt durch diese Luftströmung auf der Windfahne 16 eine Druckkraft, die ein in den Winddrehen der Windfahne 16 und damit des Strömungsbeschleunigers 4 erreicht. Dabei wirkt solange eine Druckkraft auf die Windfahne 16 bis die Windfahne 16 und damit des Strömungsbeschleunigers 4 parallel zur Windrichtung ausgerichtet ist, wodurch auch die aus der Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung maximal erreichbare Windlast auf die Rotorblätter 6 des Rotors 5 wirkt. Dadurch wird auch eine aus der Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung maximal erzielbare Menge an elektrischen Strom mit dem Generator 8 erzeugt und über das Schaltwerk 8 in das öffentliche Stromnetz eingespeist.
Denkbar ist es, dass auf der mit dem Generator 8 verbundenen Welle 7 vorzugsweise vier Rotoren 5 derart angeordnet sind, dass die Rotorblätter 6 auf der Welle 7 benachbarter Rotoren 5 in einer vertikalen Ebene nicht übereinander liegen.
Denkbar ist es auch, dass im Schaltwerk 8 die aus unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten der zweiten Luftströmung resultierenden Schwankungen der Stromstärke des mit dem Generator 8 erzeugten elektrischen Stromes kompensiert werden.
Auch ist es denkbar, die aus unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten der zweiten Luftströmung resultierenden unterschiedlichen Drehzahlen der Welle 7 gemäß der Fig. 4 derart zu begrenzen, dass:
- bei einer hohen Strömungsgeschwindigkeiten der zweiten Luftströmung und damit auch bei einer hohen Drehzahl der Welle Generatorspulen 17 des Generators 8 zugeschaltet und
- bei einer geringeren Strömungsgeschwindigkeiten der zweiten Luftströmung und damit auch bei einer geringeren Drehzahl der Welle Generatorspulen 17 des Generators 8 abgeschaltet werden.
Ebenso ist es denkbar, über den Generator 8 mindestens einen weiteren Generator 8 anzuordnen.
Dann ist es auch denkbar, die Rotorspulen dieser Generatoren 8 auf der Welle 7 axial verschiebbar auszuführen, so dass:
- bei einer hohen Strömungsgeschwindigkeiten der zweiten Luftströmung und damit auch bei einer hohen Drehzahl der Welle mindestens eine der axial verschiebbaren Rotorspulen in die jeweilige Generatorspulen 17 hinein geschoben und - bei einer geringeren Strömungsgeschwindigkeiten der zweiten Luftströmung und damit auch bei einer geringeren Drehzahl der Welle mindestens eine der axial verschiebbaren Rotorspulen aus der jeweiligen Generatorspulen 17 hergezogen
wird.
Alternativ ist es auch denkbar, gemäß der Fig. 5 und Fig. 6, eine größere Breite des Strömungsbeschleunigers 4 und eine Auf spreizung der Windfahne 16 im vorderen Bereich zur zusätzlichen Beschleunigung der anströmenden Luft und zur Erhöhung des Luftdurchsatzes durch die Durchlassöffnung 13 zu nutzen.
Liste der Bezugszeichen
1 konzentrische Röhre
2 Lufteinlas s Öffnung
3 Luftauslassöffnung
4 Strömungsbeschleuniger
5 Rotor
6 Rotorblatt
7 Welle
8 Generator
9 Stromausgang
10 Schaltwerk
11 obere Körperkante
12 untere Körperkante
13 Durchlassöffnung
14 Halterung
15 Lager
16 Windfahne
17 Generatorspule

Claims

Patentanspruch
1. Windkraftanlage, bestehend aus einer Röhre (1) mit mindestens einer unteren Luf- teinlassöffnung (2), mindestens einer oberen Luftauslass Öffnung (3) und mindestens einem in der Röhre (1) angeordneten und mit einem Generator (8) verbunden Rotor (5) mit Rotorblättern (3), wobei auf der Luftauslassöffnung (3) der Röhre (1) eine gegenüber der Röhre (1) drehbar gelagerte Saug Vorrichtung angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Saug Vorrichtung ein im Querschnitt tragflächenför- miger Strömungsbeschleuniger (4) ist, dessen obere Körperkante (10) eine in Strömungsrichtung größere Länge als eine untere Körperkante (11) und der oberhalb der Luftauslassöffnung (3) eine Durchlassöffnung (12) aufweist.
2. Windkraftanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass sich die Röhre (1) im Querschnitt von der mindestens einen unteren Lufteinlass Öffnung (2) bis zu mindestens einen oberen Luftauslassöffnung (3) verjüngt.
3. Windkraftanlage nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die sich verjüngende Röhre (1) im Querschnitt von den unteren Lufteinlassöffnung (2) bis zu der Luftauslassöffnung (3) konzentrisch ist.
4. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsbeschleuniger (4) eine Windfahne (16) aufweist, wodurch der Strömungsbeschleuniger (4) parallel zur Richtung der Luftströmung ausgerichtet wird.
5. Windkraftanlage nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass Strömungsbeschleuniger (4) einschließlich der Wind- fahne (16) in Strömungsrichtung eine größere Breite des Strömungsbeschleunigers (4) und eine Auf spreizung der Windfahne (16) aufweist
6. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Röhre (1) mehrere Rotoren (5) angeordnet sind, die über eine Welle (7) mit dem Generator (8) verbunden sind.
7. Windkraftanlage nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend der aus der Windgeschwindigkeit resultierenden Drehzahl der Welle (7) zur Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Rotation Generatorspulen (17) des Generators (8) zu- oder abschaltbar sind.
8. Windkraftanlage nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass über den Generator (8) mindestens ein weiterer Generator (8) angeordnet ist.
9. Windkraftanlage nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorspulen der Generatoren (8) auf der Welle (7) derart axial verschiebbar sind, dass jede Rotorspule in die dazugehörige Generatorspulen (17) hingeschoben und herausgezogen werden kann.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015001758A1 (de) * 2015-02-11 2016-08-11 Hans Mokelke Windenergie durch übereinander angeordnete Tragflügel auf hohen Gebäuden
AT516889B1 (de) * 2015-03-10 2016-12-15 Dr Mokelke Hans Windkraftanlage

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3302552A (en) * 1965-03-17 1967-02-07 Gulf Research Development Co Venting apparatus including venturi means
DE2402647A1 (de) 1974-01-21 1975-07-24 Achilles Eduard Von Caneghem Windkraftanlage
DE2941222A1 (de) 1979-10-11 1981-04-23 Alfred 2805 Stuhr Rendigs Windkraftanlage
JPS5946374A (ja) * 1982-09-10 1984-03-15 Makoto Minamidate 風力発電装置
JPS6185588A (ja) * 1984-10-02 1986-05-01 Toshiaki Ichikawa 筒柱内の上昇気流を利用した発電装置
DE20303679U1 (de) 2003-03-03 2003-10-02 Tevkuer Talip Strömungskraftmaschine

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR843482A (fr) * 1938-09-14 1939-07-04 Turbine aérienne à réaction
DE29710524U1 (de) * 1997-06-17 1998-10-15 Kunz Ulrich Dr Ing Windkraftanlage
JP2002364518A (ja) * 2001-06-08 2002-12-18 Makoto Yanagida 複合された空気力利用の発電装置
DE202006004238U1 (de) * 2006-03-17 2007-08-02 Birkenfeld, Peter Schacht-Rohr Generator zur Stromerzeugung

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3302552A (en) * 1965-03-17 1967-02-07 Gulf Research Development Co Venting apparatus including venturi means
DE2402647A1 (de) 1974-01-21 1975-07-24 Achilles Eduard Von Caneghem Windkraftanlage
DE2941222A1 (de) 1979-10-11 1981-04-23 Alfred 2805 Stuhr Rendigs Windkraftanlage
JPS5946374A (ja) * 1982-09-10 1984-03-15 Makoto Minamidate 風力発電装置
JPS6185588A (ja) * 1984-10-02 1986-05-01 Toshiaki Ichikawa 筒柱内の上昇気流を利用した発電装置
DE20303679U1 (de) 2003-03-03 2003-10-02 Tevkuer Talip Strömungskraftmaschine

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