WO2023016905A1 - Vertical wind turbine having a resistance rotor - Google Patents

Vertical wind turbine having a resistance rotor Download PDF

Info

Publication number
WO2023016905A1
WO2023016905A1 PCT/EP2022/071901 EP2022071901W WO2023016905A1 WO 2023016905 A1 WO2023016905 A1 WO 2023016905A1 EP 2022071901 W EP2022071901 W EP 2022071901W WO 2023016905 A1 WO2023016905 A1 WO 2023016905A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wind
rotor
profiles
power plant
plant according
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/071901
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Roland Wex
Tobias Kleemann
Original Assignee
Wextec Gmbh
Edertal Elektromotoren GmbH & Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wextec Gmbh, Edertal Elektromotoren GmbH & Co. KG filed Critical Wextec Gmbh
Publication of WO2023016905A1 publication Critical patent/WO2023016905A1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/04—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
    • F03D3/0409—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels surrounding the rotor
    • F03D3/0418—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels surrounding the rotor comprising controllable elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/04—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
    • F03D3/0427—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels with converging inlets, i.e. the guiding means intercepting an area greater than the effective rotor area
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/21—Rotors for wind turbines
    • F05B2240/211—Rotors for wind turbines with vertical axis
    • F05B2240/213—Rotors for wind turbines with vertical axis of the Savonius type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a vertical wind turbine for the production of electrical energy.
  • the vertical wind power plant is a vertical wind power plant with a rotor designed as a resistance rotor, with the rotor shaft of the rotor being aligned in the vertical direction and serving to drive a generator for the purpose of generating electrical energy.
  • Vertical wind turbines of this type are often used as small wind turbines, which are installed on house roofs or company roofs, for example.
  • the advantage of vertical wind turbines is that they can be operated even at low wind speeds and wind tracking is not necessary due to the vertical rotor shaft, as is the case with horizontal wind turbines.
  • a wind turbine having the features of the preamble of claim
  • the one revealed there Wind energy installation has a rotor designed as a resistance rotor with a rotor shaft designed in the vertical direction for driving a generator.
  • the wind energy installation has a fixed cage structure that completely encloses the rotor, the cage structure having a frame structure and a plurality of wind deflection profiles mounted in the frame structure, the wind deflection profiles being arranged circumferentially around the rotor shaft.
  • the wind deflectors are used to deflect the incoming wind in the direction of rotation of the rotor and in particular to channel the incoming wind by the equidistantly arranged wind deflectors in pairs forming a kind of nozzle or a kind of funnel for the incoming wind. Accordingly, the wind deflection profiles are arranged at a specific angle of attack to the rotor shaft or the rotor.
  • the object of the present invention is therefore to further develop a vertical wind turbine that has the features of the preamble of patent claim 1 in such a way that it can be adapted in a particularly simple manner to the wind conditions prevailing at the installation site of the wind turbine and can also be subsequently adapted.
  • the respective wind deflector profile can be fixed in at least two different positions in the frame structure.
  • an angle of attack of the wind deflector profiles can be changed.
  • the wind deflectors are nevertheless fixed in the different positions in the frame structure, so that the cage structure has a particularly high level of stability and adjustment of the wind deflectors due to the fixing of the wind deflectors in the frame structure is not possible during operation of the wind turbine.
  • the orientation or position of the wind deflectors is not constantly readjusted during operation of the system, but rather the wind deflectors can be fixed in fixed positions in the frame structure and then remain permanently in this fixed position during operation.
  • the advantage of the fixation is that the maintenance effort for such a vertical wind energy installation is very much lower than would be the case if the wind deflector profiles could or would be constantly readjusted.
  • a particularly safe operation is guaranteed, since an unintentional adjustment is not possible due to the fixation. Unintentional movement, flapping or the like is thus avoided, which also has an advantageous effect on the noise generated during operation.
  • the advantage of the different positions is that the wind turbine can be easily adjusted depending on the installation location and the wind direction that often prevails there, by arranging and fixing the wind deflectors in the position in which the wind deflectors have the best or best possible position .
  • This can be done on site, for example, when assembling the wind energy installation.
  • the wind power plant according to the invention has the advantage that the same parts of the wind power plant can be used and an adaptation to the wind direction and wind speed often prevailing at the installation site can nevertheless be carried out. This significantly reduces manufacturing costs because identical parts can be used. It is also possible to set up the wind energy installation first, to fix the wind deflector profiles in a first position and to put the installation into operation first.
  • the position of the wind deflectors can be subsequently adjusted by loosening the fixation of the wind deflectors and changing the position of the wind deflectors and then fixed again in the changed position.
  • the wind deflectors are used to deflect the incoming wind in the direction of rotation of the rotor and, in particular, to channel the incoming wind, in that pairs of wind deflectors form a kind of nozzle or a kind of funnel for the incoming wind, which increases the wind speed and force inwards.
  • the cage structure completely encloses the rotor. As a result, the stability of the cage structure is additionally increased and stiffened.
  • the cage structure it is entirely conceivable for the cage structure to be attached to a fixed base of the wind energy installation, with this base also serving to support the rotor shaft.
  • the frame structure is preferably fixed and only the wind deflector profiles can be changed in their position.
  • the fixing elements can be, for example, screws, in particular a screw-nut arrangement, bolts or the like.
  • the fixing elements for the purpose of fixing the wind deflector are, in particular, fixation elements which pass through a partial area of the respective wind deflector and a partial area of the frame structure.
  • the fixing elements can be, for example, screws, screw-nut connections, bolts, push-in pins, cotter pins or the like.
  • the respective wind deflector profile is mounted in the frame structure such that it can rotate about an axis of rotation running parallel to the rotor axis, in order to change the position of the wind deflector profile when the fixing element or fixing elements are loosened.
  • This embodiment has the advantage that the position of the wind deflector profile can be changed in a particularly simple manner. For this it is only necessary to loosen the fixing elements or the fixing element which fixes the wind deflector in its position in the frame structure. The wind deflector can then be rotated about the axis of rotation, which also runs vertically, as a result of which an angle of attack of the wind deflector can be changed.
  • the wind deflector can be rotated about an axis of rotation that is fixed with respect to the frame structure, the adjustment of the wind deflector is particularly easy and precise, since the wind deflector is then not freely adjustable in the frame structure, but the adjustment movement of the wind deflector is limited by the fixed axis of rotation. so that the different positions in which the wind deflector profile can be fixed in the frame structure can be approached particularly easily and precisely.
  • the axis of rotation is preferably formed in a radially inner area of the frame structure, so that the distance between the axis of rotation and the rotor shaft or the rotor axis is small and the distance does not change or changes only slightly during adjustment.
  • the frame structure preferably has an upper frame part in the vertical direction and a lower frame part in the vertical direction, the wind deflector profiles being arranged between the upper frame part and the lower frame part and being fixed in them. This makes assembly particularly easy and the cage structure nevertheless has a high degree of inherent stability and rigidity.
  • the cage structure has a particularly low intrinsic weight and, in addition, as much wind as possible is diverted in the direction of the rotor by the wind deflector profiles and is not deflected and/or shielded by support elements or the like.
  • the frame structure and the respective wind deflector profile are arranged so that they overlap in an overlapping area, with the frame structure having a hole pattern and/or the respective wind deflector profile having a hole pattern, with the fixing elements in different holes of the hole pattern in the different positions of the wind deflector profiles are arranged, in particular are arranged in different hole pairs of the overlapping hole pattern.
  • the use of hole patterns or a hole pattern is a particularly simple and safe solution to enable the wind deflector profiles to be fixed in the frame structure in different, fixed positions. It is considered to be particularly advantageous if fixing elements pass through holes arranged in an overlapping manner in the respective position.
  • the holes of the hole pattern are arranged along a circular arc. This ensures that, for example with a hole pattern formed in the circular arc, when the wind deflector is pivoted, a hole in the wind deflector is pivoted along the circular hole pattern of the frame structure, so that when pivoting, the hole in the wind deflector overlaps with the holes in the circular hole pattern.
  • a fixing element can then be introduced into the overlapping holes and in this way the wind deflector profile can be fixed in the corresponding position.
  • the number of possible positions of the wind deflector is finite, so only certain angular positions are possible in which the wind deflector can be fixed in the frame structure. This in turn increases the stability and any maintenance effort as well as a probability of failure is avoided due to the low complexity. 5 to 10 different positions are preferably provided for each wind deflector.
  • the number of wind deflection profiles is unequal to the number of rotor blades of the rotor.
  • the number of wind deflection profiles is smaller than the number of rotor blades of the rotor. It is considered particularly advantageous if the number of rotor blades is not an integral multiple of the number of wind deflector profiles. Furthermore, it is considered particularly advantageous if the number of wind deflector profiles is not an integral multiple of the number of rotor blades.
  • the respective wind deflector profile can be fixed in a first end position, with an angle of attack in this first end position corresponding to a maximum angle of attack, and the respective wind deflector profile can be fixed in a second end position, with the angle of attack in this second end position being a minimum Corresponds to the angle of attack, with an angular difference between the angle of attack in the first end position and the angle of attack in the second end position being between 10° and 50°.
  • the term “angle of attack” in connection with the wind deflectors is understood to mean in particular the angle that the wind deflectors enclose with a straight line running in a radial direction from a rotational axis of the rotor.
  • the angle of attack is in particular the angle that a straight line, which runs in a cross section of the wind deflector profile running perpendicular to the axis of rotation, through the radially outermost point and the radially innermost point of the wind deflector profile, with a radial direction from the axis of rotation of the rotor and through the radially innermost point of the wind deflector extending straight includes.
  • the wind deflection profiles are preferably arranged equidistantly around the rotor axis.
  • wind deflector profiles have a cross section in the shape of a circular arc.
  • the rotor is designed as a Savonius rotor.
  • the wind deflector profiles are designed as identical parts. This keeps the manufacturing effort particularly low and also makes it easier to replace a defective wind deflector profile. Spare parts can also be kept available at particularly low cost. It is considered particularly advantageous if the wind deflector profiles are made of metal. In particular, the wind deflectors are sheet metal parts. Furthermore, it is considered particularly advantageous if the frame structure and/or at least the lower frame part and the upper frame part are made of metal, in particular sheet metal. It is quite conceivable that the metal parts, which can also be metal alloy parts, are coated and/or anodized.
  • a sheet metal thickness of the components of the wind energy plant made from sheet metal is 2 mm to 5 mm, in particular 2.5 mm to 3.5 mm, particularly preferably 3 mm .
  • a vertical extension of the rotor and/or the cage structure is preferably between 1 m and 4 m, particularly preferably between 1.5 m and 2.5 m.
  • a diameter of the cage structure is preferably 2 m to 3 m.
  • the ratio of the inner diameter of the cage structure to the outer diameter of the cage structure is from 1.5:3 to 2.5:3, in particular 2:3.
  • the respective wind deflector profile has a fixing section in the form of a fold, preferably a horizontal fold.
  • the wind deflection profiles are preferably arranged rotationally symmetrically around the rotor.
  • the cage structure preferably has a cylindrical outer contour. It is considered particularly advantageous if the rotor also has a cylindrical outer contour.
  • the rotor and cage structure are preferably arranged concentrically.
  • wind deflector profiles and/or the rotor, in particular the rotor blades have a surface structure.
  • Rotor blades of the rotor are preferably designed to be inclined with respect to the vertical.
  • the rotor and/or the cage structure has through-openings at the top and/or bottom for deflecting the wind in the vertical direction or counter to the vertical direction.
  • the wind deflector profiles are preferably designed to be inclined relative to the vertical direction or the vertical.
  • the wind deflector profiles preferably run at an angle of 5° to 10° from the bottom upwards at an angle.
  • the respective wind deflector profile is designed inclined at an angle of 5° to 10° to the vertical direction. This favors the flow of the system.
  • the wind deflector profiles and the rotor blades are preferably inclined at the same angle to the vertical direction, as a result of which the laminar flow through the system is promoted.
  • a rotor ball is connected to the rotor in a rotationally fixed manner at an upper end of the rotor. This achieves a suction effect that promotes the air flow and thus promotes the escape of air to the outside, so that the air is prevented from accumulating.
  • FIG. 1 shows a vertical wind turbine according to the invention in a perspective view
  • Fig. 2 shows an arrangement of a rotor and a cage structure of the vertical wind turbine according to Fig. 1 in a sectional view along line A-A in Fig. 3,
  • FIG. 3 shows the arrangement according to FIG. 2 in a view according to the arrow III in FIG. 2,
  • FIG. 4 shows a partial area of FIG. 2 in an enlarged representation
  • FIG. 5 shows the arrangement according to FIG. 2 in a perspective view
  • FIG. 6 shows a cage structure of the arrangement according to FIG. 2 in a perspective view
  • FIG. 7 shows a partial area of FIG. 6 in an enlarged representation
  • 8 shows the cage structure according to FIG. 4 in a sectional view with wind deflector profiles in a first angular position
  • FIG. 9 shows the cage structure according to FIG. 5 in a sectional view with wind deflection profiles in a second angular position.
  • FIG. 1 to 9 show an embodiment of a vertical wind turbine 1 or wind turbine according to the invention, this wind turbine 1 having a rotor 2 designed as a resistance rotor with a rotor shaft 3 designed in the vertical direction Z, with this rotor shaft 3 driving a generator (not shown in detail).
  • the wind energy installation 1 has a fixed cage structure 4 that completely encloses the rotor 2, the cage structure 4 having a frame structure 5a, 5b with an annular upper frame part 5a and a likewise circular lower frame part 5b spaced apart in the vertical direction Z.
  • the lower frame part 5b is connected to a support structure 11, this support structure 11 also serving to support the rotor shaft 3 of the rotor 2.
  • the cage structure 4 has eight wind deflection profiles 6 mounted in the frame structure 5a, 5b, the wind deflection profiles 6 being arranged equidistantly around the rotor shaft 3.
  • the wind deflector profiles 6 are used to deflect the incoming wind in the direction of rotation of the rotor 2.
  • the rotor 2 in turn has nine rotor blades 10, which in the present case are curved in the shape of a circular arc and are inclined with respect to the vertical Z.
  • the wind deflectors 6 are also curved in the shape of a circular arc in cross section, with the wind deflectors 6 and the rotor blades 10 being curved in opposite directions.
  • the wind deflection profiles 6 are not inclined to the vertical direction Z but extend parallel to it, i.e. the main surfaces, which serve to deflect the wind, run parallel to the Z-direction.
  • the respective wind deflector 6 is present in several positions in the Frame structure 5a, 5b can be fixed, for changing an angle of attack a of the wind deflector profile 6.
  • the angle of attack a is in the present case the angle which the wind deflector profile 6 encloses with a straight line 14 running in the radial direction from a rotational axis 16 of the rotor 2 with a profile chord of the wind deflector profile, as shown in Figures 8 and 9.
  • the straight line 14 running in the radial direction runs through the radially innermost point of the wind deflector 6 and the profile chord is identified by a straight line 15 running through the radially innermost point of the wind deflector 6 and the radially outermost point of the wind deflector 6 .
  • the angle of attack ⁇ is the angle that the straight line 14 and the straight line 15 enclose.
  • the upper frame part 5a and the frame lower part 5b each have a hole pattern 8 with a plurality of holes 9 in an overlapping area with the wind deflector profile 6, with the holes 9 along the respective hole pattern 8 are arranged in an arc of a circle.
  • Four of the eight wind deflectors 6 can be fixed in seven different positions in the frame structure 5a, 5b and the other four of the eight wind deflectors 6 can be fixed in seven different positions in the frame structure 5a, 5b.
  • the corresponding hole pattern 8 has seven holes 9 and nine holes 9, respectively.
  • the respective wind guide profile 6 has a first fixing section 13 which overlaps with the upper frame part 5a and a second fixing section which overlaps with the lower frame part 5b.
  • the respective fixing section 13 is designed as a bevel and has two holes 9 in the present case, it being possible for the respective hole 9 to overlap with the holes 9 of the hole pattern 8 .
  • the wind deflector 6 is in a specific position in which it is possible to fix the wind deflector 6 .
  • a fixing element 12 for example a bolt or a screw-nut arrangement or the like, can be introduced into the overlapping holes 9 in the respective position in order to fix the wind deflector profile 6 in the corresponding position in the frame structure 5a, 5b.
  • the respective wind deflector profile 6 is parallel to the rotor axis 3 running axis of rotation 7 pivotally mounted in the frame structure 5a, 5b, to change the position of the wind deflector 6 with loosened fixing elements.
  • the fixing elements 12 are loosened, it is possible to pivot the wind deflector profiles 6 in the frame structure 5a, 5b in order to change the position of the wind deflector profile 6 and thus the angle of attack a.
  • the axis of rotation 7 is formed in a radially inner area of the cage structure 4 .
  • FIGS. 8 and 9 show that changing the position of the wind deflectors 6 can change the angle of attack ⁇ and thus the deflection effect of the wind deflectors 6 with respect to the inflowing wind.
  • the position shown in FIG. 8 corresponds to an end position with a minimum angle of incidence ⁇ of approximately 22°.
  • the position shown in FIG. 9 corresponds to an intermediate position between the end position with a minimum angle of attack and a further end position with a maximum angle of attack a, the angle of attack in this intermediate position being approximately 35°.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

The present invention relates to a vertical wind turbine (1) for generating electrical energy. The wind turbine (1) comprises a plurality of wind-guiding profiles (6) which are arranged radially around the rotor shaft (3), the wind-guiding profiles (6) being used to deflect the inflowing wind in the direction of rotation of the rotor (2), wherein the respective wind-guiding profile (6) can be fixed in at least two different positions in the frame structure (5) in order to modify an angle of attack of the wind-guiding profiles (6).

Description

Vertikale Windenergieanlage mit Widerstandsläufer Vertical wind turbine with resistance rotor
B e s c h r e i b u n g Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine vertikale Windenergieanlage zur Produktion von elektrischer Energie. Bei der vertikalen Windenergieanlage handelt es sich um eine vertikale Windenergieanlage mit einem als Widerstandsläufer ausgebildeten Rotor, wobei die Rotorwelle des Rotors in vertikaler Richtung ausgerichtet ist und zum Antreiben eines Generators zwecks Erzeugung von elektrischer Energie dient. The present invention relates to a vertical wind turbine for the production of electrical energy. The vertical wind power plant is a vertical wind power plant with a rotor designed as a resistance rotor, with the rotor shaft of the rotor being aligned in the vertical direction and serving to drive a generator for the purpose of generating electrical energy.
Bei einer vertikalen Windenergieanlage der eingangs genannten Art ist die Drehbe- wegung des Rotors unabhängig von der Windrichtung. Sie benötigt somit keineIn a vertical wind energy installation of the type mentioned at the outset, the rotational movement of the rotor is independent of the wind direction. So you don't need any
Windrichtungsnachführung. Derartige vertikale Windenergieanlagen finden häufig Anwendung als Kleinwindenergieanlagen, die beispielsweise auf Hausdächern oder Firmendächern angebracht werden. Der Vorteil von vertikalen Windenergieanlagen ist, dass diese bereits bei geringen Windgeschwindigkeiten betrieben werden kön- nen und zudem eine Windnachführung aufgrund der vertikalen Rotorwelle nicht notwendig ist, wie dies bei horizontale Windkraftanlagen der Fall ist. wind direction tracking. Vertical wind turbines of this type are often used as small wind turbines, which are installed on house roofs or company roofs, for example. The advantage of vertical wind turbines is that they can be operated even at low wind speeds and wind tracking is not necessary due to the vertical rotor shaft, as is the case with horizontal wind turbines.
Eine Windenergieanlage, die die Merkmale des Oberbegriffs des PatentanspruchsA wind turbine having the features of the preamble of claim
1 aufweist, ist aus der EP 2 123 905 A1 bekannt. Die dort offenbarte Windenergieanlage weist einen als Widerstandsläufer ausgebildeten Rotor mit einer in vertikaler Richtung ausgebildeten Rotorwelle zum Antreiben eines Generators auf. Die Windenergieanlage weist eine den Rotor vollumfänglich umschließende, feststehende Käfigstruktur auf, wobei die Käfigstruktur eine Rahmenstruktur und mehrere in der Rahmenstruktur gelagerte Windleitprofile aufweist, wobei die Windleitprofile umlaufend um die Rotorwelle angeordnet sind. Die Windleitprofile dienen dem Umlenken des einströmenden Windes in Drehrichtung des Rotors und insbesondere auch der Kanalisierung des einströmenden Windes, indem die äquidistant angeordneten Windleitprofile paarweise jeweils eine Art Düse bzw. eine Art Trichter für den einströmenden Wind bilden. Dementsprechend sind die Windleitprofile in einem bestimmten Anstellwinkel zu der Rotorwelle bzw. dem Rotor angeordnet. 1 is known from EP 2 123 905 A1. The one revealed there Wind energy installation has a rotor designed as a resistance rotor with a rotor shaft designed in the vertical direction for driving a generator. The wind energy installation has a fixed cage structure that completely encloses the rotor, the cage structure having a frame structure and a plurality of wind deflection profiles mounted in the frame structure, the wind deflection profiles being arranged circumferentially around the rotor shaft. The wind deflectors are used to deflect the incoming wind in the direction of rotation of the rotor and in particular to channel the incoming wind by the equidistantly arranged wind deflectors in pairs forming a kind of nozzle or a kind of funnel for the incoming wind. Accordingly, the wind deflection profiles are arranged at a specific angle of attack to the rotor shaft or the rotor.
Es hat sich gezeigt, dass die Effizienz solcher vertikaler Windenergieanlagen stark von am Standort vorherrschenden Windbedingungen abhängt. Der Anstellwinkel, die Anordnung, Anzahl und Ausrichtung der Windleitprofile haben starken Einfluss auf die Effizienz. It has been shown that the efficiency of such vertical wind turbines depends heavily on the wind conditions prevailing at the location. The angle of attack, the arrangement, number and alignment of the wind deflectors have a strong influence on the efficiency.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine vertikale Windenergieanlage, die die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist, derart weiterzubilden, dass diese in besonders einfacher Art und Weise an die am Aufstellungsort der Windenergieanlage vorherrschenden Windbedingungen anpassbar ist und auch nachträglich angepasst werden kann. The object of the present invention is therefore to further develop a vertical wind turbine that has the features of the preamble of patent claim 1 in such a way that it can be adapted in a particularly simple manner to the wind conditions prevailing at the installation site of the wind turbine and can also be subsequently adapted.
Diese Aufgabe wird durch eine Windenergieanlage, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist, gelöst. This object is achieved by a wind energy plant that has the features of patent claim 1 .
Bei der erfindungsgemäßen Windenergieanlage ist vorgesehen, dass das jeweilige Windleitprofil in zumindest zwei unterschiedlichen Stellungen in der Rahmenstruktur fixierbar ist. Dadurch kann ein Anstellwinkel der Windleitprofile geändert werden. Die Windleitprofile sind dennoch in den unterschiedlichen Stellungen in der Rahmenstruktur fixiert, sodass die Käfigstruktur eine besonders hohe Stabilität aufweist und ein Verstellen der Windleitprofile aufgrund der Fixierung der Windleitprofile in der Rahmenstruktur im Betrieb der Windenergieanlage nicht möglich ist. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Windleitprofile während des Betriebs der Anlage nicht ständig in ihrer Ausrichtung bzw. Stellung nachgeregelt werden, sondern vielmehr die Windleitprofile in fest vorgegebenen Stellungen in der Rahmenstruktur fixiert werden können und dann während des Betriebs dauerhaft in dieser fixierten Stellung bleiben. Der Vorteil der Fixierung besteht darin, dass der Wartungsaufwand einer solchen vertikalen Windenergieanlage sehr viel geringer ist, als dies der Fall wäre, wenn die Windleitprofile ständig nachgeregelt werden könnten bzw. würden. Zudem ist ein besonders sicherer Betrieb gewährleistet, da ein ungewolltes Verstellen aufgrund der Fixierung nicht möglich ist. Ein ungewolltes Bewegen, Flattern oder dergleichen wird somit vermieden, was sich auch vorteilhaft auf die während des Betriebs entstehenden Geräusche auswirkt. In the wind energy installation according to the invention, it is provided that the respective wind deflector profile can be fixed in at least two different positions in the frame structure. As a result, an angle of attack of the wind deflector profiles can be changed. The wind deflectors are nevertheless fixed in the different positions in the frame structure, so that the cage structure has a particularly high level of stability and adjustment of the wind deflectors due to the fixing of the wind deflectors in the frame structure is not possible during operation of the wind turbine. In particular, it is provided that the orientation or position of the wind deflectors is not constantly readjusted during operation of the system, but rather the wind deflectors can be fixed in fixed positions in the frame structure and then remain permanently in this fixed position during operation. The advantage of the fixation is that the maintenance effort for such a vertical wind energy installation is very much lower than would be the case if the wind deflector profiles could or would be constantly readjusted. In addition, a particularly safe operation is guaranteed, since an unintentional adjustment is not possible due to the fixation. Unintentional movement, flapping or the like is thus avoided, which also has an advantageous effect on the noise generated during operation.
Der Vorteil der unterschiedlichen Stellungen besteht nun darin, dass die Windkraftanlage je nach Aufstellungsort und dort häufig vorherrschender Windrichtung in einfacher Weise angepasst werden kann, indem die Windleitprofile in der Stellung angeordnet und fixiert werden, in der die Windleitprofile die optimale bzw. möglichst optimale Stellung aufweisen. Dies kann beispielsweise beim Aufbau der Windenergieanlage vor Ort erfolgen. Die erfindungsgemäße Windenergieanlage hat den Vorteil, dass dieselben Teile der Windenergieanlage verwendet werden können und dennoch eine Anpassung an die am Aufstellungsort häufig vorherrschende Windrichtung und Windgeschwindigkeit vorgenommen werden kann. Dadurch werden die Kosten der Herstellung erheblich reduziert, da identische Teile verwendet werden können. Auch ist es möglich, die Windenergieanlage zunächst aufzustellen, die Windleitprofile in einer ersten Stellung zu fixieren und die Anlage zunächst in Betrieb zu nehmen. Sollte sich zeigen, dass die Windleitprofile nicht in der für diesen Standort bzw. die dort häufig vorherrschenden Windbedingungen optimalen Stellung befindlich sind, kann nachträglich eine Anpassung der Stellung der Windleitprofile vorgenommen werden, indem die Fixierung der Windleitprofile gelöst wird, die Windleitprofile in ihrer Stellung verändert werden und anschließend in der veränderten Stellung wieder fixiert werden. In gleicher Weise ist auch eine Anpassung der Windleitprofile möglich, wenn sich die an dem Aufstellungsort häufig vorherrschenden Windbedingungen verändert haben. Dabei ist es nicht notwendig, Teile der Windkraftanlage auszutauschen, sondern es ist lediglich notwendig, die Fixierung der Windleitprofile zu lösen, die Windleitprofile in ihrer Stellung zu verändern und anschließend wieder in der veränderten Stellung zu fixieren. The advantage of the different positions is that the wind turbine can be easily adjusted depending on the installation location and the wind direction that often prevails there, by arranging and fixing the wind deflectors in the position in which the wind deflectors have the best or best possible position . This can be done on site, for example, when assembling the wind energy installation. The wind power plant according to the invention has the advantage that the same parts of the wind power plant can be used and an adaptation to the wind direction and wind speed often prevailing at the installation site can nevertheless be carried out. This significantly reduces manufacturing costs because identical parts can be used. It is also possible to set up the wind energy installation first, to fix the wind deflector profiles in a first position and to put the installation into operation first. If it turns out that the wind deflectors are not in the optimum position for the location or the wind conditions that often prevail there, the position of the wind deflectors can be subsequently adjusted by loosening the fixation of the wind deflectors and changing the position of the wind deflectors and then fixed again in the changed position. In the same way, it is also possible to adjust the wind deflector profiles if they change frequently at the installation site prevailing wind conditions have changed. It is not necessary to replace parts of the wind turbine, but it is only necessary to loosen the fixing of the wind deflectors, to change the position of the wind deflectors and then to fix them again in the changed position.
Es hat sich gezeigt, dass die optimale Stellung und Anordnung der Windleitprofile stark abhängig sind von den am Standort der vertikalen Windenergieanlage häufig vorherrschenden Windgeschwindigkeit und Windrichtung. Bei relativ niedrigen Windgeschwindigkeiten ist beispielsweise ein anderer Anstellwinkel als bei höheren Windgeschwindigkeiten optimal. Zudem kann es sich als vorteilhaft erweisen, Windleitprofile, die auf einer dem Wind abgewandten Seite angeordnet sind, anders auszurichten als Windleitprofile, die dem einströmenden Wind zugewandt sind. Dies ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung. It has been shown that the optimal position and arrangement of the wind deflector profiles are highly dependent on the wind speed and wind direction that often prevail at the location of the vertical wind turbine. At relatively low wind speeds, for example, a different angle of attack is optimal than at higher wind speeds. In addition, it can prove to be advantageous to align wind deflection profiles that are arranged on a side facing away from the wind differently than wind deflection profiles that face the inflowing wind. This enables the solution according to the invention.
Die Windleitprofile dienen dem Umlenken des einströmenden Windes in Drehrichtung des Rotors und insbesondere auch der Kanalisierung des einströmenden Windes, indem Windleitprofile paarweise jeweils eine Art Düse bzw. eine Art Trichter für den einströmenden Wind bilden, wodurch die Windgeschwindigkeit und Kraft nach innen erhöht wird. The wind deflectors are used to deflect the incoming wind in the direction of rotation of the rotor and, in particular, to channel the incoming wind, in that pairs of wind deflectors form a kind of nozzle or a kind of funnel for the incoming wind, which increases the wind speed and force inwards.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Käfigstruktur den Rotor vollumfänglich umschließt. Dadurch ist die Stabilität der Käfigstruktur zusätzlich erhöht und versteift. It is considered particularly advantageous if the cage structure completely encloses the rotor. As a result, the stability of the cage structure is additionally increased and stiffened.
Es ist durchaus denkbar, dass die Käfigstruktur an einem feststehenden Standfuß der Windenergieanlage befestigt ist, wobei dieser Standfuß zudem der Lagerung der Rotorwelle dient. It is entirely conceivable for the cage structure to be attached to a fixed base of the wind energy installation, with this base also serving to support the rotor shaft.
Vorzugsweise ist die Rahmenstruktur feststehend und lediglich die Windleitprofile sind in Ihrer Stellung veränderbar. The frame structure is preferably fixed and only the wind deflector profiles can be changed in their position.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn das jeweiligen Windleitprofil mit einem oder mehreren lösbaren Fixierelementen in der Rahmenstruktur fixiert ist. It is considered particularly advantageous if the respective wind deflector with one or more releasable fixing elements is fixed in the frame structure.
Bei den Fixierelementen kann es sich beispielsweise um Schrauben, insbesondere um eine Schrauben-Mutter-Anordnung, Bolzen oder dergleichen handeln. The fixing elements can be, for example, screws, in particular a screw-nut arrangement, bolts or the like.
Bei den Fixierelementen zwecks Fixierung der Windleitprofile handelt es sich insbesondere um Fixierelemente, die einen Teilbereich des jeweiligen Windleitprofils und einen Teilbereich der Rahmenstruktur durchsetzen. Bei den Fixierelementen kann es sich beispielsweise um Schrauben, Schrauben-Mutter-Verbindungen, Bolzen, Einsteckstifte, Splinte oder Ähnliches handeln. The fixing elements for the purpose of fixing the wind deflector are, in particular, fixation elements which pass through a partial area of the respective wind deflector and a partial area of the frame structure. The fixing elements can be, for example, screws, screw-nut connections, bolts, push-in pins, cotter pins or the like.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn das jeweilige Windleitprofil um eine parallel zu der Rotorachse verlaufende Drehachse drehbar in der Rahmenstruktur gelagert ist, zur Veränderung der Stellung des Windleitprofils bei gelöstem Fixierelement bzw. gelösten Fixierelementen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Stellung des Windleitprofils in besonders einfacher Art und Weise geändert werden kann. Dazu ist es lediglich notwendig, die Fixierelemente bzw. das Fixierelement, welches das Windleitprofil in seiner Stellung in der Rahmenstruktur fixiert, zu lösen. Im Anschluss daran kann das Windleitprofil um die ebenfalls vertikal verlaufende Drehachse gedreht werden, wodurch ein Anstellwinkel des Windleitprofils geändert werden kann. Dadurch, dass das Windleitprofil um eine bezüglich der Rahmenstruktur feststehende Drehachse drehbar ist, ist das Verstellen des Windleitprofils besonders einfach und genau möglich, da das Windleitprofil dann nicht frei in der Rahmenstruktur verstellbar ist, sondern die Verstellbewegung des Windleitprofils durch die feststehende Drehachse beschränkt ist, sodass besonders einfach und genau die unterschiedlichen Stellungen angefahren werden können, in denen das Windleitprofil in der Rahmenstruktur fixiert werden kann. Die Drehachse ist vorzugsweise in einem radial inneren Bereich der Rahmenstruktur ausgebildet, sodass der Abstand zwischen der Drehachse und der Rotorwelle bzw. der Rotorachse gering ist und beim Verstellen sich der Abstand nicht oder nur wenig verändert. Dadurch ist sichergestellt, dass das dem Rotor benachbarte Ende des Windleitprofils möglichst nahe an dem Rotor verbleibt, auch wenn das Windleitprofil in seiner Stellung verändert wird. Dadurch wird eine optimale Umleitung des auf das Windleitprofil einströmenden Windes in Richtung des Rotors bewirkt. Ein Strömungsabriss, beispielsweise durch Vergrößerung des Abstands des dem Rotor zugewandten Endes des Windleitprofils zu dem Rotor, der zu einem Strömungsabriss führen könnte, wird durch die Ausbildung der Drehachse in einem radial inneren Bereich, vorzugsweise in einem an den Rotor angrenzenden Bereich der Rahmenstruktur vermieden. Vorzugsweis beträgt der Abstand der Drehachse des Windleitprofils von der Rotorachse weniger als die Hälfte des arithmetischen Mittels eines Innenradius der Rahmenstruktur und eines Außenradius der Rahmenstruktur, besonders bevorzugt weniger als ein Viertel. It is considered particularly advantageous if the respective wind deflector profile is mounted in the frame structure such that it can rotate about an axis of rotation running parallel to the rotor axis, in order to change the position of the wind deflector profile when the fixing element or fixing elements are loosened. This embodiment has the advantage that the position of the wind deflector profile can be changed in a particularly simple manner. For this it is only necessary to loosen the fixing elements or the fixing element which fixes the wind deflector in its position in the frame structure. The wind deflector can then be rotated about the axis of rotation, which also runs vertically, as a result of which an angle of attack of the wind deflector can be changed. Because the wind deflector can be rotated about an axis of rotation that is fixed with respect to the frame structure, the adjustment of the wind deflector is particularly easy and precise, since the wind deflector is then not freely adjustable in the frame structure, but the adjustment movement of the wind deflector is limited by the fixed axis of rotation. so that the different positions in which the wind deflector profile can be fixed in the frame structure can be approached particularly easily and precisely. The axis of rotation is preferably formed in a radially inner area of the frame structure, so that the distance between the axis of rotation and the rotor shaft or the rotor axis is small and the distance does not change or changes only slightly during adjustment. This ensures that the end of the wind deflector profile that is adjacent to the rotor remains as close as possible to the rotor, even if the wind deflector profile is in his position is changed. This results in an optimal deflection of the wind flowing onto the wind deflector in the direction of the rotor. A stall, for example by increasing the distance between the end of the wind deflector profile facing the rotor and the rotor, which could lead to a stall, is avoided by designing the axis of rotation in a radially inner area, preferably in an area of the frame structure adjacent to the rotor. The distance between the axis of rotation of the wind deflection profile and the rotor axis is preferably less than half the arithmetic mean of an inner radius of the frame structure and an outer radius of the frame structure, particularly preferably less than a quarter.
Vorzugsweise weist die Rahmenstruktur ein in vertikaler Richtung oberes Rahmenoberteil und ein in vertikaler Richtung unteres Rahmenunterteil auf, wobei die Windleitprofile zwischen dem Rahmenoberteil und dem Rahmenunterteil angeordnet und in diesen fixiert sind. Dadurch ist die Montage besonders einfach und die Käfigstruktur weist dennoch eine hohe Eigenstabilität bzw. Steifigkeit auf. The frame structure preferably has an upper frame part in the vertical direction and a lower frame part in the vertical direction, the wind deflector profiles being arranged between the upper frame part and the lower frame part and being fixed in them. This makes assembly particularly easy and the cage structure nevertheless has a high degree of inherent stability and rigidity.
In diesem Zusammenhang wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn zwischen dem Rahmenoberteil und dem Rahmenunterteil abgesehen von den Windleitprofilen keine weiteren, das Rahmenoberteil und das Rahmenunterteil gegeneinander abstützende Elemente angeordnet sind. Dadurch weist die Käfigstruktur ein besonders geringes Eigengewicht auf und zudem wird möglichst viel Wind in Richtung des Rotors durch die Windleitprofile umgeleitet und nicht etwa durch Stützelemente oder dergleichen abgelenkt und/oder abgeschirmt. In this context, it is considered to be particularly advantageous if, apart from the wind deflector profiles, no further elements supporting the upper frame part and the lower frame part against one another are arranged between the upper frame part and the lower frame part. As a result, the cage structure has a particularly low intrinsic weight and, in addition, as much wind as possible is diverted in the direction of the rotor by the wind deflector profiles and is not deflected and/or shielded by support elements or the like.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Rahmenstruktur und das jeweilige Windleitprofil in einem Überlappungsbereich überlappend angeordnet sind, wobei die Rahmenstruktur ein Lochmuster und/oder das jeweilige Windleitprofil ein Lochmuster aufweisen, wobei in den unterschiedlichen Stellungen der Windleitprofile die Fixierelemente in unterschiedlichen Löchern des Lochmusters angeordnet sind, insbesondere in unterschiedlichen Lochpaaren der überlappenden Lochmuster angeordnet sind. Die Verwendung von Lochmustern bzw. eines Lochmusters ist eine besonders einfache und sichere Lösung, um eine Fixierung der Windleitprofile in der Rahmenstruktur in festgelegten unterschiedlichen Stellungen zu ermöglichen. Dabei wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn Fixierelemente in der jeweiligen Stellung überlappend angeordnete Löcher durchsetzen. It is considered particularly advantageous if the frame structure and the respective wind deflector profile are arranged so that they overlap in an overlapping area, with the frame structure having a hole pattern and/or the respective wind deflector profile having a hole pattern, with the fixing elements in different holes of the hole pattern in the different positions of the wind deflector profiles are arranged, in particular are arranged in different hole pairs of the overlapping hole pattern. The use of hole patterns or a hole pattern is a particularly simple and safe solution to enable the wind deflector profiles to be fixed in the frame structure in different, fixed positions. It is considered to be particularly advantageous if fixing elements pass through holes arranged in an overlapping manner in the respective position.
Insbesondere bei Windleitprofilen, die um eine parallel zu der Rotorachse verlaufende Drehachse schwenkbar in der Rahmenstruktur gelagert sind, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Löcher des Lochmusters entlang eines Kreisbogens angeordnet sind. Dadurch ist sichergestellt, dass beispielsweise bei einem in dem Kreisbogen ausgebildeten Lochmuster, bei einem Verschwenken des Windleitprofils ein Loch des Windleitprofils entlang des kreisbogenförmigen Lochmusters der Rahmenstruktur verschwenkt wird, sodass bei einem Verschwenken das Loch des Windleitprofils mit den Löchern des kreisbogenförmigen Lochmusters zur Überlappung kommt. Ist die gewünschte Winkelstellung erreicht, kann dann ein Fixierelement in die überlappenden Löcher eingebracht und auf diese Weise das Windleitprofil in der entsprechenden Stellung fixiert werden. Particularly in the case of wind deflector profiles, which are mounted in the frame structure so as to be pivotable about an axis of rotation running parallel to the rotor axis, it is considered advantageous if the holes of the hole pattern are arranged along a circular arc. This ensures that, for example with a hole pattern formed in the circular arc, when the wind deflector is pivoted, a hole in the wind deflector is pivoted along the circular hole pattern of the frame structure, so that when pivoting, the hole in the wind deflector overlaps with the holes in the circular hole pattern. Once the desired angular position has been reached, a fixing element can then be introduced into the overlapping holes and in this way the wind deflector profile can be fixed in the corresponding position.
Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Anzahl der möglichen Stellungen des Windleitprofils endlich ist, somit nur bestimmte Winkelstellungen möglich sind, in denen das Windleitprofil in der Rahmenstruktur fixiert werden kann. Dies erhöht wiederum die Stabilität und ein etwaiger Wartungsaufwand sowie eine Ausfallwahrscheinlichkeit wird aufgrund der geringen Komplexität vermieden. Bevorzugt sind 5 bis 10 unterschiedliche Stellungen je Windleitprofil vorgesehen. It is considered particularly advantageous if the number of possible positions of the wind deflector is finite, so only certain angular positions are possible in which the wind deflector can be fixed in the frame structure. This in turn increases the stability and any maintenance effort as well as a probability of failure is avoided due to the low complexity. 5 to 10 different positions are preferably provided for each wind deflector.
Um eine besonders hohe Laufruhe und niedrige Geräuschemission zu erreichen, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn eine Anzahl der Windleitprofile ungleich einer Anzahl von Rotorflügeln des Rotors ist. Insbesondere ist die Anzahl der Windleitprofile kleiner als die Anzahl der Rotorflügel des Rotors. Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Anzahl der Rotorflügel kein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der Windleitprofile ist. Ferner wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Anzahl der Windleitprofile kein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der Rotorflügel ist. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn das jeweilige Windleitprofil in einer ersten Endstellung fixierbar ist, wobei ein Anstellwinkel in dieser ersten Endstellung einem maximalen Anstellwinkel entspricht, und das jeweilige Windleitprofil in einer zweiten Endstellung fixierbar ist, wobei der Anstellwinkel in dieser zweiten Endstellung einem minimalen Anstellwinkel entspricht, wobei eine Winkeldifferenz des Anstellwinkels in der ersten Endstellung und des Anstellwinkels in der zweiten Endstellung zwischen 10° und 50° beträgt. In order to achieve particularly smooth running and low noise emissions, it is considered advantageous if the number of wind deflection profiles is unequal to the number of rotor blades of the rotor. In particular, the number of wind deflection profiles is smaller than the number of rotor blades of the rotor. It is considered particularly advantageous if the number of rotor blades is not an integral multiple of the number of wind deflector profiles. Furthermore, it is considered particularly advantageous if the number of wind deflector profiles is not an integral multiple of the number of rotor blades. It is considered particularly advantageous if the respective wind deflector profile can be fixed in a first end position, with an angle of attack in this first end position corresponding to a maximum angle of attack, and the respective wind deflector profile can be fixed in a second end position, with the angle of attack in this second end position being a minimum Corresponds to the angle of attack, with an angular difference between the angle of attack in the first end position and the angle of attack in the second end position being between 10° and 50°.
Vorliegend wird unter dem Begriff „Anstellwinkel“ im Zusammenhang mit den Windleitprofilen insbesondere der Winkel verstanden, den das Windleitprofil mit einer in einer von einer Rotationsachse des Rotors radialer Richtung verlaufenden Gerade einschließt. Der Anstellwinkel ist dabei insbesondere der Winkel, den eine Gerade, die in einem senkrecht zu der Rotationsachse verlaufenden Querschnitt des Windleitprofils durch den radial äußersten Punkt und den radial innersten Punkt des Windleitprofils verläuft, mit einer von der Rotationsachse des Rotors in radialer Richtung und durch den radial innersten Punkt des Windleitprofils verlaufenden Geraden einschließt. In the present case, the term “angle of attack” in connection with the wind deflectors is understood to mean in particular the angle that the wind deflectors enclose with a straight line running in a radial direction from a rotational axis of the rotor. The angle of attack is in particular the angle that a straight line, which runs in a cross section of the wind deflector profile running perpendicular to the axis of rotation, through the radially outermost point and the radially innermost point of the wind deflector profile, with a radial direction from the axis of rotation of the rotor and through the radially innermost point of the wind deflector extending straight includes.
Vorzugsweise sind die Windleitprofile äquidistant um die Rotorachse um laufend angeordnet. The wind deflection profiles are preferably arranged equidistantly around the rotor axis.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Windleitprofile einen kreisbogenförmigen Querschnitt aufweisen. It is considered particularly advantageous if the wind deflector profiles have a cross section in the shape of a circular arc.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Rotor als Savonius-Rotor ausgebildet. In a particularly preferred embodiment, the rotor is designed as a Savonius rotor.
Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Windleitprofile als Gleichteile ausgebildet sind. Dadurch wird der Fertigungsaufwand besonders gering gehalten und zudem ein Austausch eines defekten Windleitprofils erleichtert. Ersatzteilvorhaltung ist ebenfalls besonders günstig möglich. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Windleitprofile aus Metall gefertigt sind. Insbesondere handelt es sich bei den Windleitprofilen um Blechteile. Ferner wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Rahmenstruktur und/oder zumindest das Rahmenunterteil und das Rahmenoberteil aus Metall, insbesondere aus Blech, gefertigt sind. Dabei ist es durchaus denkbar, dass die Metallteile, bei denen es sich auch um Metalllegierungs-Teile handeln kann, beschichtet sind und/oder eloxiert sind. It is considered particularly advantageous if the wind deflector profiles are designed as identical parts. This keeps the manufacturing effort particularly low and also makes it easier to replace a defective wind deflector profile. Spare parts can also be kept available at particularly low cost. It is considered particularly advantageous if the wind deflector profiles are made of metal. In particular, the wind deflectors are sheet metal parts. Furthermore, it is considered particularly advantageous if the frame structure and/or at least the lower frame part and the upper frame part are made of metal, in particular sheet metal. It is quite conceivable that the metal parts, which can also be metal alloy parts, are coated and/or anodized.
Vorzugsweise beträgt eine Blechdicke der aus einem Blech gefertigten Komponenten der Windenergieanlage, insbesondere eine Blechdicke der Windleitprofile und/oder des Rahmenoberteils und/oder des Rahmenunterteils, 2 mm bis 5 mm, insbesondere 2,5 mm bis 3,5 mm, besonders bevorzugt 3 mm. Preferably, a sheet metal thickness of the components of the wind energy plant made from sheet metal, in particular a sheet metal thickness of the wind deflector profiles and/or the upper frame part and/or the lower frame part, is 2 mm to 5 mm, in particular 2.5 mm to 3.5 mm, particularly preferably 3 mm .
Eine vertikale Ausdehnung des Rotors und/oder der Käfigstruktur beträgt vorzugsweise zwischen 1 m und 4 m, besonders bevorzugt zwischen 1 ,5 m und 2,5 m. Ein Durchmesser der Käfigstruktur beträgt vorzugsweise 2 m bis 3 m. A vertical extension of the rotor and/or the cage structure is preferably between 1 m and 4 m, particularly preferably between 1.5 m and 2.5 m. A diameter of the cage structure is preferably 2 m to 3 m.
Es hat sich gezeigt, dass ein besonders hoher Wirkungsgrad erreicht werden kann, wenn ein Verhältnis von Innendurchmesser der Käfigstruktur zu Außendurchmesser der Käfigstruktur von 1 ,5 zu 3 bis 2,5 zu 3, insbesondere 2 zu 3, beträgt. It has been shown that a particularly high level of efficiency can be achieved if the ratio of the inner diameter of the cage structure to the outer diameter of the cage structure is from 1.5:3 to 2.5:3, in particular 2:3.
Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn das Rahmenoberteil und/oder das Rahmenunterteil eben ausgebildet sind. It has also proven to be advantageous if the upper frame part and/or the lower frame part are flat.
Hinsichtlich einer besonders einfachen Fertigung, hohen Stabilität und einfachen Fixierung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das jeweilige Windleitprofil einen Fixierabschnitt in Form einer Abkantung, vorzugsweise horizontal verlaufenden Abkantung, aufweist. With regard to particularly simple production, high stability and simple fixing, it has proven to be advantageous if the respective wind deflector profile has a fixing section in the form of a fold, preferably a horizontal fold.
Es hat sich ferner als vorteilhaft hinsichtlich einer hohen Stabilität und dennoch einfachen Lösung der Fixierung erwiesen, wenn die Windleitprofile jeweils an drei Fixierpunkten im Rahmenoberteil und an drei Fixierpunkten im Rahmenunterteil fixiert sind. It has also proven to be advantageous in terms of high stability and yet simple solution of the fixation when the wind deflectors each on three Fixing points are fixed in the upper part of the frame and at three fixing points in the lower part of the frame.
Vorzugsweise sind die Windleitprofile rotationssymmetrisch um den Rotor angeordnet. The wind deflection profiles are preferably arranged rotationally symmetrically around the rotor.
Es ist aber auch durchaus denkbar, insbesondere wenn es eine häufig vorherrschende Windrichtung an dem Aufstellort gibt, wenn die Windleitprofile nicht rotationssymmetrisch um den Rotor angeordnet sind, sondern die Anstellwinkel der dem Wind zugewandten Seite der Käfigstruktur angeordneten Windleitprofile sich von den Anstellwinkeln der Windleitprofile auf einer dem Wind abgewandten Seite der Käfigstruktur unterscheiden. However, it is also entirely conceivable, particularly if there is a frequently prevailing wind direction at the installation site, if the wind deflectors are not arranged rotationally symmetrically around the rotor, but instead the angles of attack of the wind deflectors arranged on the side of the cage structure facing the wind differ from the angles of attack of the wind deflectors on one distinguish the leeward side of the cage structure.
Vorzugsweise weist die Käfigstruktur eine zylindrische Außenkontur auf. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn auch der Rotor eine zylindrische Außenkontur aufweist. Der Rotor und die Käfigstruktur sind vorzugsweise konzentrisch angeordnet. The cage structure preferably has a cylindrical outer contour. It is considered particularly advantageous if the rotor also has a cylindrical outer contour. The rotor and cage structure are preferably arranged concentrically.
Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn die Windleitprofile und/oder der Rotor, insbesondere die Rotorflügel, eine Oberflächenstrukturierung aufweisen. It is considered advantageous if the wind deflector profiles and/or the rotor, in particular the rotor blades, have a surface structure.
Vorzugsweise sind Rotorflügel des Rotors bezüglich der Vertikalen geneigt ausgebildet. Insbesondere bei geneigten Rotorflügeln wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Rotor und/oder die Käfigstruktur oben und/oder unten Durchgangsöffnung zum Ausleiten des Windes in der vertikalen Richtung bzw. entgegen der vertikalen Richtung aufweist. Rotor blades of the rotor are preferably designed to be inclined with respect to the vertical. In the case of inclined rotor blades in particular, it is considered advantageous if the rotor and/or the cage structure has through-openings at the top and/or bottom for deflecting the wind in the vertical direction or counter to the vertical direction.
Vorzugsweise sind die Windleitprofile zu der vertikaler Richtung bzw. Vertikalen geneigt ausgebildet. Vorzugsweise verlaufen die Windleitprofile bei einer solchen Ausführungsform in einem Winkel von 5° bis 10° von unten nach oben schräg aufsteigend. Insofern ist das jeweilige Windleitprofile in einem Winkel von 5° bis 10° geneigt zu der vertikalen Richtung ausgebildet. Dies begünstigt die Durchströmung des Systems. The wind deflector profiles are preferably designed to be inclined relative to the vertical direction or the vertical. In such an embodiment, the wind deflector profiles preferably run at an angle of 5° to 10° from the bottom upwards at an angle. In this respect, the respective wind deflector profile is designed inclined at an angle of 5° to 10° to the vertical direction. This favors the flow of the system.
Vorzugweise sind die Windleitprofile und die Rotorflügel um denselben Winkel zu der vertikalen Richtung geneigt, wodurch die laminare Durchströmung des Systems begünstigt wird. The wind deflector profiles and the rotor blades are preferably inclined at the same angle to the vertical direction, as a result of which the laminar flow through the system is promoted.
Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn an einem oberen Ende des Rotors eine Rotorkugel drehfest mit dem Rotor verbunden ist. Dadurch wird eine den Luftstrom begünstigende Sogwirkung erreicht und dadurch der Luftaustritt nach Außen begünstigt, sodass ein Aufstauen der Luft vermieden wird. It is considered advantageous if a rotor ball is connected to the rotor in a rotationally fixed manner at an upper end of the rotor. This achieves a suction effect that promotes the air flow and thus promotes the escape of air to the outside, so that the air is prevented from accumulating.
In den nachfolgenden Figuren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne auf dieses beschränkt zu sein. Es zeigen: The invention is explained in more detail in the following figures using an exemplary embodiment, without being restricted to this. Show it:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße vertikale Windenergieanlage in einer perspektivischen Ansicht, 1 shows a vertical wind turbine according to the invention in a perspective view,
Fig. 2 eine Anordnung eines Rotors und einer Käfigstruktur der vertikale Windenergieanlage gemäß Fig. 1 in einer Schnittansicht gemäß der Linie A-A in Fig. 3, Fig. 2 shows an arrangement of a rotor and a cage structure of the vertical wind turbine according to Fig. 1 in a sectional view along line A-A in Fig. 3,
Fig. 3 die Anordnung gemäß Fig. 2 in einer Ansicht gemäß dem Pfeil III in Fig. 2, 3 shows the arrangement according to FIG. 2 in a view according to the arrow III in FIG. 2,
Fig. 4 ein Teilbereich der Fig. 2 in einer vergrößerten Darstellung, FIG. 4 shows a partial area of FIG. 2 in an enlarged representation,
Fig. 5 die Anordnung gemäß Fig. 2 in einer perspektivischen Ansicht, 5 shows the arrangement according to FIG. 2 in a perspective view,
Fig. 6 eine Käfigstruktur der Anordnung gemäß Fig. 2 in einer perspektivischen Ansicht, 6 shows a cage structure of the arrangement according to FIG. 2 in a perspective view,
Fig. 7 ein Teilbereich der Fig. 6 in einer vergrößerten Darstellung, Fig. 8 die Käfigstruktur gemäß Fig. 4 in einer Schnittansicht mit Windleitprofilen in einer ersten Winkelstellung, FIG. 7 shows a partial area of FIG. 6 in an enlarged representation, 8 shows the cage structure according to FIG. 4 in a sectional view with wind deflector profiles in a first angular position,
Fig. 9 die Käfigstruktur gemäß Fig. 5 in einer Schnittansicht mit Windleitprofilen in einer zweiten Winkelstellung. 9 shows the cage structure according to FIG. 5 in a sectional view with wind deflection profiles in a second angular position.
Die Fig. 1 bis 9 zeigen eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen vertikalen Windenergieanlage 1 bzw. Windkraftanlage, wobei diese Windenergieanlage 1 einen als Widerstandsläufer ausgebildeten Rotor 2 mit einer in vertikaler Richtung Z ausgebildeten Rotorwelle 3 aufweist, wobei diese Rotorwelle 3 dem Antreiben eines nicht näher dargestellten Generators dient. Die Windenergieanlage 1 weist eine den Rotor 2 vollumfänglich umschließende, feststehende Käfigstruktur 4 auf, wobei die Käfigstruktur 4 eine Rahmenstruktur 5a, 5b mit einem kreisringförmigen Rahmenoberteil 5a und einem in vertikaler Richtung Z beabstandeten, ebenfalls kreisförmigem Rahmenunterteil 5b aufweist. Das Rahmenunterteil 5b ist mit einer Trägerstruktur 11 verbunden, wobei diese Trägerstruktur 11 zudem der Lagerung der Rotorwelle 3 des Rotors 2 dient. 1 to 9 show an embodiment of a vertical wind turbine 1 or wind turbine according to the invention, this wind turbine 1 having a rotor 2 designed as a resistance rotor with a rotor shaft 3 designed in the vertical direction Z, with this rotor shaft 3 driving a generator (not shown in detail). serves. The wind energy installation 1 has a fixed cage structure 4 that completely encloses the rotor 2, the cage structure 4 having a frame structure 5a, 5b with an annular upper frame part 5a and a likewise circular lower frame part 5b spaced apart in the vertical direction Z. The lower frame part 5b is connected to a support structure 11, this support structure 11 also serving to support the rotor shaft 3 of the rotor 2.
Die Käfigstruktur 4 weist acht in der Rahmenstruktur 5a, 5b gelagerte Windleitprofile 6 auf, wobei die Windleitprofile 6 äquidistant um die Rotorwelle 3 umlaufend angeordnet sind. Die Windleitprofile 6 dienen dem Umlenken des einströmenden Windes in Drehrichtung des Rotors 2. Der Rotor 2 weist wiederum neun Rotorflügel 10 auf, die vorliegend im Querschnitt kreisbogenförmig gekrümmt ausgebildet und bezüglich der Vertikalen Z geneigt sind. Die Windleitprofile 6 sind ebenfalls im Querschnitt kreisbogenförmig gekrümmt, wobei die Windleitprofile 6 und die Rotorflügel 10 entgegengesetzt gekrümmt sind. Im Gegensatz zu den Rotorflügeln 10 sind die Windleitprofile 6 nicht zu der Vertikalen Richtung Z geneigt sondern erstrecken sich parallel zu dieser, d.h. die Hauptflächen, die dem Umlenken des Windes dienen, verlaufen parallel zu der Z-Richtung. The cage structure 4 has eight wind deflection profiles 6 mounted in the frame structure 5a, 5b, the wind deflection profiles 6 being arranged equidistantly around the rotor shaft 3. The wind deflector profiles 6 are used to deflect the incoming wind in the direction of rotation of the rotor 2. The rotor 2 in turn has nine rotor blades 10, which in the present case are curved in the shape of a circular arc and are inclined with respect to the vertical Z. The wind deflectors 6 are also curved in the shape of a circular arc in cross section, with the wind deflectors 6 and the rotor blades 10 being curved in opposite directions. In contrast to the rotor blades 10, the wind deflection profiles 6 are not inclined to the vertical direction Z but extend parallel to it, i.e. the main surfaces, which serve to deflect the wind, run parallel to the Z-direction.
Das jeweilige Windleitprofil 6 ist vorliegend in mehreren Stellungen in der Rahmenstruktur 5a, 5b fixierbar, zur Veränderung eines Anstellwinkels a der Windleitprofile 6. Der Anstellwinkel a ist vorliegend der Winkel, den das Windleitprofil 6 mit einer von einer Rotationsachse 16 des Rotors 2 in radialer Richtung verlaufenden Gerade 14 einschließt mit einer Profilsehne des Windleitprofils einschließt, wie dies in den Figuren 8 und 9 gezeigt ist. Die in radialer Richtung verlaufende Gerade 14 verläuft dabei durch den radial innersten Punkt des Windleitprofils 6 und die Profilsehne ist durch eine durch den radial innersten Punkt des Windleitprofils 6 und den radial äußersten Punkt des Windleitprofils 6 verlaufenden Gerade 15 kenntlich gemacht. Der Anstellwinkel a ist dabei der Winkel, den die Gerade 14 und die Gerade 15 einschließen. Um die Windleitprofile 6 in den unterschiedlichen Stellungen in der Rahmenstruktur 5a, 5b zu fixieren, weisen das Rahmenoberteil 5a und das Rahmenunterteil 5b in einem Überlappungsbereich mit dem Windleitprofil 6 jeweils Lochmuster 8 mit mehreren Löchern 9 auf, wobei die Löcher 9 des jeweiligen Lochmusters 8 entlang eines Kreisbogens angeordnet sind. Vier der acht Windleitprofile 6 sind in sieben unterschiedlichen Stellungen in der Rahmenstruktur 5a, 5b fixierbar und die anderen vier der acht Windleitprofile 6 sind in sieben unterschiedlichen Stellungen in der Rahmenstruktur 5a, 5b fixierbar. Dementsprechend weisen die entsprechenden Lochmuster 8 sieben Löcher 9 bzw. neun Löcher 9 auf. The respective wind deflector 6 is present in several positions in the Frame structure 5a, 5b can be fixed, for changing an angle of attack a of the wind deflector profile 6. The angle of attack a is in the present case the angle which the wind deflector profile 6 encloses with a straight line 14 running in the radial direction from a rotational axis 16 of the rotor 2 with a profile chord of the wind deflector profile, as shown in Figures 8 and 9. The straight line 14 running in the radial direction runs through the radially innermost point of the wind deflector 6 and the profile chord is identified by a straight line 15 running through the radially innermost point of the wind deflector 6 and the radially outermost point of the wind deflector 6 . The angle of attack α is the angle that the straight line 14 and the straight line 15 enclose. In order to fix the wind deflector profiles 6 in the different positions in the frame structure 5a, 5b, the upper frame part 5a and the frame lower part 5b each have a hole pattern 8 with a plurality of holes 9 in an overlapping area with the wind deflector profile 6, with the holes 9 along the respective hole pattern 8 are arranged in an arc of a circle. Four of the eight wind deflectors 6 can be fixed in seven different positions in the frame structure 5a, 5b and the other four of the eight wind deflectors 6 can be fixed in seven different positions in the frame structure 5a, 5b. Correspondingly, the corresponding hole pattern 8 has seven holes 9 and nine holes 9, respectively.
Das jeweilige Windleitprofil 6 weist einen ersten Fixierabschnitt 13 auf, der mit dem Rahmenoberteil 5a überlappt und einen zweiten Fixierabschnitt auf, der mit dem Rahmenunterteil 5b überlappt. Der jeweilige Fixierabschnitt 13 ist als Abkantung ausgebildet und weist vorliegend zwei Löcher 9 auf, wobei das jeweilige Loch 9 mit den Löchern 9 der Lochmuster 8 zur Überlappung gebracht werden kann. Je nachdem, mit welchem Loch 9 des Lochmusters 8 das Loch 9 des Fixierabschnitts 13 überlappt, befindet sich das Windleitprofil 6 in einer bestimmten Stellung, in der eine Fixierung des Windleitprofils 6 möglich ist. In die in der jeweiligen Stellung überlappenden Löcher 9 kann ein Fixierelement 12, beispielsweise ein Bolzen oder eine Schrauben-Mutter-Anordnung oder dergleichen, eingebracht werden, um das Windleitprofil 6 in der entsprechenden Stellung in der Rahmenstruktur 5a, 5b zu fixieren. The respective wind guide profile 6 has a first fixing section 13 which overlaps with the upper frame part 5a and a second fixing section which overlaps with the lower frame part 5b. The respective fixing section 13 is designed as a bevel and has two holes 9 in the present case, it being possible for the respective hole 9 to overlap with the holes 9 of the hole pattern 8 . Depending on which hole 9 of the hole pattern 8 the hole 9 of the fixing section 13 overlaps with, the wind deflector 6 is in a specific position in which it is possible to fix the wind deflector 6 . A fixing element 12, for example a bolt or a screw-nut arrangement or the like, can be introduced into the overlapping holes 9 in the respective position in order to fix the wind deflector profile 6 in the corresponding position in the frame structure 5a, 5b.
Vorliegend ist das jeweilige Windleitprofil 6 um eine parallel zu der Rotorachse 3 verlaufende Drehachse 7 schwenkbar in der Rahmenstruktur 5a, 5b gelagert, zur Veränderung der Stellung des Windleitprofils 6 bei gelösten Fixierelementen. Bei gelösten Fixierelementen 12 ist insofern ein Verschwenken der Windleitprofile 6 in der Rahmenstruktur 5a, 5b möglich zur Veränderung der Stellung des Windleitpro- fils 6 und somit des Anstellwinkels a. Vorliegend ist die Drehachse 7 in einem radial inneren Bereich der Käfigstruktur 4 ausgebildet. In the present case, the respective wind deflector profile 6 is parallel to the rotor axis 3 running axis of rotation 7 pivotally mounted in the frame structure 5a, 5b, to change the position of the wind deflector 6 with loosened fixing elements. When the fixing elements 12 are loosened, it is possible to pivot the wind deflector profiles 6 in the frame structure 5a, 5b in order to change the position of the wind deflector profile 6 and thus the angle of attack a. In the present case, the axis of rotation 7 is formed in a radially inner area of the cage structure 4 .
Insbesondere einem Vergleich der Fig. 8 und 9 ist zu entnehmen, dass durch Veränderung der Stellung der Windleitprofile 6 der Anstellwinkel a und somit die Um- lenkwirkung der Windleitprofile 6 bezüglich des einströmenden Windes verändert werden kann. Die in der Fig. 8 gezeigte Stellung entspricht dabei einer Endstellung mit minimalem Anstellwinkel a von etwa 22°. Die in der Fig. 9 gezeigte Stellung entspricht dabei einer Zwischenstellung zwischen der Endstellung mit minimalem Anstellwinkel und einer weiteren Endstellung mit einem maximalen Anstellwinkel a, wobei der Anstellwinkel in dieser Zwischenstellung etwa 35° beträgt. In particular, a comparison of FIGS. 8 and 9 shows that changing the position of the wind deflectors 6 can change the angle of attack α and thus the deflection effect of the wind deflectors 6 with respect to the inflowing wind. The position shown in FIG. 8 corresponds to an end position with a minimum angle of incidence α of approximately 22°. The position shown in FIG. 9 corresponds to an intermediate position between the end position with a minimum angle of attack and a further end position with a maximum angle of attack a, the angle of attack in this intermediate position being approximately 35°.
Bezugszeichenliste Reference List
1 Windenergieanlage 1 wind turbine
2 Rotor 2 rotors
3 Rotorwelle 3 rotor shaft
4 Käfigstruktur 4 cage structure
5a Rahmenoberteil 5a frame upper part
5b Rahmenunterteil 5b frame base
6 Windleitprofil 6 wind deflector
7 Drehachse 7 axis of rotation
8 Lochmuster 8 lace patterns
9 Loch 9 hole
10 Rotorflügel 10 rotor blades
11 Tragstruktur 11 supporting structure
12 Fixierelemente 12 fixing elements
13 Fixierabschnitt 13 fixing section
14 Gerade 14 Straight
15 Gerade 15 Straight
16 Rotationsachse 16 axis of rotation

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e P atentClaims
1 . Vertikale Windenergieanlage (1 ) aufweisend einen als Widerstandsläufer ausgebildeten Rotor (2) mit einer in vertikaler Richtung (Z) ausgebildeten Rotorwelle (3) zum Antreiben eines Generators, wobei die Windenergieanlage1 . Vertical wind energy installation (1) having a rotor (2) designed as a resistance rotor with a rotor shaft (3) designed in the vertical direction (Z) for driving a generator, the wind energy installation
(1 ) eine den Rotor (2) zumindest teilumfänglich umschließende, feststehende Käfigstruktur (4) aufweist, wobei die Käfigstruktur (4) eine Rahmenstruktur (5) und mehrere in der Rahmenstruktur (5) gelagerte Windleitprofile (6) aufweist, wobei die Windleitprofile (6) umlaufend um die Rotorwelle (3) angeordnet sind, wobei die Windleitprofile (6) dem Umlenken des einströmenden Windes in Drehrichtung des Rotors (2) dienen, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Windleitprofil (6) in zumindest zwei unterschiedlichen Stellungen in der Rahmenstruktur (5) fixierbar ist. (1) has a fixed cage structure (4) at least partially surrounding the circumference of the rotor (2), the cage structure (4) having a frame structure (5) and a plurality of wind deflection profiles (6) mounted in the frame structure (5), the wind deflection profiles ( 6) are arranged circumferentially around the rotor shaft (3), the wind deflection profiles (6) serving to deflect the incoming wind in the direction of rotation of the rotor (2), characterized in that the respective wind deflection profile (6) is in at least two different positions in the frame structure (5) is fixable.
2. Windenergieanlage nach Anspruch 1 , wobei die Käfigstruktur (4) den Rotor2. Wind power plant according to claim 1, wherein the cage structure (4) the rotor
(2) vollumfänglich umschließt. (2) completely encloses.
3. Windenergieanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei das jeweilige Windleitprofil (6) mit einem oder mehreren Fixierelementen (12) in der Rahmenstruktur (5) fixiert ist. 3. Wind power plant according to claim 1 or 2, wherein the respective wind guide profile (6) is fixed with one or more fixing elements (12) in the frame structure (5).
4. Windenergieanlage nach Anspruch 3, wobei es sich bei den Fixierelementen (12) um Schrauben, insbesondere um eine Schrauben-Mutter-Anordnung, handelt. 4. Wind power plant according to claim 3, wherein the fixing elements (12) are screws, in particular a screw-nut arrangement.
5. Windenergieanlage nach Anspruch 4, wobei das jeweilige Windleitprofil (4) um eine parallel zu der Rotorachse (3) verlaufende Drehachse (7) drehbar in der Rahmenstruktur (5) gelagert ist, zur Veränderung der Stellung des Windleitprofils (4) bei gelöstem Fixierelement (12) oder gelösten Fixierelementen 5. Wind energy installation according to claim 4, wherein the respective wind deflection profile (4) is mounted in the frame structure (5) so that it can rotate about an axis of rotation (7) running parallel to the rotor axis (3), in order to change the position of the wind deflection profile (4) when the fixing element is released (12) or loosened fixing elements
6. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Rahmenstruktur (5) ein in vertikaler Richtung (Z) oberes Rahmenoberteil und einen in vertikaler Richtung (Z) unteres Rahmenunterteil aufweist, wobei die Windleitprofile zwischen dem Rahmenoberteil und dem Rahmenunterteil angeordnet und in diesen fixiert sind. 6. Wind energy installation according to one of claims 1 to 5, wherein the frame structure (5) has an upper frame part in the vertical direction (Z) and a lower frame part in the vertical direction (Z), the wind deflector profiles being arranged between the frame upper part and the frame lower part and in these are fixed.
7. Windenergieanlage nach Anspruch 6, wobei zwischen dem Rahmenoberteil und dem Rahmenunterteil abgesehen von den Windleitprofilen (6) keine weiteren das Rahmenoberteil und das Rahmenunterteil gegeneinander abstützende Elemente angeordnet sind. 7. Wind power plant according to claim 6, wherein between the upper frame part and the lower frame part, apart from the wind deflector profiles (6), no further elements supporting the upper frame part and the lower frame part against one another are arranged.
8. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Rahmenstruktur (5) und das jeweilige Windleitprofil (6) in einem Überlappungsbereich überlappend angeordnet sind, wobei die Rahmenstruktur ein Lochmuster (8) und/oder das jeweilige Windleitprofil (6) ein Lochmuster aufweisen, wobei in den unterschiedlichen Stellungen der Windleitprofile (4) die Fixierelemente (12) in unterschiedlichen Löchern (9) des Lochmusters (8) angeordnet sind. 8. Wind power plant according to one of claims 1 to 7, wherein the frame structure (5) and the respective wind deflector (6) are arranged overlapping in an overlapping area, the frame structure having a hole pattern (8) and/or the respective wind deflecting profile (6) having a hole pattern have, wherein in the different positions of the wind deflector (4), the fixing elements (12) are arranged in different holes (9) of the hole pattern (8).
9. Windenergieanlage nach Anspruch 8, wobei die Löcher (9) des Lochmusters (8) entlang eines Kreisbogens angeordnet sind. 9. Wind power plant according to claim 8, wherein the holes (9) of the hole pattern (8) are arranged along an arc of a circle.
10. Windenergieanlage nach Anspruch 8 oder 9, wobei Fixierelemente (12) in der jeweiligen Stellung überlappend angeordnete Löcher (9) durchsetzen. 10. Wind power plant according to claim 8 or 9, wherein fixing elements (12) pass through overlapping holes (9) in the respective position.
11 . Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Anzahl der Windleitprofile (6) ungleich einer Anzahl von Rotorflügeln (10) des Rotors (2) ist, insbesondere eine Anzahl der Windleitprofile (6) kleiner ist als eine Anzahl von Rotorflügeln (10) des Rotors (2). 11 . Wind energy installation according to one of claims 1 to 10, wherein a number of wind deflection profiles (6) is unequal to a number of rotor blades (10) of the rotor (2), in particular a number of wind deflection profiles (6) is smaller than a number of rotor blades (10) of the rotor (2).
12. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei das jeweilige Windleitprofil (6) in einer ersten Endstellung fixierbar ist und in einer zweiten Endstellung fixierbar ist, wobei eine Winkeldifferenz eines Anstellwinkels (a) des Windleitprofils in der ersten Endstellung und des Anstellwinkels (a) in der zweiten Endstellung zwischen 10° und 50° beträgt. 12. Wind power plant according to one of claims 1 to 11, wherein the respective wind deflector (6) can be fixed in a first end position and in a second End position can be fixed, with an angular difference between an angle of attack (a) of the wind deflector in the first end position and the angle of attack (a) in the second end position is between 10° and 50°.
13. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Windleitprofile (6) äquidistant um die Rotorachse (3) angeordnet sind. 13. Wind power plant according to one of claims 1 to 12, wherein the wind guide profiles (6) are arranged equidistantly around the rotor axis (3).
14. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Windleitprofile (6) einen kreisbogenförmigen Querschnitt aufweisen. 14. Wind power plant according to one of claims 1 to 13, wherein the wind guide profiles (6) have a circular arc-shaped cross section.
15. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Windleitprofile (6) zu der vertikaler Richtung (Z) geneigt ausgebildet sind. 15. Wind power plant according to one of claims 1 to 14, wherein the wind deflector (6) to the vertical direction (Z) are formed inclined.
PCT/EP2022/071901 2021-08-10 2022-08-04 Vertical wind turbine having a resistance rotor WO2023016905A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021120793.2 2021-08-10
DE102021120793.2A DE102021120793A1 (en) 2021-08-10 2021-08-10 Vertical wind turbine with resistance rotor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023016905A1 true WO2023016905A1 (en) 2023-02-16

Family

ID=83113043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2022/071901 WO2023016905A1 (en) 2021-08-10 2022-08-04 Vertical wind turbine having a resistance rotor

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102021120793A1 (en)
WO (1) WO2023016905A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991019093A1 (en) * 1990-05-31 1991-12-12 Michael Valsamidis Wind turbine cross wind machine
EP2123905A1 (en) 2006-12-14 2009-11-25 Marcelo Ricardo Gornatti Wind collector device for power production
EP2423500A1 (en) * 2009-04-24 2012-02-29 Valeriy Petrovich Vigaev Wind energy installation
EP2604852A2 (en) * 2011-12-16 2013-06-19 Fung Gin Da Energy Science and Technology Co., Ltd Apparatus for generating electric power from wind energy
US20140023500A1 (en) * 2012-07-19 2014-01-23 Humberto Antonio RUBIO Vertical axis wind and hydraulic turbine with flow control

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB558929A (en) 1942-10-27 1944-01-27 Arthur Katz Wind turbine
KR101063775B1 (en) 2011-04-28 2011-09-19 주식회사지티에너지 Multipurpose rotation apparatus and generating system with multipurpose rotation apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991019093A1 (en) * 1990-05-31 1991-12-12 Michael Valsamidis Wind turbine cross wind machine
EP2123905A1 (en) 2006-12-14 2009-11-25 Marcelo Ricardo Gornatti Wind collector device for power production
EP2423500A1 (en) * 2009-04-24 2012-02-29 Valeriy Petrovich Vigaev Wind energy installation
EP2604852A2 (en) * 2011-12-16 2013-06-19 Fung Gin Da Energy Science and Technology Co., Ltd Apparatus for generating electric power from wind energy
US20140023500A1 (en) * 2012-07-19 2014-01-23 Humberto Antonio RUBIO Vertical axis wind and hydraulic turbine with flow control

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021120793A1 (en) 2023-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0364020B1 (en) Rotor for a wind motor
EP1255931B1 (en) Wind power installation with two rotors in tandem
WO2009036713A1 (en) Fluid energy plant, particularly wind power plant
EP1251306A2 (en) Divided frame for mounting the rotor of a wind turbine on a tower
WO2003060319A1 (en) Wind turbine blade root spacer for increasing the separation of the blade tip from the tower
EP2469078B1 (en) Wind energy hybrid rotor
WO2007134752A1 (en) Two-axle drive arrangement
WO2010045914A2 (en) Movable pitch drive
WO2010097204A2 (en) Water wheel
EP3677771A1 (en) Vertical wind turbine
DE10331682A1 (en) Wind power facility for generating current has rotors with a vertical axis of rotation and rotor blades distributed in a peripheral direction with equal gaps around a free cross-flow chamber
EP1387954B1 (en) Wind turbine comprising a vertical axis
WO2023016905A1 (en) Vertical wind turbine having a resistance rotor
EP3830410B1 (en) Wind power plant
WO2006108612A1 (en) Wind turbine
DE202016100140U1 (en) Wind turbine with wind catchers
WO2013190117A1 (en) Rotor for a vertical-axis wind turbine
EP4001635A1 (en) Wind turbine, rotor hub for a wind turbine and related rotor assembly
DE202020000307U1 (en) Vertical wind turbine
DE19807193C1 (en) Wind-powered energy generation plant
DE202022000033U1 (en) Vertical planes Wind turbine tower for power generation
DE10133456A1 (en) Wind wheel for a wind power facility, has wind wheel rotor on mast with a rotor shaft and rotor blades running in an axial direction, forming an increased resistance rotor and interlinking via endless feeder surfaces.
EP4112924A1 (en) Rotor for a wind turbine and method for operating a wind turbine
DE102019122567B4 (en) Vertical Axis Wind Turbine
WO2002095221A1 (en) Kinetic energy installation, in particular a wind energy installation

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22760953

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1