WO2012150027A1 - Windkraftanlage und einrichtung zur gewinnung elektrischer energie mit einer solchen windkraftanlage - Google Patents

Abstract

Für die Stromgewinnung in Windkraftanlagen und Pumpspeicheranlagen wird die Kombination solcher Anlagen in der Weise vorgeschlagen, dass im Innenraum eines Turms einer oder mehrerer Windkraftanlagen ein Wasserspeicherbehäiter eingerichtet wird, welcher als ein oberes Wasserreservoir der Pumpspeicheranlage dient.

Description

Windkraftanlage und Einrichtung zur Gewinnung elektrischer Energie mit einer solchen Windkraftanlage

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage und eine Einrichtung zur Gewinnung elektrischer Energie mit einer solchen Windkraftanlage.

Windkraftanlagen sind innerhalb der verschiedenen Varianten zur Stromerzeugung aus regenerativen Energiequellen von besonderer Bedeutung. Dabei hat sich die Anlagenbauform mit einem mehrblättrigen Rotor mit im Wesentlichen horizontaler Achse an der Spitze eines Anlagen-Turms als typische Bauform durchgesetzt. Von offensichtlichem Nachteil ist die zeitlich schwankende Windeinwirkung, sodass solche Windkraftanlagen ihre Vorteile insbesondere in Verbindung mit

Pumpspeicheranlagen entfalten.

Pumpspeicheranlagen sind insbesondere wegen eines als oberes Wasserreservoir dienenden Pumpspeicherbeckens, welches häufig künstlich geschaffen werden muss, nachteilig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Windkraftanlage und eine

Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie mit einer solchen Windkraftanlage und einer Pumpspeicheranlage mit vorteilhafter Ausgestaltung eines oberen Wasserreservoirs anzugeben.

Erfindungsgemäße Lösungen sind in den unabhängigen Ansprüchen beschrieben. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und

Weiterbildungen der Erfindung.

Die Erfindung macht sich zum einen die Erkenntnis zunutze, dass die statischen Erfordernisse eines Turms einer Windkraftanlage durch eine Außenschale aus Metall und/oder Beton erfüllt werden welche eine gegenüber dem Durchmesser

BESTÄTIGUNGSKOPIE des Turms an dessen Basis geringe Wanddicke aufweist, sodass ein Innenraum erheblichen Ausmaßes in dem Turm verbleibt, in welchem typischerweise ein Aufzug und ein Treppengang von der Basis bis zu dem an der Turmspitze angeordneten und als Gondel bezeichneten Maschinenraum eingerichtet sind. Die Außenschale des Turms kann insbesondere als gegebenenfalls mehrteilige

Stahlrohrkonstruktion oder vorzugsweise stahlbewehrte Betonwand ausgeführt sein. Auch Stahlgitterkonstruktionen sind für solche Türme bekannt. Der

Innenraum ist erfindungsgemäß zumindest teilweise durch einen in den

Innenraum angeordneten Wasserspeicherbehälter ausgefüllt. Der

Wasserspeicherbehälter besitzt eine unten liegende, vorzugsweise an tiefster Stelle des Wasserspeicherbehälters angeordnete Auslauföffnung, über welches in dem Wasserspeicherbehälter befindliches Wasser abgeleitet werden kann.

Der Wasserspeicherbehälter kann eine von statischen Bauteilen des Turms unabhängige Speicherschale besitzen. Vorteilhafterweise können Teile des Turms wie zum Beispiel die Außenschale des Turms und/oder eine den Turminnenraum unten abschließende Bodenplatte als Begrenzungen des Wasserspeicherbehälters dienen. In vorteilhafter Weiterbildung kann der Innenraum des Turms mit seinem gesamten Querschnitt den Speicherbehälter bilden. Installationen wie zum Beispiel ein Aufzug, elektrische Leitungen etc. können dann an der Außenseite des Turms angeordnet sein.

Der Wasserspeicherbehälter kann vorteilhafterweise in einer wenigstens eine solche Windkraftanlage und eine Pumpspeicheranlage kombiniert enthaltenden Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie das obere Reservoir der

Pumpspeicheranlage oder zumindest einen Teil des oberen Reservoirs bilden.

Durch die Nutzung zumindest eines Teils des Innenraums des Turms als

Wasserspeicherbehälter, dessen Speichervolumen das obere Reservoir oder zumindest einen Teil des oberen Reservoirs einer Pumpspeicheranlage bildet, kann ein oberes Speicherbecken als oberes Reservoir der Pumpspeicheranlage im günstigsten Fall entfallen oder zumindest kleiner ausfallen.

Die Pumpspeicheranlage enthält in gebräuchlicher Ausführung ein oberes und ein unteres Wasserreservoir sowie eine zwischen diese eingefügte Turbinenstation, welche über eine Fallleitung mit dem oberen Reservoir verbunden ist. Die

Turbinenstation erzeugt bei von dem oberen zum unteren Wasserreservoir fließendem Wasserstrom über eine Turbine und einen Generator elektrische Leistung. Vorteilhafterweise enthält die Turbinenstation zugleich eine

Pumpeinrichtung, welche auch durch motorische Drehrichtungsumkehr einer Turbinenanordnung in an sich bekannter Bauart gegeben sein kann. Mittels der Pumpeinrichtung wird Wasser von dem unteren Wasserreservoir in das obere Wasserreservoir gepumpt, wofür die Fallleitung mit umgekehrter

Strömungsrichtung genutzt werden kann. Die Pumpeinrichtung ist zum Ansaugen großer Volumenströme typischerweise geringfügig unter dem Niveau des unteren Wasserreservoirs angeordnet. Soweit nicht anders angegeben, ist nachfolgend von einer kombinierten Turbinen- und Pumpstation ausgegangen. Die Steuerung der Turbinen- und Pumpstation in Abhängigkeit vom Leistungsangebot und Leistungsund Regelanforderungen in einem vorzugsweise übergeordneten Stromnetz ist für solche Pumpspeicheranlagen allgemein bekannt und gebräuchlich und daher an dieser Stelle nicht weiter ausgeführt.

Die Erfindung macht sich in einer solchen Einrichtung zur Gewinnung elektrischer Energie, nachfolgend auch kurz als Stromgewinnungseinrichtung bezeichnet, mit einer Kombination von Windkraftanlage und Pumpspeicheranlage ferner vorteilhaft zunutze, dass Windkraftanlagen in hügliger Umgebung typischerweise an höchster Stelle von Bergkämmen positioniert werden und dann im Regelfall deutlich höher positioniert sind als ein eventuell mögliches Speicherbecken für ein oberes

Wasserreservoir einer Pumpspeicheranlage. Durch die höhere Positionierung ergibt sich vorteilhafterweise eine größere Fallhöhe zwischen dem Wasserspeicherbehälter im Turm als oberem Reservoir und dem unteren Reservoir der Pumpspeicheranlage. Durch die größere Fallhöhe ist der in der Turbinenstation nutzbare Energieinhalt des im Wasserspeicherbehälter des Turms gespeicherten Wassers vorteilhafterweise höher als der nutzbare Energieinhalt derselben

Wassermenge in einem tiefer gelegenen Speicherbecken. Die Erfindung macht sich ferner vorteilhaft zunutze, dass für den Turminnenraum durch die statischen Anforderungen an die Außenschale des Turms ein Mindestvolumen vorgegeben ist, welches nur zu einem geringen Teil durch Installationen innerhalb des Turms beansprucht ist und daher zumindest zu einem überwiegenden Teil für einen Wasserspeicherbehälter verfügbar ist. Der Turminnenraum kann auch wie bereits ausgeführt mit seinem gesamten Innenraumquerschnitt als

Wasserspeicherbehälter genutzt werden. In vorteilhafter Weiterbildung kann der Turmquerschnitt, insbesondere in einem unteren Bereich, auch größer ausgeführt sein als durch die Statik bedingt, sodass sich eine im Sinne der vorliegenden Erfindung vorteilhafte Vergrößerung des für das Speichervolumen verfügbaren Innenraums des Turms ergibt.

In vorteilhafter Weiterbildung kann auch vorgesehen sein, dass eine

Stromgewinnungseinrichtung eine herkömmliche Pumpspeicheranlage mit einem Oberbecken und Unterbecken als oberem und unterem Wasserreservoir umfasst und zusätzlich ein oder mehrere kleinere Pumpspeicheranlagen vorhanden sind, welche das Oberbecken als unteres Wasserreservoir und Wasserspeicherbehälter in einer oder mehreren höher gelegenen Windkraftanlagen als oberes

Wasserreservoir nutzen.

Der Turm weist typischerweise eine sich nach oben verjüngende Form auf.

Vorteilhafterweise weist auch der Wasserspeicherbehälter über seine

Höhenerstreckung im Innenraum des Turms eine Abnahme seiner horizontalen Querschnittsfläche von unten nach oben auf. Die Abnahme der Querschnittsfläche kann kontinuierlich oder stufenweise erfolgen. Die Höhe des nutzbaren Speichervolumens des Wasserspeicherbehälters im Innenraum des Turms der Windkraftanlage beträgt vorteilhafterweise wenigstens 30 %, insbesondere wenigstens 40 %, vorzugsweise wenigstens 50 % der Höhe des Turms. Der Boden des Wasserspeicherbehälters liegt vorteilhafterweise auf annähernd gleichem Niveau wie der Fuß des Turms am Übergang zum

Turmfundament. Die Höhe des Speichervolumens beträgt vorteilhafterweise höchstens 75 %, insbesondere höchstens 60 % der Höhe des Turms. Die

Beschränkung der Höhe des Speichervolumens macht sich vorteilhaft die

Erkenntnis zunutze, dass mit zunehmender Höhenposition im Innenraum des Turms die für das Speichervolumen verfügbare Querschnittsfläche beständig abnimmt, sodass eine Steigerung der Höhe des Speichervolumens eine lineare Zunahme des Drucks im unteren Bereich des Wasserspeicherbehälters zur Folge hat, der Gewinn an zusätzlichem Speichervolumen aber mit zunehmender

Höhenposition immer geringer ausfällt.

Das Speichervolumen des Wasserspeicherbehälters füllt vorteilhafterweise wenigstens 30 %, insbesondere wenigstens 45 %, vorzugsweise wenigstens 60 % des Volumens des Innenraums aus. Das Speichervolumen beträgt

vorteilhafterweise wenigstens 30.000 m³.

Vorteilhafterweise kann im Beton-Fundament des Turms ein weiteres

Wasserspeichervolumen in einem oder mehreren Hohlräumen ausgebildet sein. Vorteilhafterweise mündet die untere Auslauföffnung des Wasserspeicherbehälters in das weitere Wasserspeichervolumen, welches seinerseits eine untere

Auslauföffnung zu einer zur Turbinen- und Pumpstation der Pumpspeicheranlage führenden Fallleitung aufweist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch eingehend veranschaulicht. Dabei zeigt: Figur 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Windkraftanlage,

Figur 2 eine Variante zu Figur 1,

Figur 3 eine Einrichtung mit einer Pumpspeicheranlage und

Windkraftanlagen,

Figur 4 eine Einrichtung mit Zwischenspeicherbecken.

Figur 1 zeigt als Schnittbild schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage. Die Skizze ist nicht maßstäblich zu verstehen und ist

insbesondere horizontal stark gedehnt.

Ein als Gondel GO bezeichnetes Maschinengehäuse ist an der Spitze eines Turms TU angeordnet und trägt einen um eine annähernd horizontale Rotorachse RA drehbaren mehrflügeligen Rotor RO. Gondel GO und Rotor können zur Anpassung an wechselnde Windrichtungen um eine vertikale Drehachse DA drehbar an der Turmspitze gelagert sein.

Der Turm besitzt eine statisch tragende Hülle TS, welche sich vom Fußpunkt zur Spitze des Turms hin kontinuierlich verjüngt. Die Hülle TS kann insbesondere aus einem oder mehreren Stahlrohren oder zu einer Rohrkonstruktion

zusammengefügten Stahlplatten bestehen. Vorzugsweise ist die Hülle durch einen Stahlbeton-Rohraufbau gebildet. Die Hülle kann auch durch eine Betonrohrwand oder durch eine Gitterträgerkonstruktion gebildet sein. Für letztere sei die

Hüllenform durch eine Einhüllendenfläche der Gitterträgerkonstruktion

gebildet. Die Hülle TS des Turms ist auf einer Bodenplatte BP befestigt, welche als annähernd auf dem Niveau BN einer umgebenden Bodenfläche, insbesondere einer Erdreichfläche liegend angesehen sei. Die Bodenplatte kann beispielsweise durch eine stahlbewehrte Betonplatte als Teil eines stahlbewehrten

Turmfundaments TF gegeben sein. Eine Verbindung der Hülle TS des Turms kann insbesondere einen mit der Bodenplatte verankerten Stahlring enthalten.

Das Turmfundament enthält in der dargestellten Ausführung eine tieferliegende Beton-Fundamentplatte FP und eine Zwischenplatte ZP zwischen Fundamentplatte FP und Bodenplatte BP.

Die Hülle TS des Turms umgibt einen Innenraum IR, in welchem zum Beispiel ein Materialaufzug und ein Treppengang vom Fußpunkt des Turms zur Gondel GO so wie elektrische Leitungen eingerichtet sind. Hierfür sei in Figur 1 pauschal ein schachtartiges Volumen VS in der Mitte des Innenraums IR vorgesehen.

Erfindungsgemäß ist ein Teil des Volumens des Innenraums IR durch einen Wasserspeicherbehälter ausgeführt, welcher in Figur 1 als in mehrere Teilbehälter WU1, WOl, WU2, W02 aufgeteilt dargestellt ist. Das untere Ende des

Wasserspeicherbehälters befindet sich vorteilhafterweise im Wesentlichen auf dem Niveau der Bodenplatte und kann dadurch großflächig an dieser abgestützt sein.

Der Wasserspeicherbehälter weist vorteilhafterweise eine Form mit einer nach oben abnehmenden horizontalen Querschnittsfläche auf und ist dadurch

besonders gut an die sich nach oben verjüngende Form des Innenraums IR des Turms anpassbar, sodass insbesondere im unteren Bereich des Innenraums IR des Turms ein großer Teil des Speichervolumens des Wasserspeicherbehälters ausgebildet werden kann.

Die Höhe HB des Wasserspeicherbehälters, welche vorzugsweise mit der Höhe des zur Wasserspeicherung nutzbaren Speichervolumens im Wesentlichen gleich ist, beträgt vorteilhafterweise wenigstens 30 %, insbesondere wenigstens 40 %, vorzugsweise wenigsten 50 % und vorteilhafterweise höchstens 75 %,

insbesondere höchstens 66 % der Höhe HT des Turms.

Bei Aufteilung des Wasserspeicherbehälters in mehrere übereinander und/oder nebeneinander liegende Teilbehälter, welche jeweils mit Teilvolumina zum

Speichervolumen beitragen, stehen die Teilbehälter vorteilhafterweise

untereinander in wasserführender Verbindung, was in Figur 1 durch die

Verbindungsöffnungen WO zwischen übereinander angeordneten Teilbehältern WOl, WUl beziehungsweise WO2, WU2 veranschaulicht sei. Eine Verbindung von Teilbehältern kann auch außerhalb des Turms, insbesondere auch im Fundament, erfolgen.

Aus dem unteren Bereich des unteren Teilbehälters WUl, welcher über eine nicht dargestellte Verbindung auch mit dem unteren Teilbehälter WU2 verbunden sei, führt eine Ausgangsöffnung AU in eine Ablaufleitung AL durch das

Turmfundament zu einer geneigt verlaufenden Fallleitung FL, welche zu einer Turbinenstation einer Pumpspeicheranlage führt. Durch die Fallleitung kann Wasser aus dem Wasserspeicherbehälter im Turm zum Antrieb einer Turbine in einer Turbinen- und Pumpstation geleitet oder Wasser über eine Pumpeinrichtung der Turbinen- und Pumpstation aus einem unteren Wasserreservoir in den

Wasserspeicherbehälter im Turm gepumpt werden. Der Wasserspeicherbehälter im Turm übernimmt damit für die Pumpspeicheranlage die Funktion eines oberen Reservoirs. Die Verbindung zur Fallleitung FL kann auch außerhalb des

Turmfundaments erfolgen.

Durch die Anordnung eines als oberes Reservoir einer Pumpspeicheranlage dienenden Wasserspeicherbehälters im Innenraum eines Turms einer

Windkraftanlage kann damit ein erhebliches Speichervolumen von

vorteilhafterweise wenigstens 30.000 m³ realisiert werden, ohne zusätzlich zu der Aufstellung der Windkraftanlage selbst weitere Eingriffe in das Landschaftsbild oder Baumaßnahmen vorzunehmen. Insbesondere bei Windkraftstandorten in Kammlagen von hügeligem oder bergigem Gelände kann durch die

Speicherposition in besonders großer Höhe eine auf das Wasservolumen bezogen besonders effektive Energiespeicherung durch die potentielle Energie des Wassers im Wasserspeicherbehälter des Turms gegenüber dem unteren Wasserreservoir erzielt werden. Die volumenbezogene Speicherenergie kann dabei insbesondere wesentlich höher sein als in einem Wasserbecken als oberem Reservoir, welches im Regelfall nur in wesentlich geringerer Höhe als die Windkraftanlage selbst eingerichtet werden kann.

Figur 2 zeigt eine zu Figur 1 alternative vorteilhafte Ausführungsform, bei welcher die in dem Beispiel nach Figur 1 innerhalb des Turms in dem pauschal mit VS bezeichneten schachtartigen Volumen angeordneten Einrichtungen außerhalb des Turms angeordnet sind und insbesondere einen Aufzug AA vom Fußpunkt FL) des Turms zur Gondel sowie die genannten weiteren Einrichtungen wie eine Leiter oder Treppe, elektrische Leitungen usw. umfassen können. Das Innenvolumen IV des Turms TU steht dann vollständig, gegebenenfalls mit der bereits genannten Höhenbeschränkung für den maximalen Wasserpegel, als Speichervolumen zur Verfügung. Vorteilhafterweise ist in diesem Beispiel vorgesehen, dass eine aus Stahlbeton aufgebaute Außenschale TB des Turms TU mit ihrer Innenwandfläche zugleich die seitliche Begrenzung des im Innenraum des Turms ausgebildeten Speicherbehälters bildet und keine gesonderte Speicherschale um das

Speichervolumen im Turm vorgesehen ist.

In weiterer Abwandlung gegenüber Figur 1 ist bei dem Beispiel nach Figur 2 das Turmfundament in Form einer Pfahlgründung mit einer Mehrzahl von

Gründungspfählen PF ausgebildet, welche typischerweise in einem Ring

angeordnet sind. Die Pfahlgründung ist als Fundamentvariante für Türme von Windkraftanlagen grundsätzlich bekannt und insbesondere von Vorteil, wenn oberflächennahe Schichten des Bodens keine hinreichende Tragfestigkeit aufweisen. Der Ring aus Gründungspfählen PF kann wie im Beispiel nach Figur 2 skizziert vorteilhafterweise ein Hohlraumvolumen FS seitlich umgeben, welches nach unten durch eine Grundplatte GP, welche vorzugsweise aus Stahlbeton bestehen kann, abgeschlossen ist. Die Gründungspfähle PF können in bevorzugter Ausführung in Ringumfangsrichtung lückenlos aneinander anschließen und insbesondere nach Art einer überschnittenen Pfahlwand einander in

Umfangsrichtung überschneidend eine wasserdichte Seitenwand bilden. Falls zwischen benachbarten Gründungspfählen Lücken bestehen, sind diese zur Abdichtung des Hohlraumvolumens zu schließen. Anstelle des Rings aus

Gründungspfählen kann auch eine Ringwand, welche gegebenenfalls aus

Segmenten zusammengesetzt sein kann, vorgesehen sein. Das Volumen FS kann vorteilhafterweise als zusätzliches Speichervolumen im Fundament dienen und ist vorzugsweise mit dem Speichervolumen des im Innenraum IV des Turms ausgebildeten Wasserspeicherbehälters wasserführend verbunden. Durch die Grundplatte GP ist eine Auslauföffnung AP zu einer Falleitung AP ausgebildet.

Hierfür kann wie in Figur 2 skizziert das zusätzliche Speichervolumen FS

vollständig nach oben zum Turminnenraum geöffnet sein. In anderer Ausführung kann zwischen dem zusätzlichen Speichervolumen FS und dem Speichervolumen des Wasserspeicherbehälters im Turm TU auch noch eine Bodenplatte eingefügt sein, welche vorzugsweise auf den oberen Enden der Gründungspfähle PF aufliegt. Das zusätzliche Speichervolumen in einem Pfahlgründungs-Fundament kann vorteilhafterweise zusätzliches Speichervolumen in der Größenordnung von 10.000 m³ bereitstellen.

Die Einzelmerkmale der Ausführungsformen nach Figur 1 und nach Figur 2 sind, soweit sich nicht gegenseitig ausschließend, auch in anderer Kombination als 10 in den konkreten Ausführungsbeispielen miteinander kombinierbar. Insbesondere sind auch in der Ausführung nach Figur 1 die Innenwand der statisch tragenden Außenschale des Turms als teilweise Begrenzung des Wasserspeicherbehälters im Turm nutzbar und/oder ein zusätzliches Speichervolumen im Fundament realisierbar.

Figur 3 zeigt schematisch eine Einrichtung zur Stromgewinnung mit einer

Pumpspeicheranlage und mit Windkraftanlagen der vorstehend beschriebenen Art als oberes Wasserreservoir. Das untere Wasserreservoir ist durch ein unteres Speicherbecken UB, welches auch Teil eines Fließgewässers sein kann, gebildet. Eine Turbinen- und Pumpstation ist am unteren Ende einer Fallleitung FL und typischerweise nicht leicht dem Niveau des unteren Reservoirs angeordnet und über eine Rohrleitung mit dem unteren Reservoir verbunden. In erhöhter Lage sind ein oder vorzugsweise mehrere Windkraftanlagen WK aufgebaut.

Wasserspeicherbehälter in den Türmen und/oder Fundamenten der

Windkraftanlagen dienen als oberes Wasserreservoir der Pumpspeicheranlage. Speichervolumina mehrerer Windkraftanlagen können mit einer Sammelleitung SL vor der Fallleitung verbunden sein. Durch die Verwendung der Speichervolumina der Windkraftanlagen als oberes Wasserreservoir kann vorteilhafterweise die große Höhendifferenz DT zwischen unterem Speicherbecken UB und dem Standort der Windkraftanlagen für die Energiespeicherung genutzt werden.

Hierdurch kann unter Umständen ein oberes Speicherbecken für eine

Pumpspeicheranlage vermieden oder kleiner ausgeführt und Eingriffe in das Landschaftsbild minimiert und die Akzeptanz einer solchen

Stromgewinnungseinrichtung erhöht werden. Die Höhendifferenz DT ist aufgrund des je nach Füllgrad der Wasserspeicherbehälter in den Windkraftanlagen variierenden Wasserspiegels als eine mittlere Höhendifferenz zu verstehen.

Figur 4 zeigt eine vorteilhafte Weiterbildung einer Einrichtung zur

Stromerzeugung, bei welcher zwischen einem unteren Speicherbecken UB und erhöhten Standorten von Windkraftanlagen WN, WH auf einer

Zwischenhöhenposition in einem geeigneten Geländeabschnitt um eine Höhendifferenz DZ gegenüber dem unteren Speicherbecken erhöht, aber um eine weitere Höhendifferenz DN unterhalb der Windkraftanlagen WN ein oberes Speicherbecken ZB, gegebenenfalls durch einen Damm DB abgegrenzt, ein für die Turbinen- und Pumpstation ST als oberes Speicherreservoir dienendes offenes oberes Speicherbecken eingerichtet ist. Das untere Speicherbecken UB, das obere Speicherbecken ZB und die Turbinen- und Pumpstation ST bilden eine erste Pumpspeicheranlage. Zusätzlich sind eine oder weitere Pumpspeicheranlagen vorgesehen, welche typischerweise auf gegenüber der ersten Pumpspeicheranlage kleinere Leistungen ausgelegt sind und welche das Speicherbecken ZB als unteres Wasserreservoir und die Speichervolumina in den Windkraftanlagen WN, WH als oberes Wasserreservoir nutzen. Hierdurch kann vorteilhaft das obere

Speicherbecken ZB in doppelter Funktion genutzt werden. Die in den

Windkraftanlagen WN gespeicherten Wasservolumina können mit ihrer sich aus der kumulierten Höhendifferenz DN + DZ ergebenden potentiellen Energie zur Umwandlung in elektrische Energie genutzt werden, wobei die Umwandlung zweistufig in einer den Windkraftanlagen WN zugeordneten und mit diesen über eine Fallleitung FN verbundenen Turbinen- und Pumpstation SN und der Turbinen- und Pumpstation ST der ersten Pumpspeicheranlage erfolgt. Für in

unterschiedlichen Höhenlagen angeordnete Windkraftanlagen WN, WH eines Windparks in der Nähe des oberen Speicherbeckens ZB können getrennte

Pumpspeicheranlagen mit eigenen Turbinen- und Pumpstationen SN, SH und eigenen Fallleitungen VN, FH vorgesehen sein. Die Speichervolumina von

Windkraftanlagen WN, WH in unterschiedlichen Höhenlagen sind dadurch voneinander hydraulisch entkoppelt. Die Verbindung der Turbinen- und

Pumpstation SH zum Speicherbecken ZB ist nur angedeutet.

Die vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie die den

Abbildungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in

verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar.

Claims

Patentansprüche

1. Windkraftanlage mit einem einen Rotor (RO) tragenden Turm (TU), bei welchem eine statisch tragende Außenschale (TS) einen Innenraum (IR) umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Innenraums (IR) durch einen Wasserspeicherbehälter (WOl, W02, WU1, WU2) mit wenigstens einer Auslauföffnung (AU, AU1, AU2) ausgefüllt ist.

2. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichervolumen des Wasserspeicherbehälters wenigstens 30 %, insbesondere wenigstens 45 %, vorzugsweise wenigstens 60 % des Innenraums (IR) des Turms ausfüllt.

3. Windkraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Speichervolumen über eine Höhe (HB) von wenigstens 30 %, insbesondere wenigstens 40 %, vorzugsweise wenigstens 50 % der Höhe (HAT) des Turms (TU) erstreckt.

4. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, dass der Wasserspeicherbehälter eine von statischen Bauteilen des Turms unabhängige Speicherschale besitzt.

5. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter zumindest teilweise durch statisch tragende Bauteile des Turms begrenzt ist.

6. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch

gekennzeichnet, dass der Turm auf einem Fundament (TF) steht und innerhalb des Fundaments ein weiteres Wasserspeichervolumen (ZS) ausgebildet ist.

7. Windkraftanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fundament Gründungspfähle enthält.

8. Windkraftanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die

Gründungspfähle ringförmig angeordnet sind und das zusätzliche

Speichervolumen innerhalb des Rings aus Gründungspfählen angeordnet ist.

9. Windkraftanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Auslauföffnung (AUl, AU2) des Wasserspeicherbehälters in das zusätzliche Wasserspeichervolumen (ZS) mündet und dieses wiederum eine weitere untere Auslauföffnung (ZA) aufweist.

10. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch

gekennzeichnet, dass der Wasserspeicherbehälter in mehrere Teilbehälter (WOl, W02, WU1, WU2) aufgeteilt ist.

11. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch

gekennzeichnet, dass der Wasserspeicherbehälter ein Speichervolumen von wenigstens 30.000 m³ besitzt.

12. Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie mit wenigstens einer

Windkraftanlage nach Anspruch 1 und mit einer Pumpspeicheranlage, welche zwischen einem oberen Wasserreservoir und einem unteren

Wasserreservoir eine Turbinen- und Pumpstation enthält, wobei das

Speichervolumen des Wasserspeicherbehälters im Turm der

Windkraftanlage zumindest einen Teil des oberen Wasserreservoirs bildet.