WO2023143958A1 - Wind power plant using wind gusts - Google Patents

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WO2023143958A1
WO2023143958A1 PCT/EP2023/050957 EP2023050957W WO2023143958A1 WO 2023143958 A1 WO2023143958 A1 WO 2023143958A1 EP 2023050957 W EP2023050957 W EP 2023050957W WO 2023143958 A1 WO2023143958 A1 WO 2023143958A1
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sail
movement
wind power
holder
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PCT/EP2023/050957
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Mathias John
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we4everyone GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D5/00Other wind motors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D5/00Other wind motors
    • F03D5/06Other wind motors the wind-engaging parts swinging to-and-fro and not rotating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/40Transmission of power
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/50Kinematic linkage, i.e. transmission of position
    • F05B2260/502Kinematic linkage, i.e. transmission of position involving springs

Definitions

  • the present invention relates to a wind turbine and a method for converting wind power into electrical energy.
  • Wind turbines convert wind power or energy provided by wind into another form of energy, usually electrical energy.
  • Known wind power plants are either based on wind turbines or use sails and/or kites to convert a continuous flow of air into electrical energy.
  • wind is a directed, stronger movement of air in the earth's atmosphere. Due to various physical effects, however, the air movement is not constant, but consists of phases with higher wind speeds (wind gusts) and lower wind speeds. According to the German Weather Service, the wind blows around 85 percent of the year in central European regions. About 50% of the wind gusts are stronger than the average wind speed. It is also known that buildings and trees increase the frequency and intensity of wind gusts.
  • the invention presented serves to convert wind power, in particular power provided by wind gusts, into electrical energy.
  • a wind turbine for converting wind power into electrical energy comprises a holder, a sail, in particular from the group of downwind sails with a bulbous profile, preferably a spinnaker, a first generator, a second generator, a first connection means, a second connection means and a holding means.
  • the sail is rotatably held on the holder by the holding means, in particular only at a single holding point. Furthermore, the sail is connected to the first generator at a first connection point by the first connection means.
  • the first connection means is configured to convert a movement of the first connection point relative to the first generator into a rotational movement and thereby to drive the first generator.
  • the sail is connected to the second generator at a second connection point by the second connection means.
  • the second connection means is configured to convert a movement of the second connection point relative to the second generator into a rotational movement and thereby to drive the second generator.
  • a rotatable holding or a rotatable mounting is to be understood as meaning an arrangement in which two connection partners are essentially fixedly connected to one another in at least one spatial axis and are movably connected to one another in a further spatial axis.
  • a first connection partner can be mounted so that it can rotate about an axis of rotation formed by a second connection partner.
  • a rotatable mount by a one-sided at a fixed point attached carabiner or a corresponding strap or
  • a gust i.e. a squall
  • a gust of wind can be a jolt that leads to rapid changes in the increase in wind speed or the acceleration of the wind.
  • the wind turbine presented is based on the principle that the sail is fastened or stretched at least three points or at least three sheets, namely at a holding point, in particular only one holding point, by means of a holding means is held rotatably on the holder, with a first connection point coupled to the first generator and coupled to a second connection point to the second generator.
  • a holding point coupled to the first generator
  • a second connection point coupled to the second generator.
  • configurations are also possible within the scope of the invention in which the sail is fastened or stretched at significantly more than three points. Within the scope of the invention, this is particularly advantageous for larger sails.
  • the first connection point and the second connection point are loosely or movably mechanically coupled to the first generator and the second generator, so that the first connection point and the second connection point of the sail can move freely within a predetermined movement space, ie in three spatial axes. This means that when the sail is caught by a gust of wind, ie a gust of wind, the first connection point and/or the second connection point are moved by a force provided by the gust of wind and move relative to the first generator and the second Move generator away, in particular move away from the first generator and the second generator.
  • the first connection point and the second connection point of the sail are each connected to the corresponding generators by a respective connecting means, i.e. mechanically coupled.
  • the first connection means can comprise a first cable mounted on a bearing, in particular a pulley
  • the second connection means can comprise a second cable mounted on a bearing, in particular a pulley.
  • a movement of the sail caused by a gust of wind can be transmitted to a generator by a respective connecting means and used to drive, for example to rotate a shaft or a rotor of the generator.
  • the sail can, for example, rotate 360° under the holder.
  • the holder can be designed in a shape that is bent away from the cusp or around a movement space of the cusp.
  • the holder can comprise a cable, a mast and/or a rod arrangement, in particular a rod arrangement bent in a U-shape, which is fastened with its two open ends in the ground or on a base plate of the wind turbine.
  • a rod arrangement is particularly robust and allows the wind turbine presented to be subjected to high loads Wind speeds and enables a correspondingly high energy yield.
  • the wind power plant can include an automatic storm safety device which, for example, pulls the sail taut when a wind force acting on the sail exceeds a predetermined threshold value.
  • the storm safety device can include, for example, a prestressed mechanical spring with a triggering mechanism or a control device with an actuator, by means of which the sail is brought into a shape in which the sail has a minimal surface area.
  • the sail can be rolled up or "reefed" automatically.
  • the wind power plant presented is suitable for arrangement on houses, in particular on roofs or walls, as well as on undeveloped land, e.g. in regions with poorly developed infrastructure, so that the wind power plant presented can also be used to supply remote regions with electricity easily and cheaply.
  • the wind power plant comprises a fixation element, wherein the fixation element fixes the first generator and the second generator at a distance from a contact surface on which the wind power plant is arranged.
  • a fixation element which fixes the generators of the wind turbine presented at a distance from a contact surface, allows the generators to be arranged above the ground so that the sail can be stretched in a higher position than the ground and the entry of gusts of wind into the sail is maximized. In doing so a predetermined distance between the generators and the sail or a predetermined movement space of the second end and the third end of the sail is ensured by the fixation element.
  • the fixation element and/or the holder can comprise telescopic arms that can be adjusted or extended for this purpose.
  • the wind turbine comprises a base plate, the base plate comprising connection interfaces for connection to a contact surface.
  • the wind power plant presented can be arranged on any surface or any subsoil and in any orientation, for example with its axis of symmetry parallel or angled, in particular orthogonal to a direction of gravity.
  • connection interface such as a number of screws or screw receptacles
  • the wind power plant presented can be securely and possibly reversibly attached to a respective substructure.
  • the first connection means comprises a first return spring, which tensions when the first cable is unwound
  • the second connection means comprises a second return spring, which tensions when the second cable is unwound
  • a return spring By means of a return spring, a movement for deflecting a respective end of the sail of the wind turbine presented, ie one Movement of the end away from a corresponding generator, stored in the return spring, so that when the end of the sail moves back towards the generator, the stored energy can be transferred from the return spring to the generator.
  • the return spring can, for example, drive a shaft or a rotor of the generator.
  • the return spring can also be connected to a flywheel, i.e. a flywheel, through which strong jerky movement impulses provided energy, as is typical for gusts of wind, can be converted into a movement of the flywheel and, as a result, temporarily stored. Accordingly, a duration of a drive movement for operating a generator is maximized by a flywheel.
  • a flywheel i.e. a flywheel
  • first connecting means and the first generator can be separated from one another by a first unidirectional freewheel
  • second connecting means and the second generator can be separated from one another by a second unidirectional freewheel, in order to prevent a sail from moving from the first generator and / or the second generator away opposing mechanical resistance to minimize.
  • Freewheeling such as a mechanical coupling and decoupling of a movement of the sail from a movement of a respective generator, caused by a coupling element, maximizes a movement of the sail, and in particular during a short and rapid movement of the sail, as is required for gusts of wind is typical, allows.
  • a method for converting wind power into electrical energy is presented.
  • the method comprises arranging a first end of a sail on a holder by means of a holder, the sail being rotatably held on the holder, connecting a second end of the sail by means of a first connecting means to a first generator, so that the first generator is connected by a movement of the second end relative to the first generator and connecting a third end of the sail to a second generator by a second connecting means such that the second generator is driven by movement of the third end relative to the second generator.
  • the first connecting means comprises a first return spring and a first freewheel, so that a movement of the second end away from the first generator is decoupled by the first freewheel from a movement for driving the first generator and the first generator is driven solely by energy stored in the first return spring
  • the second connecting means comprises a second return spring and a second one-way clutch such that movement of the third end away from the second generator through the second one-way clutch is decoupled from movement to drive the second generator and the second generator is powered solely by energy stored in the second return spring.
  • Figure 1 a possible embodiment of the invention
  • FIG. 2 the wind turbine according to FIG. 1 in a side view
  • FIG. 3 the wind turbine according to FIG. 1 in a further view
  • FIG. 4 a detailed view of the wind turbine according to FIG. 3,
  • FIG. 5 another possible embodiment of the wind power plant according to the invention.
  • a wind turbine 100 is shown in FIG.
  • the wind turbine 100 comprises a holder 101, a sail 103, a first generator 105, a second generator 107, a first connecting means 109, a second connecting means 111 and a holding means 113.
  • the holder 101 is a mast which is bent in such a way that the sail 103 can rotate completely under the holder 101 on the holding means 113 .
  • the bending of the holder 101 completely frees up a movement space for the leaflet 103, so that the leaflet 103 can move independently of the holder 101 and does not collide with the holder 101 at any position.
  • the sail 103 is secured at three points or three ends. At a holding point 115, the sail 103 is connected to the holder 101 via the holding means 113 and is correspondingly secured in its vertical position.
  • the holding means 113 enables the sail 103 to be rotated so that the sail 103 can rotate under the holder 101 in order to orient itself in a respective wind direction.
  • the sail 103 is connected to the first generator 105 by the first connection means 109 and is thereby secured within a predetermined movement space relative to the first generator 105.
  • the sail 103 is connected to the second generator 107 by the second connection means 111 and is thereby secured within a predetermined space of movement relative to the second generator 107.
  • the first generator 105 and the second generator 107 are arranged on a fixing element 121 at a distance from a base plate 123, so that the sail 103 has a distance to the base plate 123 at a predetermined distance from the first generator 105 and the second generator 107 and because of this distance particularly wind force reaches air layers.
  • the wind turbine 100 is present with a current collector 125, such as a battery or a transformer for feeding into the grid tied together.
  • a current collector 125 such as a battery or a transformer for feeding into the grid tied together.
  • electrical current generated by the first generator 105 and the second generator 107 is conducted into the current collector 125 and stored or forwarded there.
  • first connection point 117 and the second connection point 119 move relative to the first generator 105 and the second generator 107.
  • This movement is transmitted through the first connection means 109 to the first generator 105 and through the second connection means 111 transferred to the second generator 107.
  • the first connecting means 109 and the second connecting means 111 can each comprise a rope which is unrolled by the movement of a bearing, such as a shaft.
  • the first generator 105 and the second generator 107 can be driven directly by the movement of the cables of the first connecting means 109 and the second connecting means 111 .
  • the movement of the ropes of the first connecting means 109 and the second connecting means 111 can be transmitted in at least one return spring, so that the return spring tensions when the first connection point 117 from the first generator 105 or the second connection point 119 from the second generator 107 moved away.
  • the tension of the return spring causes a return movement of the sail 103, during which the cables are wound onto the bearing and the energy stored in the return spring is released.
  • This released energy is now used, for example, directly or via a transmission, in particular via a flywheel, to drive the first generator 105 and the second generator 107 .
  • first connecting means 109 and the second connecting means 111 can optionally each include a freewheel, which generates a movement for driving the first generator 105 and the second generator 107 from a movement of the first connection point 117 and the second connection point 119 of the first generator 105 and away from the second generator 107, decoupled from one another and, as a result, allowing free and particularly strong movement of the sail 103 when a gust of wind is picked up.
  • This strong movement can, for example, apply a particularly strong force impulse to a flywheel, so that the energy yield from a gust of wind is maximized.
  • the wind power plant 100 is shown in a side view.
  • the bending of the holder 101 and the connection of the cusp 103 to the holder 101 by means of the holding element 113, which is designed here as an example of a rotary axis, can be seen particularly well here.
  • FIG. 1 A further view of the wind turbine 100 is shown in FIG.
  • the shape of the sail 103 which in the present case is a particularly bulbous and light spinnaker, can be seen particularly well here.
  • the point marked with the sign “X” is shown in detail in FIG.
  • connection of the first connection point 117 to the first generator 105 by means of the first connection means 109 can be seen particularly well in FIG.
  • the holder 101 is approximately 4.3 meters high and the fixation element 121 or the base plate 123 is approximately 3.5 meters wide and the sail 103 is approximately 10 square meters in size.
  • the first connection means 109 includes a cable 401, which is rolled up on a bearing 403 and connected to the first connection point 117 of the sail 103 is connected.
  • a mechanical spring rolled up in the bearing 403 is tensioned by a deflection movement of the cable. During a restoring movement, the energy stored in the mechanical spring is transferred to a shaft or a rotor of the first generator 105, so that the first generator 105 generates electrical current.
  • the first generator 105 is fixed on the fixation element 121 .
  • the wind turbine 100 is shown with a holder 500 in FIG.
  • the holder 500 comprises a U-shaped curved arrangement of, for example, metal rods.
  • the holder 500 surrounds a movement space of the cusp 103 so that the cusp 103 cannot collide with the holder 500 .
  • the holder 500 Due to its two connection points to the ground, the holder 500 is particularly robust and enables the wind turbine to be operated even at high wind speeds.
  • FIG. 6 shows a method 600 for converting wind power into electrical energy.
  • the method 600 comprises an arrangement step 601, in which a mounting point of a sail is arranged on a holder by means of a holding means, the leaflet being rotatably held on the holder.
  • the method 600 comprises a first connection step 603, in which a first connection point of the sail is connected to a first generator by means of a first connection means, so that the first generator is driven by movement of the second end relative to the first generator.
  • the method 600 comprises a second connection step 605, in which a second connection point of the sail is connected to a second generator by means of a second connection means, so that the second generator is driven by a movement of the third end relative to the second generator.

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Abstract

The invention relates to a wind power plant (100) for converting wind power into electrical energy. The wind power plant (100) comprises a holder (101, 500), a sail (103), a first generator (105), a second generator (107), a first connecting means (109), a second connecting means (111) and a holding means (113), wherein the sail (103) is held in a rotationally movable manner by the holding means (113) on the holder (101, 500). The invention further relates to a method for converting wind power into electrical energy.

Description

Böenkraftanlage gust power plant
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Windkraftanlage und ein Verfahren zum Umwandeln von Windkraft in elektrische Energie. The present invention relates to a wind turbine and a method for converting wind power into electrical energy.
Windkraftanlagen wandeln Windkraft bzw. durch Wind bereitgestellte Energie in eine andere Energieform, in der Regel elektrische Energie um. Wind turbines convert wind power or energy provided by wind into another form of energy, usually electrical energy.
Bekannte Windkraftanlagen basieren entweder auf Windrädern oder nutzen Segel und/oder Drachen bzw. Kites, um einen kontinuierlichen Luftstrom in elektrische Energie zu überführen. Known wind power plants are either based on wind turbines or use sails and/or kites to convert a continuous flow of air into electrical energy.
Als Wind wird in der Meteorologie eine gerichtete, stärkere Luftbewegung in der Erdatmosphäre bezeichnet. Aufgrund verschiedener physikalischer Effekte ist die Luftbewegung aber nicht konstant, sondern besteht aus Phasen mit höheren Windgeschwindigkeiten (Windböen) und niedrigeren Windgeschwindigkeiten. In mitteleuropäischen Regionen weht der Wind laut Deutschem Wetterdienst rund 85 Prozent des Jahres. Dabei sind ca. 50% der Windböen stärker als die durchschnittliche Windgeschwindigkeit. Ferner ist bekannt, dass Gebäude und Bäume die Häufigkeit und Intensität von Windböen verstärken. In meteorology, wind is a directed, stronger movement of air in the earth's atmosphere. Due to various physical effects, however, the air movement is not constant, but consists of phases with higher wind speeds (wind gusts) and lower wind speeds. According to the German Weather Service, the wind blows around 85 percent of the year in central European regions. About 50% of the wind gusts are stronger than the average wind speed. It is also known that buildings and trees increase the frequency and intensity of wind gusts.
Die vorgestellte Erfindung dient zum Umwandeln von Windkraft, insbesondere von durch Windböen bereitgestellter Kraft, in elektrische Energie. The invention presented serves to convert wind power, in particular power provided by wind gusts, into electrical energy.
Es wird somit gemäß einem ersten Aspekt der vorgestellten Erfindung eine Windkraftanlage zum Umwandeln von Windkraft in elektrische Energie vorgestellt. Die vorgestellte Windkraftanlage umfasst einen Halter, ein Segel, insbesondere aus der Gruppe der Vorwindsegel mit einem bauchigen Profil, vorzugsweise Spinnaker, einen ersten Generator, einen zweiten Generator, ein erstes Verbindungsmittel, ein zweites Verbindungsmittel und ein Haltemittel. According to a first aspect of the presented invention, a wind turbine for converting wind power into electrical energy is presented. The wind power plant presented comprises a holder, a sail, in particular from the group of downwind sails with a bulbous profile, preferably a spinnaker, a first generator, a second generator, a first connection means, a second connection means and a holding means.
Das Segel ist, insbesondere lediglich an einem einzigen Haltepunkt durch das Haltemittel an dem Halter drehbeweglich gehalten. Weiterhin ist das Segel an einem ersten Verbindungspunkt durch das erste Verbindungsmittel mit dem ersten Generator verbunden. Dabei ist das erste Verbindungsmittel dazu konfiguriert, eine Bewegung des ersten Verbindungspunkts relativ zu dem ersten Generator in eine Drehbewegung umzuwandeln und den ersten Generator dadurch anzutreiben. The sail is rotatably held on the holder by the holding means, in particular only at a single holding point. Furthermore, the sail is connected to the first generator at a first connection point by the first connection means. In this case, the first connection means is configured to convert a movement of the first connection point relative to the first generator into a rotational movement and thereby to drive the first generator.
Weiterhin ist das Segel an einem zweiten Verbindungspunkt durch das zweite Verbindungsmittel mit dem zweiten Generator verbunden. Dabei ist das zweite Verbindungsmittel dazu konfiguriert, eine Bewegung des zweiten Verbindungspunkts relativ zu dem zweiten Generator in eine Drehbewegung umzuwandeln und den zweiten Generator dadurch anzutreiben. Furthermore, the sail is connected to the second generator at a second connection point by the second connection means. In this case, the second connection means is configured to convert a movement of the second connection point relative to the second generator into a rotational movement and thereby to drive the second generator.
Unter einem drehbeweglichen Halten bzw. einer drehbeweglichen Halterung ist im Kontext der vorgestellten Erfindung eine Anordnung zu verstehen, bei der zwei Verbindungspartner in mindestens einer Raumachse im Wesentlichen fest und in einer weiteren Raumachse beweglich miteinander verbunden sind. Bspw. kann ein erster Verbindungspartner um eine durch einen zweiten Verbindungspartner gebildete Drehachse drehbar gelagert sein. Alternativ kann eine drehbewegliche Halterung durch einen an einseitig an einem Fixpunkt befestigten Karabiner bzw. eine entsprechende Laschen- bzw. In the context of the present invention, a rotatable holding or a rotatable mounting is to be understood as meaning an arrangement in which two connection partners are essentially fixedly connected to one another in at least one spatial axis and are movably connected to one another in a further spatial axis. For example, a first connection partner can be mounted so that it can rotate about an axis of rotation formed by a second connection partner. Alternatively, a rotatable mount by a one-sided at a fixed point attached carabiner or a corresponding strap or
Ösenverbindung bereitgestellt werden. Eyelet connection are provided.
Unter einer Böe, d.h. einer Bö, ist im Kontext der vorgestellten Erfindung eine starke Luftbewegung von kurzer Dauer zu verstehen. Bspw. kann eine Windböe ein Ruck sein, der zu einer schnellen Änderungen des Anstiegs der Windgeschwindigkeit bzw. der Beschleunigung des Windes führt. A gust, i.e. a squall, is to be understood in the context of the invention presented as a strong air movement of short duration. For example, a gust of wind can be a jolt that leads to rapid changes in the increase in wind speed or the acceleration of the wind.
Die vorgestellte Windkraftanlage basiert auf dem Prinzip, dass das Segel an mindestens drei Punkten bzw. mindestens drei Schoten befestigt bzw. aufgespannt ist, nämlich an einem Haltepunkt, insbesondere lediglich einem Haltepunkt, mittels eines Haltemittels drehbeweglich an dem Halter gehalten wird, mit einem ersten Verbindungspunkt an den ersten Generator gekoppelt und mit einem zweiten Verbindungspunkt an den zweiten Generator gekoppelt ist. Im Rahmen der Erfindung sind aber auch Ausgestaltungen möglich, bei denen das Segel einen deutlich mehr als drei Punkten befestigt bzw. aufgespannt ist. Dies ist im Rahmen der Erfindung insbesondere bei größeren Segeln vorteilhaft. The wind turbine presented is based on the principle that the sail is fastened or stretched at least three points or at least three sheets, namely at a holding point, in particular only one holding point, by means of a holding means is held rotatably on the holder, with a first connection point coupled to the first generator and coupled to a second connection point to the second generator. However, configurations are also possible within the scope of the invention in which the sail is fastened or stretched at significantly more than three points. Within the scope of the invention, this is particularly advantageous for larger sails.
Der erste Verbindungspunkt und der zweite Verbindungspunkt sind lose bzw. beweglich mit dem ersten Generator und dem zweiten Generator mechanisch gekoppelt, so dass der erste Verbindungspunkt und der zweite Verbindungspunkt des Segels sich innerhalb eines vorgegebenen Bewegungsraums, d.h. in drei Raumachsen, frei bewegen können. Dies bedeutet, dass, wenn das Segel von einer Windböe, d.h. einer Windbö, erfasst wird, der erste Verbindungspunkt und/oder der zweite Verbindungspunkt durch eine von der Windböe bereitgestellte Kraft bewegt werden und sich relativ zu dem ersten Generator und dem zweiten Generator weg bewegen, insbesondere von dem ersten Generator und dem zweiten Generator weg bewegen. The first connection point and the second connection point are loosely or movably mechanically coupled to the first generator and the second generator, so that the first connection point and the second connection point of the sail can move freely within a predetermined movement space, ie in three spatial axes. This means that when the sail is caught by a gust of wind, ie a gust of wind, the first connection point and/or the second connection point are moved by a force provided by the gust of wind and move relative to the first generator and the second Move generator away, in particular move away from the first generator and the second generator.
Um eine Kraft, mit der das Segel beaufschlagt wird abzuleiten bzw. auf die Generatoren zu übertragen, sind der erste Verbindungspunkt und der zweite Verbindungspunkt des Segels jeweils durch ein jeweiliges Verbindungsmittel mit den entsprechenden Generatoren verbunden, d.h. mechanisch gekoppelt. Bspw. kann das erste Verbindungsmittel ein erstes auf einem Lager, insbesondere einer Rolle, gelagertes erstes Seil und das zweite Verbindungsmittel ein zweites auf einem Lager, insbesondere einer Rolle, gelagertes zweites Seil umfassen. Entsprechend kann eine durch eine Windböe bedingte Bewegung des Segels durch ein jeweiliges Verbindungsmittel auf einen Generator übertragen werden und zum Antreiben, bspw. zum Drehen einer Welle bzw. eines Rotors des Generators verwendet werden. In order to derive a force applied to the sail or to transmit it to the generators, the first connection point and the second connection point of the sail are each connected to the corresponding generators by a respective connecting means, i.e. mechanically coupled. For example, the first connection means can comprise a first cable mounted on a bearing, in particular a pulley, and the second connection means can comprise a second cable mounted on a bearing, in particular a pulley. Correspondingly, a movement of the sail caused by a gust of wind can be transmitted to a generator by a respective connecting means and used to drive, for example to rotate a shaft or a rotor of the generator.
Durch die drehbewegliche Anordnung des Haltepunkts an dem Halter kann sich das Segel bspw. um 360° unter dem Halter drehen. Due to the rotatable arrangement of the holding point on the holder, the sail can, for example, rotate 360° under the holder.
Um eine Bewegung, insbesondere eine Drehung des Segels nicht zu behindern, kann der Halter in einer Form ausgestaltet sein, die von dem Segel weg bzw. um einen Bewegungsraum des Segels herum gebogen ist. Dabei kann der Halter ein Seil, einen Mast und/oder eine Stangenanordnung, insbesondere eine U-förmig gebogene Stangenanordnung umfassen, die mit ihren zwei offenen Enden im Boden oder an einer Basisplatte der Windkraftanlage befestigt ist. In order not to impede a movement, in particular a rotation of the cusp, the holder can be designed in a shape that is bent away from the cusp or around a movement space of the cusp. In this case, the holder can comprise a cable, a mast and/or a rod arrangement, in particular a rod arrangement bent in a U-shape, which is fastened with its two open ends in the ground or on a base plate of the wind turbine.
Eine Stangenanordnung ist besonders robust und ermöglicht eine Belastung der vorgestellten Windkraftanlage mit hohen Windgeschwindigkeiten und ermöglicht eine entsprechend hohe Energieausbeute. A rod arrangement is particularly robust and allows the wind turbine presented to be subjected to high loads Wind speeds and enables a correspondingly high energy yield.
Um eine Beschädigung der Windkraftanlage, insbesondere des Segels, bei sehr hohen Windgeschwindigkeiten zu vermeiden, kann die Windkraftanlage eine automatische Sturmsicherung umfassen, die bspw. das Segel stramm zieht, wenn eine auf das Segel wirkende Windkraft einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Dazu kann die Sturmsicherung bspw. eine vorgespannte mechanische Feder mit einem Auslösemechanismus oder ein Steuerungsgerät mit einem Aktuator umfassen, durch die das Segel in eine Form gebracht wird, in der das Segel eine minimale Oberfläche aufweist. Bspw. kann das Segel automatisch aufgerollt bzw. „gerefft“ werden. In order to avoid damage to the wind power plant, in particular the sail, at very high wind speeds, the wind power plant can include an automatic storm safety device which, for example, pulls the sail taut when a wind force acting on the sail exceeds a predetermined threshold value. For this purpose, the storm safety device can include, for example, a prestressed mechanical spring with a triggering mechanism or a control device with an actuator, by means of which the sail is brought into a shape in which the sail has a minimal surface area. For example, the sail can be rolled up or "reefed" automatically.
Die vorgestellte Windkraftanlage eignet sich zur Anordnung an Häusern, insbesondere an Dächern oder Wänden, sowie auf unbebautem Boden, bspw. in Regionen mit schlecht ausgebauter Infrastruktur, so dass durch die vorgestellte Windkraftanlage auch entlegene Regionen einfach und günstig mit elektrischem Strom versorgt werden können. The wind power plant presented is suitable for arrangement on houses, in particular on roofs or walls, as well as on undeveloped land, e.g. in regions with poorly developed infrastructure, so that the wind power plant presented can also be used to supply remote regions with electricity easily and cheaply.
In Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Windkraftanlage ein Fixationselement umfasst, wobei das Fixationselement den ersten Generator und den zweiten Generator beabstandet von einer Kontaktfläche, an der die Windkraftanlage angeordnet ist, fixiert. In an embodiment it can be provided that the wind power plant comprises a fixation element, wherein the fixation element fixes the first generator and the second generator at a distance from a contact surface on which the wind power plant is arranged.
Durch ein Fixationselement, das die Generatoren der vorgestellten Windkraftanlage beabstandet von einer Kontaktfläche fixiert, können die Generatoren über dem Boden angeordnet werden, so dass das Segel in einer gegenüber dem Boden erhöhten Position aufgespannt werden kann und ein Eintrag von Windböen in das Segel maximiert wird. Dabei wird durch das Fixationselement ein vorgegebener Abstand zwischen den Generatoren und dem Segel bzw. ein vorgegebener Bewegungsraum des zweiten Endes und des dritten Endes des Segels sichergestellt. Dies bedeutet, dass das Segel und die Generatoren in ihrer Höhe zum Boden frei positioniert werden können. Insbesondere können das Fixationselement und/oder der Halter dazu einstellbare bzw. ausfahrbare Teleskoparme umfassen. A fixation element, which fixes the generators of the wind turbine presented at a distance from a contact surface, allows the generators to be arranged above the ground so that the sail can be stretched in a higher position than the ground and the entry of gusts of wind into the sail is maximized. In doing so a predetermined distance between the generators and the sail or a predetermined movement space of the second end and the third end of the sail is ensured by the fixation element. This means that the sail and the generators can be freely positioned in height to the ground. In particular, the fixation element and/or the holder can comprise telescopic arms that can be adjusted or extended for this purpose.
In weiterer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Windkraftanlage eine Bodenplatte umfasst, wobei die Bodenplatte Verbindungsschnittstellen zum Verbinden mit einer Kontaktfläche umfasst. Durch eine Bodenplatte kann die vorgestellte Windkraftanlage an einer beliebigen Oberfläche bzw. einem beliebigen Untergrund und in jeder Ausrichtung, bspw. mit ihrer Symmetrieachse parallel oder gewinkelt, insbesondere orthogonal zu einer Schwerkraftrichtung angeordnet werden. In a further refinement, it can be provided that the wind turbine comprises a base plate, the base plate comprising connection interfaces for connection to a contact surface. With a base plate, the wind power plant presented can be arranged on any surface or any subsoil and in any orientation, for example with its axis of symmetry parallel or angled, in particular orthogonal to a direction of gravity.
Mittels einer Verbindungsschnittstelle bzw. Verbindungsschnittstellen, wie bspw. einer Anzahl Schrauben bzw. Schraubaufnahmen, kann die vorgestellte Windkraftanlage sicher und ggf. reversibel an einem jeweiligen Untergrund befestigt werden. By means of a connection interface or connection interfaces, such as a number of screws or screw receptacles, the wind power plant presented can be securely and possibly reversibly attached to a respective substructure.
In weiterer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das erste Verbindungsmittel eine erste Rückholfeder umfasst, die sich durch ein Abwickeln des ersten Seils spannt und das zweite Verbindungsmittel eine zweite Rückholfeder umfasst, die sich die ein Abwickeln des zweiten Seils spannt. In a further embodiment, it can be provided that the first connection means comprises a first return spring, which tensions when the first cable is unwound, and the second connection means comprises a second return spring, which tensions when the second cable is unwound.
Durch eine Rückholfeder kann ein Bewegung zum Auslenken eines jeweiligen Endes des Segels der vorgestellten Windkraftanlage, d.h. einer Bewegung des Endes von einem entsprechenden Generator weg, in der Rückholfeder gespeichert werden, so dass die gespeicherte Energie bei einer Rückbewegung des Endes des Segels zu dem Generator hin, von der Rückholfeder auf den Generator übertragen werden kann. Dazu kann die Rückholfeder bspw. eine Welle oder einen Rotor des Generators antreiben. By means of a return spring, a movement for deflecting a respective end of the sail of the wind turbine presented, ie one Movement of the end away from a corresponding generator, stored in the return spring, so that when the end of the sail moves back towards the generator, the stored energy can be transferred from the return spring to the generator. For this purpose, the return spring can, for example, drive a shaft or a rotor of the generator.
Optional kann die Rückholfeder auch mit einem Schwungrad, d.h. einer Schwungscheibe verbunden sein, durch das starke ruckartige Bewegungsimpulse bereitgestellt Energie, wie sie für Windböen typisch ist, in eine Bewegung des Schwungrads umgewandelt und, dadurch bedingt, zwischengespeichert werden kann. Entsprechend wird durch ein Schwungrad eine Dauer einer Antriebsbewegung zum Betreiben eines Generators maximiert. Optionally, the return spring can also be connected to a flywheel, i.e. a flywheel, through which strong jerky movement impulses provided energy, as is typical for gusts of wind, can be converted into a movement of the flywheel and, as a result, temporarily stored. Accordingly, a duration of a drive movement for operating a generator is maximized by a flywheel.
In weiterer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das erste Verbindungsmittel und der erste Generator durch einen ersten unidirektionalen Freilauf voneinander trennbar sind, und das zweite Verbindungsmittel und der zweite Generator durch einen zweiten unidirektionalen Freilauf voneinander trennbar sind, um einen dem Segel bei einer Bewegung von dem ersten Generator und/oder dem zweiten Generator weg entgegenstehenden mechanischen Widerstand zu minimieren. In a further embodiment, it can be provided that the first connecting means and the first generator can be separated from one another by a first unidirectional freewheel, and the second connecting means and the second generator can be separated from one another by a second unidirectional freewheel, in order to prevent a sail from moving from the first generator and / or the second generator away opposing mechanical resistance to minimize.
Durch einen Freilauf, wie bspw. eine mittels eines Kupplungselements bewirkte mechanische Ein- und Entkopplung einer Bewegung des Segels von einer Bewegung eines jeweiligen Generators, wird eine Bewegung des Segels bei maximierte und insbesondere bei einer kurzen und schnellen Bewegung des Segels, wie sie für Windböen typisch ist, ermöglicht. Gemäß einem zweiten Aspekt der vorgestellten Erfindung wird ein Verfahren zum Umwandeln von Windkraft in elektrische Energie vorgestellt. Freewheeling, such as a mechanical coupling and decoupling of a movement of the sail from a movement of a respective generator, caused by a coupling element, maximizes a movement of the sail, and in particular during a short and rapid movement of the sail, as is required for gusts of wind is typical, allows. According to a second aspect of the presented invention, a method for converting wind power into electrical energy is presented.
Das Verfahren umfasst das Anordnen eines ersten Endes eines Segels an einem Halter mittels eines Halters, wobei das Segel an dem Halter drehbeweglich gehalten wird, das Verbinden eines zweiten Endes des Segels mittels eines ersten Verbindungsmittels mit einem ersten Generator, so dass der erste Generator durch eine Bewegung des zweiten Endes relativ zu dem ersten Generator angetrieben wird und das Verbinden eines dritten Endes des Segels mittels eines zweiten Verbindungsmittels mit einem zweiten Generator, so dass der zweite Generator durch eine Bewegung des dritten Endes relativ zu dem zweiten Generator angetrieben wird. The method comprises arranging a first end of a sail on a holder by means of a holder, the sail being rotatably held on the holder, connecting a second end of the sail by means of a first connecting means to a first generator, so that the first generator is connected by a movement of the second end relative to the first generator and connecting a third end of the sail to a second generator by a second connecting means such that the second generator is driven by movement of the third end relative to the second generator.
In Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass das erste Verbindungsmittel eine erste Rückholfeder und einen ersten Freilauf umfasst, so dass eine Bewegung des zweiten Endes von dem ersten Generator weg durch den ersten Freilauf von einer Bewegung zum Antreiben des ersten Generators entkoppelt und der erste Generator lediglich durch in der ersten Rückholfeder gespeicherte Energie angetrieben wird, und das zweite Verbindungsmittel eine zweite Rückholfeder und einen zweiten Freilauf umfasst, so dass eine Bewegung des dritten Endes von dem zweiten Generator weg durch den zweiten Freilauf von einer Bewegung zum Antreiben des zweiten Generators entkoppelt und der zweite Generator lediglich durch in der zweiten Rückholfeder gespeicherte Energie angetrieben wird. Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind. In an embodiment of the method presented, it is provided that the first connecting means comprises a first return spring and a first freewheel, so that a movement of the second end away from the first generator is decoupled by the first freewheel from a movement for driving the first generator and the first generator is driven solely by energy stored in the first return spring, and the second connecting means comprises a second return spring and a second one-way clutch such that movement of the third end away from the second generator through the second one-way clutch is decoupled from movement to drive the second generator and the second generator is powered solely by energy stored in the second return spring. The invention is described by way of example in a preferred embodiment with reference to a drawing, wherein further advantageous details can be found in the figures of the drawing.
Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen. Parts that are functionally the same are provided with the same reference symbols.
Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen: The figures in the drawing show in detail:
Figur 1 : eine mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßenFigure 1: a possible embodiment of the invention
Windkraftanlage, wind turbine,
Figur 2: die Windkraftanlage gemäß Figur 1 in einer Seitenansicht, FIG. 2: the wind turbine according to FIG. 1 in a side view,
Figur 3: die Windkraftanlage gemäß Figur 1 in einer weiteren Ansicht,FIG. 3: the wind turbine according to FIG. 1 in a further view,
Figur 4: eine Detailansicht der Windkraftanlage gemäß Figur 3,FIG. 4: a detailed view of the wind turbine according to FIG. 3,
Figur 5: eine weitere mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Windkraftanlage, und Figure 5: another possible embodiment of the wind power plant according to the invention, and
Figur 6: eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßenFigure 6: a possible embodiment of the invention
Verfahrens. procedure.
In Figur 1 ist eine Windkraftanlage 100 dargestellt. Die Windkraftanlage 100 umfasst einen Halter 101 , ein Segel 103, einen ersten Generator 105, einen zweiten Generator 107, ein erstes Verbindungsmittel 109, ein zweites Verbindungsmittel 111 und ein Haltemittel 113. A wind turbine 100 is shown in FIG. The wind turbine 100 comprises a holder 101, a sail 103, a first generator 105, a second generator 107, a first connecting means 109, a second connecting means 111 and a holding means 113.
Vorliegend ist der Halter 101 ein Mast, der derart gebogen ist, dass sich das Segel 103 an dem Haltemittel 113 unter dem Halter 101 vollständig hindurch drehen kann. Entsprechend gibt die Biegung des Halters 101 ein Bewegungsraum des Segels 103 vollständig frei, so dass das Segel 103 sich unabhängig von dem Halter 101 bewegen kann und in keiner Stellung mit dem Halter 101 kollidiert. In the present case, the holder 101 is a mast which is bent in such a way that the sail 103 can rotate completely under the holder 101 on the holding means 113 . Correspondingly, the bending of the holder 101 completely frees up a movement space for the leaflet 103, so that the leaflet 103 can move independently of the holder 101 and does not collide with the holder 101 at any position.
Das Segel 103 ist an drei Punkten bzw. drei Enden gesichert. An einem Haltepunkt 115 ist das Segel 103 über das Haltemittel 113 mit dem Halter 101 verbunden und entsprechend in seiner vertikalen Position gesichert. The sail 103 is secured at three points or three ends. At a holding point 115, the sail 103 is connected to the holder 101 via the holding means 113 and is correspondingly secured in its vertical position.
Vorliegend ermöglicht das Haltemittel 113 eine Rotation des Segels 103, so dass das Segel 103 sich unter dem Halter 101 drehen kann, um sich in eine jeweilige Windrichtung auszurichten. In the present case, the holding means 113 enables the sail 103 to be rotated so that the sail 103 can rotate under the holder 101 in order to orient itself in a respective wind direction.
An einem ersten Verbindungspunkt 117 ist das Segel 103 durch das erste Verbindungsmittel 109, mit dem ersten Generator 105 verbunden und dadurch innerhalb eines vorgegebenen Bewegungsraums relativ zu dem ersten Generator 105 gesichert. At a first connection point 117, the sail 103 is connected to the first generator 105 by the first connection means 109 and is thereby secured within a predetermined movement space relative to the first generator 105.
An einem zweiten Verbindungspunkt 119 ist das Segel 103 durch das zweite Verbindungsmittel 111 , mit dem zweiten Generator 107 verbunden und dadurch innerhalb eines vorgegebenen Bewegungsraums relativ zu dem zweiten Generator 107 gesichert. At a second connection point 119, the sail 103 is connected to the second generator 107 by the second connection means 111 and is thereby secured within a predetermined space of movement relative to the second generator 107.
Der erste Generator 105 und der zweite Generator 107 sind auf einem Fixationselement 121 beabstandet von einer Bodenplatte 123 angeordnet, so dass das Segel 103 bei einem vorgegebenen Abstand zu dem ersten Generator 105 und dem zweiten Generator 107 einen Abstand zur Bodenplatte 123 hat und aufgrund dieses Abstands besonders Windstärke Luftschichten erreicht. The first generator 105 and the second generator 107 are arranged on a fixing element 121 at a distance from a base plate 123, so that the sail 103 has a distance to the base plate 123 at a predetermined distance from the first generator 105 and the second generator 107 and because of this distance particularly wind force reaches air layers.
Vorliegend ist die Windkraftanlage 100 mit einem Stromabnehmer 125, wie bspw. einer Batterie oder einem Trafo zur Netzeinspeisung verbunden. Entsprechend wird durch den ersten Generator 105 und den zweiten Generator 107 erzeugter elektrischer Strom in den Stromabnehmer 125 geleitet und dort gespeichert oder weitergeleitet. The wind turbine 100 is present with a current collector 125, such as a battery or a transformer for feeding into the grid tied together. Correspondingly, electrical current generated by the first generator 105 and the second generator 107 is conducted into the current collector 125 and stored or forwarded there.
Wenn eine Windböe das Segel 103 bewegt, bewegen sich der erste Verbindungspunkt 117 und der zweite Verbindungspunkt 119 relativ zu dem ersten Generator 105 und dem zweiten Generator 107. Diese Bewegung wird durch das erste Verbindungsmittel 109 auf den ersten Generator 105 und durch das zweite Verbindungsmittel 111 auf den zweiten Generator 107 übertragen. Dazu können das erste Verbindungsmittel 109 und das zweite Verbindungsmittel 111 jeweils ein Seil umfassen, das durch die Bewegung von einem Lager, wie bspw. Welle abgerollt wird. When a gust of wind moves the sail 103, the first connection point 117 and the second connection point 119 move relative to the first generator 105 and the second generator 107. This movement is transmitted through the first connection means 109 to the first generator 105 and through the second connection means 111 transferred to the second generator 107. For this purpose, the first connecting means 109 and the second connecting means 111 can each comprise a rope which is unrolled by the movement of a bearing, such as a shaft.
Durch die Bewegung der Seile des ersten Verbindungsmittels 109 und des zweiten Verbindungsmittels 111 können der erste Generator 105 und der zweite Generator 107 direkt angetrieben werden. Alternativ kann die Bewegung der Seile des ersten Verbindungsmittels 109 und des zweiten Verbindungsmittels 111 in mindestens eine Rückholfeder übertragen werden, so dass die Rückholfeder sich spannt, wenn sich der erste Verbindungspunkt 117 von dem ersten Generator 105 bzw. der zweite Verbindungspunkt 119 von dem zweiten Generator 107 weg bewegt. The first generator 105 and the second generator 107 can be driven directly by the movement of the cables of the first connecting means 109 and the second connecting means 111 . Alternatively, the movement of the ropes of the first connecting means 109 and the second connecting means 111 can be transmitted in at least one return spring, so that the return spring tensions when the first connection point 117 from the first generator 105 or the second connection point 119 from the second generator 107 moved away.
Sobald die Windböe nachlässt, bewirkt die Spannung der Rückholfeder eine Rückstellbewegung des Segels 103, bei der die Seile auf das Lager aufgewickelt werden und die in der Rückholfeder gespeicherte Energie frei wird. Diese freiwerdende Energie wird nun bspw. direkt oder über eine Übersetzung, insbesondere über ein Schwungrad, zum Antreiben des ersten Generators 105 und des zweiten Generators 107 verwendet. Dabei können das erste Verbindungsmittel 109 und das zweite Verbindungsmittel 111 optional jeweils einen Freilauf umfassen, der eine Bewegung zum Antreiben des ersten Generators 105 und des zweiten Generators 107 von einer Bewegung des ersten Verbindungspunkts 117 und des zweiten Verbindungspunkts 119 von dem ersten Generator 105 bzw. dem zweiten Generator 107 weg, voneinander entkoppelt und, dadurch bedingt, eine freie und besonders starke Bewegung des Segels 103 beim Aufnehmen einer Windböe ermöglicht. Durch diese Starke Bewegung kann bspw. ein Schwungrad mit einem besonders starken Kraftimpuls beaufschlagt werden, so dass eine Energieausbeute aus einer Windböe maximiert wird. As soon as the gust of wind subsides, the tension of the return spring causes a return movement of the sail 103, during which the cables are wound onto the bearing and the energy stored in the return spring is released. This released energy is now used, for example, directly or via a transmission, in particular via a flywheel, to drive the first generator 105 and the second generator 107 . In this case, the first connecting means 109 and the second connecting means 111 can optionally each include a freewheel, which generates a movement for driving the first generator 105 and the second generator 107 from a movement of the first connection point 117 and the second connection point 119 of the first generator 105 and away from the second generator 107, decoupled from one another and, as a result, allowing free and particularly strong movement of the sail 103 when a gust of wind is picked up. This strong movement can, for example, apply a particularly strong force impulse to a flywheel, so that the energy yield from a gust of wind is maximized.
In Figur 2 ist die Windkraftanlage 100 in einer Seitenansicht dargestellt. Hier sind die Biegung des Halters 101 und die Anbindung des Segels 103 an den Halter 101 mittels des Halteelements 113, das vorliegend beispielhaft als Drehachse ausgestaltet ist, besonders gut zu erkennen. In Figure 2, the wind power plant 100 is shown in a side view. The bending of the holder 101 and the connection of the cusp 103 to the holder 101 by means of the holding element 113, which is designed here as an example of a rotary axis, can be seen particularly well here.
In Figur 3 ist eine weitere Ansicht der Windkraftanlage 100 dargestellt. Hier ist die Form des Segels 103, das vorliegend ein besonders bauchiger und leichter Spinnaker ist, besonders gut zu erkennen. Die mit dem Zeichen „X“ markierte Stelle ist in Figur 4 im Detail dargestellt. A further view of the wind turbine 100 is shown in FIG. The shape of the sail 103, which in the present case is a particularly bulbous and light spinnaker, can be seen particularly well here. The point marked with the sign “X” is shown in detail in FIG.
In Figur 4 ist die Verbindung des ersten Verbindungspunkts 117 zu dem ersten Generator 105 mittels des ersten Verbindungsmittels 109 besonders gut erkennbar. In einem Beispiel ist der Halter 101 ca. 4,3 Meter hoch und das Fixationselement 121 bzw. die Bodenplatte 123 ca. 3,5 Meter breit und das Segel 103 ca. 10 Quadratmeter groß. The connection of the first connection point 117 to the first generator 105 by means of the first connection means 109 can be seen particularly well in FIG. In one example, the holder 101 is approximately 4.3 meters high and the fixation element 121 or the base plate 123 is approximately 3.5 meters wide and the sail 103 is approximately 10 square meters in size.
Das erste Verbindungsmittel 109 umfasst hier beispielhaft ein Seil 401 , das auf einem Lager 403 aufgerollt und mit dem ersten Verbindungspunkt 117 des Segels 103 verbunden ist. Durch eine Auslenkbewegung des Seils wird eine in dem Lager 403 aufgerollte mechanische Feder gespannt. Bei einer Rückstellbewegung wird die in der mechanischen Feder gespeicherte Energie auf eine Welle bzw. einen Rotor des ersten Generators 105 übertragen, so dass der erste Generator 105 elektrischen Strom erzeugt. The first connection means 109 includes a cable 401, which is rolled up on a bearing 403 and connected to the first connection point 117 of the sail 103 is connected. A mechanical spring rolled up in the bearing 403 is tensioned by a deflection movement of the cable. During a restoring movement, the energy stored in the mechanical spring is transferred to a shaft or a rotor of the first generator 105, so that the first generator 105 generates electrical current.
Der erste Generator 105 ist auf dem Fixationselement 121 fixiert. The first generator 105 is fixed on the fixation element 121 .
In Figur 5 ist die Windkraftanlage 100 mit einem Halter 500 dargestellt. Der Halter 500 umfasst eine U-förmige gebogene Anordnung von bspw. Metallstangen. Dabei umgibt der Halter 500 einen Bewegungsraum des Segels 103, so dass das Segel 103 nicht mit dem Halter 500 kollidieren kann. The wind turbine 100 is shown with a holder 500 in FIG. The holder 500 comprises a U-shaped curved arrangement of, for example, metal rods. The holder 500 surrounds a movement space of the cusp 103 so that the cusp 103 cannot collide with the holder 500 .
Der Halter 500 ist aufgrund seiner zwei Anbindungspunkte mit dem Boden besonders robust und ermöglicht einen Betrieb der Windkraftanlage auch bei hohen Windgeschwindigkeiten. Due to its two connection points to the ground, the holder 500 is particularly robust and enables the wind turbine to be operated even at high wind speeds.
In Figur 6 ist ein Verfahren 600 zum Umwandeln von Windkraft in elektrische Energie dargestellt. FIG. 6 shows a method 600 for converting wind power into electrical energy.
Das Verfahren 600 umfasst einen Anordnungsschritt 601 , bei dem ein Haltepunkt eines Segels an einem Halter mittels eines Haltemittels angeordnet wird, wobei das Segel an dem Halter drehbeweglich gehalten wird. The method 600 comprises an arrangement step 601, in which a mounting point of a sail is arranged on a holder by means of a holding means, the leaflet being rotatably held on the holder.
Weiterhin umfasst das Verfahren 600 einen ersten Verbindungsschritt 603, bei dem ein erster Verbindungspunkt des Segels mittels eines ersten Verbindungsmittels mit einem ersten Generator verbunden wird, so dass der erste Generator durch eine Bewegung des zweiten Endes relativ zu dem ersten Generator angetrieben wird. Furthermore, the method 600 comprises a first connection step 603, in which a first connection point of the sail is connected to a first generator by means of a first connection means, so that the first generator is driven by movement of the second end relative to the first generator.
Weiterhin umfasst das Verfahren 600 einen zweiten Verbindungsschritt 605, bei dem ein zweiter Verbindungspunkt des Segels mittels eines zweiten Verbindungsmittels mit einem zweiten Generator verbunden wird, so dass der zweite Generator durch eine Bewegung des dritten Endes relativ zu dem zweiten Generator angetrieben wird. Furthermore, the method 600 comprises a second connection step 605, in which a second connection point of the sail is connected to a second generator by means of a second connection means, so that the second generator is driven by a movement of the third end relative to the second generator.

Claims

PATENTANSPRÜCHE Windkraftanlage (100) zum Umwandeln von Windkraft in elektrische Energie, wobei die Windkraftanlage (100) umfasst: CLAIMS A wind turbine (100) for converting wind power into electrical energy, the wind turbine (100) comprising:
- einen Halter (101 , 500), - a holder (101, 500),
- ein Segel (103), - a sail (103),
- einen ersten Generator (105), - a first generator (105),
- einen zweiten Generator (107), - a second generator (107),
- ein erstes Verbindungsmittel (109), - a first connecting means (109),
- ein zweites Verbindungsmittel (111 ), - a second connecting means (111),
- ein Haltemittel (113), wobei das Segel (103) an einem Haltepunkt (115) durch das Haltemittel (113) an dem Halter (101 , 500) drehbeweglich gehalten ist, wobei das Segel (103) an einem ersten Verbindungspunkt (117) durch das erste Verbindungsmittel (109) mit dem ersten Generator (105) verbunden ist, und das erste Verbindungsmittel (109) dazu konfiguriert ist, eine Bewegung des ersten Verbindungspunkts (117) relativ zu dem ersten Generator (105) in eine Drehbewegung umzuwandeln und den ersten Generator (105) dadurch anzutreiben, und wobei das Segel (103) an einem zweiten Verbindungspunkt (119) durch das zweite Verbindungsmittel (111 ) mit dem zweiten Generator (107) verbunden ist, und das zweite Verbindungsmittel (111 ) dazu konfiguriert ist, eine Bewegung des zweiten Verbindungspunkts (119) relativ zu dem zweiten Generator (107) in eine Drehbewegung umzuwandeln und den zweiten Generator (107) dadurch anzutreiben. Windkraftanlage (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (101 , 500) derart gebogen ist, dass das Segel (103) unter dem Halter (101 , 500) kollisionsfrei drehbar ist. Windkraftanlage (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (101 , 500) ein Seil, ein Mast oder eine Anordnung von Haltestangen ist. Windkraftanlage (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Windkraftanlage (100) ein Fixationselement (121 ) umfasst, wobei das Fixationselement (121 ) den ersten Generator (105) und den zweiten Generator (107) beabstandet von einer Kontaktfläche, an der die Windkraftanlage (100) angeordnet ist, fixiert. Windkraftanlage (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungsmittel (109) ein erstes auf einem Lager, insbesondere einer Rolle, gelagertes erstes Seil und das zweite Verbindungsmittel (111 ) ein zweites auf einem Lager, insbesondere einer Rolle, gelagertes zweites Seil umfasst. Windkraftanlage (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungsmittel (109) eine erste Rückholfeder umfasst, die sich durch ein Abwickeln des ersten Seils spannt und das zweite Verbindungsmittel (111 ) eine zweite Rückholfeder umfasst, die sich die ein Abwickeln des zweiten Seils spannt. Windkraftanlage (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungsmittel (109) und der erste Generator (105) durch einen ersten unidirektionalen Freilauf voneinander trennbar sind, und das zweite Verbindungsmittel (111 ) und der zweite Generator (107) durch einen zweiten unidirektionalen Freilauf voneinander trennbar sind, um einen dem Segel (1039 bei einer Bewegung von dem ersten Generator (1059 und/oder dem zweiten Generator (107) weg entgegenstehenden mechanischen Widerstand zu minimieren. Windkraftanlage (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungsmittel (109) ein erstes Schwungrad, und das zweite Verbindungsmittel (111 ) ein zweites Schwungrad umfasst. Windkraftanlage (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Segel (103) aus der Gruppe der Vorwindsegel mit einem bauchigen Profil, vorzugsweiseein Spinnaker, ist. Verfahren (600) zum Umwandeln von Windkraft in elektrische Energie, wobei das Verfahren (600) umfasst: - a holding means (113), wherein the sail (103) is rotatably held at a holding point (115) by the holding means (113) on the holder (101, 500), the sail (103) at a first connection point (117) is connected to the first generator (105) by the first connection means (109), and the first connection means (109) is configured to convert a movement of the first connection point (117) relative to the first generator (105) into a rotational movement and the thereby driving the first generator (105), and wherein the sail (103) is connected to the second generator (107) at a second connection point (119) by the second connection means (111), and the second connection means (111) is configured to converting movement of the second connection point (119) relative to the second generator (107) into rotational movement and thereby driving the second generator (107). Wind power plant (100) according to claim 1, characterized in that that the holder (101, 500) is bent in such a way that the sail (103) under the holder (101, 500) can be rotated without collision. Wind power plant (100) according to claim 1 or 2, characterized in that the holder (101, 500) is a cable, a mast or an arrangement of support rods. Wind power plant (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the wind power plant (100) comprises a fixation element (121), wherein the fixation element (121) the first generator (105) and the second generator (107) at a distance from a contact surface, on which the wind turbine (100) is arranged, fixed. Wind power plant (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the first connecting means (109) has a first cable mounted on a bearing, in particular a roller, and the second connecting means (111) has a second cable mounted on a bearing, in particular a roller. mounted second rope includes. Wind turbine (100) according to Claim 5, characterized in that the first connecting means (109) comprises a first return spring which is tensioned by unwinding the first cable and the second connecting means (111) comprises a second return spring which is the unwinding of the second rope tightens. Wind power plant (100) according to claim 6, characterized in that the first connecting means (109) and the first generator (105) can be separated from one another by a first unidirectional freewheel, and the second connecting means (111) and the second generator (107) by a second unidirectional freewheel are separable from one another in order to minimize mechanical resistance opposing the sail (1039) during a movement away from the first generator (1059 and/or the second generator (107). Wind power plant (100) according to one of the preceding claims, characterized in that , that the first connecting means (109) comprises a first flywheel, and the second connecting means (111) comprises a second flywheel. Wind power plant (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the sail (103) from the group of downwind sails with a bulbous profile, preferably a spinnaker A method (600) for converting wind power into electrical energy, the method (600) comprising:
- Anordnen (601 ) eines ersten Endes eines Segels (103) an einem Halter (101 , 500) mittels eines Haltemittels (113), wobei das Segel (103) an dem Halter (101 , 500) drehbeweglich gehalten wird, - Verbinden (603) eines ersten Verbindungspunkts (117) des Segels (103) mittels eines ersten Verbindungsmittels (113) mit einem ersten Generator (105), so dass der erste Generator (105) durch eine Bewegung des ersten Verbindungspunkts (117) relativ zu dem ersten Generator (105) angetrieben wird, - arranging (601) a first end of a sail (103) on a holder (101, 500) by means of a holding means (113), the sail (103) being held on the holder (101, 500) so that it can rotate, - connecting (603 ) a first connection point (117) of the sail (103) by means of a first connection means (113) with a first generator (105), so that the first generator (105) by a Movement of the first connection point (117) relative to the first generator (105) is driven,
- Verbinden (605) eines zweiten Verbindungspunkts (119) des Segels (103) mittels eines zweiten Verbindungsmittels (111 ) mit einem zweiten Generator (107), so dass der zweite Generator (107) durch eine Bewegung des zweiten Verbindungspunkts (119) relativ zu dem zweiten Generator (107) angetrieben wird. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungsmittel (109) eine erste Rückholfeder und einen ersten Freilauf umfasst, so dass eine Bewegung des ersten Verbindungspunkts (117) von dem ersten Generator (105) weg durch den ersten Freilauf von einer Bewegung zum Antreiben des ersten Generators (105) entkoppelt und der erste Generator (105) lediglich durch in der ersten Rückholfeder gespeicherte Energie angetrieben wird, und das zweite Verbindungsmittel (111 ) eine zweite Rückholfeder und einen zweiten Freilauf umfasst, so dass eine Bewegung des zweiten Verbindungspunkts (119) von dem zweiten Generator (107) weg durch den zweiten Freilauf von einer Bewegung zum Antreiben des zweiten Generators (107) entkoppelt und der zweite Generator (017) lediglich durch in der zweiten Rückholfeder gespeicherte Energie angetrieben wird. - Connecting (605) a second connection point (119) of the sail (103) by means of a second connection means (111) to a second generator (107), so that the second generator (107) can be moved by a movement of the second connection point (119) relative to the second generator (107) is driven. A method according to claim 10, characterized in that the first connection means (109) comprises a first return spring and a first one-way clutch such that movement of the first connection point (117) away from the first generator (105) through the first one-way clutch from movement to Driving the first generator (105) decoupled and the first generator (105) is driven only by energy stored in the first return spring, and the second connection means (111) comprises a second return spring and a second freewheel, so that a movement of the second connection point ( 119) is decoupled away from the second generator (107) by the second freewheel from a movement for driving the second generator (107) and the second generator (017) is driven solely by energy stored in the second return spring.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2103721A (en) * 1981-08-12 1983-02-23 David Adam Lawson Energy conversion apparatus
US8344539B1 (en) * 2010-06-21 2013-01-01 Wilson Gregory C Power generating system
US20140367973A1 (en) * 2012-11-16 2014-12-18 John A. Saavedra Power generator utilizing fluid flow around an airfoil

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4476397A (en) 1981-08-12 1984-10-09 Lawson David A Energy conversion apparatus
JP4590641B2 (en) 2004-10-19 2010-12-01 国立大学法人京都大学 Energy converter, flag type energy converter
CA2755167C (en) 2011-10-11 2015-07-14 Edouard P. Kassianoff Variable foil machine
EP3256721B1 (en) 2015-02-10 2019-03-20 Kite Gen Research S.R.L. Improved infrastructure for driving kites of a tropospheric wind generator
WO2018215890A1 (en) 2017-05-23 2018-11-29 Cong Nhan Huynh Flag-shaped energy device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2103721A (en) * 1981-08-12 1983-02-23 David Adam Lawson Energy conversion apparatus
US8344539B1 (en) * 2010-06-21 2013-01-01 Wilson Gregory C Power generating system
US20140367973A1 (en) * 2012-11-16 2014-12-18 John A. Saavedra Power generator utilizing fluid flow around an airfoil

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