DE3209347A1 - Schwebering-windkraftwerk - Google Patents

Description

• Schwebering-Windkraftwerk
• Windkraftwerke von über loo MW Leistung gelten als mit der heutigen Technik nicht realisierbar.Alle gängigen Windkraftwerke beruhen darauf,daß ein Rotor um eine Achse rotiert,an der er auch mit seinem Gewicht hängt,und auf deren Achslager der Winddruck übertragen wird.
• Bei dem hier beschriebenen Verfahren sind die Windflügel an Schweberingen befestigt.
• Abbildung I und Abbildung II zeigen schematisch einen Vertikal läufer; Abbildung I im Querschnitt von der Seite gesehen,Abbildung II in Aufsicht.
• 1 ist die ideelle Rotationsachse.
• 2 sind Windflügel.
• 3 sind Ringe,die hier und im folgenden als Schweberinge bezeichnet werden,an denen die Windflügel 2 befestigt sind.
• Dabei kann ihr Anstellwinkel gegenüber dem Schwebering und also auch der Windrichtung verändert werden.
• 4 sind kreisförmige Schienen-beispielsweise Magnetschienen.
• 5 sind Türme,die eine hoch gelegene Schiene halten.
• Die Pfeile 6 deuten die Windrichtung an.
• Die Stellung der Windflügel in Abbildung II ist nur eine von zahl reichen Möglichkeiten.
• Der oder die Generatoren können sehr einfach analog zu einem Fahraddynamo durch die Schweberinge angetrieben werden.
• Ebenso kann überschüssige Energie,die die Generatoren nicht mehr aufnehmen können,aus dem System entnommen und durch Bremsung in Reibungswärme verwandelt werden.
• Die Anstellwinkel der Flügel werden zweckmäßigerweise elektronisch gesteuert.Dafür können am Kraftwerk selbst und/oder auch in der Umgebung Windmeßgeräte installiert sein,aus deren Werten ein Computer-System die jeweils optimalen Anstellwinkel für die Flügelabschnitte errechnet und die entsprechenden e Steuersignale an die einzelnen Verstelleinrichtungen-etwa per Funk-gibt. Auch ein Böenvorwarnsystem ist so möglich.
• Für die Lagerung der Schweberinge auf den Schienen können alle bekannten Techniken herangezogen werden,insbesondere die Magnetbahntechnik,das Lufkissen-Prinzip,die Aero-foil-Technik,das Wälzlagerverfahren,das konventionelle Schiene-Rad-System und eine Koppelung dieser Systeme.
• So kann etwa für den normalen Betrieb das berührungsfreie Magnetbahnverfahren verwendet werden,bei übermäßigem Winddruck kann der Schwebering aber zusätzlich durch Räder in seiner Sollposition gehalten werden.
• Auch können für den Notfall Gleitlagersysteme vorgesehen sein uam.
• Die ganze Anlage kann sowohl auf festem Boden als auch auf schwimmenden Pontons oder einem Ponton aufgebaut werden.
• Dabei können die Windflügel auch als Antrieb für den Ponton dienen,indem sie ähnlich wie ein Voith-Schneider-Propeller arbeiten.Ein solches Windkraftwerk könnte also aus eigener Kraft ohne Zusatzantriebe in die gewünschte Position fahren.
• Die Windflügel können dafür auch als Segel verwendet werden.
• Da die Kreisschienen auf Land beliebig groß gemacht werden können,fallen mit dieser Anordnung alle bisher für gültig angenommenen Leistungsgrenzen für einzelne Windkraftanlagen weg.Es sind theoretisch einzelne Anlagen möglich,die über loo ooo MW Leistung erbringen.
• Ein Kraftwerk kann auch durch einen einzigen Schwebering gebildet werden,auf dem die Flügel wie die Masten einer Rundfunkstation befestigt sind,und diese Flügel können umlegbar sein.Von dem ganzen Kraftwerk wäre dann bei umgelegten Flügeln nur der Schwebering zu sehen,der sehr niedrig liegen kann.
• Kleinere Schweberinge können auch dadurch zentriert werden,daß ein Lager in bekannter Weise in der Rotationsachse angebracht ist,und von dort Streben und/oder eine Verspannung zum Schwebering führt.Diese Streben können in unterschiedlicher Höhe angebracht sein.
• Sie können auch auf Schweberingen mit deutlich geringerem Durchmesser oder mit anders geartetem Fahrwerk zwischengelagert sein,falls sie eine sehr große Entfernung zwischen Rotationsachse und Windflügel-Schwebering überbrücken müssen.
• Im Unterschied zum konventionellen Vertikalläufer müssen die Streben hier nur ihr eigenes Gewicht tragen und liegen dazu noch an zwei Enden auf-und nicht nur an der Rotationsachse.
• Bei Windkraftanlagen auf schwimmenden Pontons,ist es möglich, diese dadurch (gegen die Windrichtung) zu neigen,daß einzelne Tanks im Ponton geflutet werden.So kann die Schrägstellung auch wechselnden Windverhältnissen angepasst werden.

Claims (9)

1. Patentansprüche WJAnordnung g e k dadurch,daß die Windflügel eines Windkraftwerks an einem oder mehreren Ringen befestigt sind,die in parallelen Ebenen angeordnet sind und deren Mittelsenkrechte zusammenfällt.Diese Ringe werden hier als Schweberinge bezeichnet.Die Windflügel sind in etwa senkrecht zur Ringebene an diesen Schweberingen befestigt.

   Die Anstellwinkel der Windflügel gegenüber den Schweberingen sind veränderbar.Die Windflügel können also insgesamt oder abschnittsweise gegenüber den Schweberingen gedreht werden,damit sie ständig optimal zur Windrichtung stehen.

   Die Schweberinge ihrerseits sind gelagert auf Ringschienensystemen nach bekannten Verfahren wie dem Magnetbahnverfahren, dem Luftkissenverfahren,dem Wälzlagerverfahren,dem Schiene-Rad-System oder einer Kombination aus diesen und anderen Verfahren.

   Insbesondere ist zusätzlich zu der berührungsfreien Lagerung durch Magnetfelder oder Luftkissen ein Not- oder Oberlastsystem möglich,etwa indem Gleitlager oder Räder so angeordnet sind,daß der Schwebering,wenn er aus seiner Soll-Position gerät,durch das Oberlastsystem gehalten wird.

   Die Ringschienen sind ihrerseits direkt mit dem Untergrundsei es fester Boden oder etwa ein schwimmender Pontonverbunden,oder sie sind mittels Pfeilern,Türmen oder anderen Aufbauten-mit dem Untergrund verbunden.

   Das ganze System arbeitet ähnlich wie ein Vertikal läufer.

   Die laufende Verstellung der Anstellwinkel der Windflügel oder von Abschnitten der Windflügel kann über eine elektronische Steuerung erfolgen.
2. 2.Anordnung und Verfahren gemäß 1 g e k dadurch,daß am Kraftwerk selbst und/oder außerhalb des Kraftwerks in der Umgebung Windmeßsysteme angebracht werden,aus deren Daten ein Computersystem die günstigsten Anstellwinkel für die einzelnen Windflügelabschnitte errechnet und die notwendigen Steuersignale an die Verstelleinrichtungen-etwa über Funk-gibt.Dies beinhaltet ein Böenvorwarn-System.
3. 3.Anordnung und Verfahren gemäß mindestens einem der vorgelannten Ansprüche g e k dadurch,daß die Windflügel durch ein gesondertes Verstellsystem gegen die Windrichtung etwas geneigt werden können,so daß die Schwerkraft dem Winddruck entgegenwirkt,oder daß das ganze System schräg steht und insgesamt -also mitsamt der schräg stehenden Schiene-so in den Wind gedreht werden kann,daß die Flügel , gegen die Windrichtung geneigt sind.
4. 4.Anordnung gemäß mindestens einem der vorgenannten Ansprüche g e k dadurch,daß auf einem Schwebering eine Fachwerkähnliche Konstruktion aus senkrecht emporragenden Türmen und aus wagerechten Querstreben aufgeführt ist.

   Um die senkrechten Turmabschnitte sind dabei jeweils die Profilflügelabschnitte drehbar angebracht.

   Die einzelnen Flügelabschnitte können entsprechend den unterschiedlichen Windverhältnissen in unterschiedlicher Höhe unterschiedlich gegen die Windrichtung gedreht werden und verschiedene Profile aufweisen.
5. 5.Anordnung gemäß mindestens einem der vorgenannten Ansprüche g e k dadurch,daß die Windflügel auf den.Schweberingen nicht auf einem,sondern abwechselnd auf zwei oder mehr konzentrischen Kreisen unterschiedlichen Durchmessers angebracht sind,so daß-ähnlich wie beim Doppeldecker-die Querstreben zwischen den Windflügeln eine sehr steife Konstruktion bilden können.
6. 6.Anordnung gemäß mindestens einem der vorgenannten Ansprüche g e k dadurch,daß zwischen dem Schwebe ring und der erdfesten oder Ponton-festen Schiene ein oder mehrere Zwischenringe gleiten,sei es zum Zweck der Energiespeicherung und Dämpfung von Leistungsschwankungen,sei es zur Verminderung der Reibung, oder sei es zur Erhöhung der Stabilität nach dem Kreiselprinzip.
7. 7.Anordnung und Verfahren gemäß mindestens einem der vorgenannten Ansprüche g e k dadurch,daß bei Verwendung des Luftkissen-und/oder Aerofoil-Effekts die Luft gerade an den Stellen am Kraftwerk abgesaugt wirdan denen sich schädliche Wirbel bilden.
8. 8.Verfahren gemäß mindestens einem der vorgenannten Ansprüche g e k dadurch,daß über die Generatoren, seien es nun konventionelle Generatoren oder Linear-Motorendas Windflügel-System auch aktiv angetrieben werden kann, so daß das Kraftwerk etwa bei Smog als Ventilator wirken kann,oder ein schwimmendes Kraftwerk sich auf diese Weise selbst im Wasser forbewegen kann.Dabei können die Windflügel auch nur als Segel benutzt werden.
9. 9.Anordnung gemäß mindestens einem der vorgenannten Ansprüche g e k dadurch,daß der Rotorflügelkranz eines Horizontal läufers an der Achse und zusätzlich einem oder mehreren Schweberingen befestigt ist,oder an zwei oder mehr Schweberingen.

   Dabei gleiten diese Schweberinge auf Ringschienen,die in etwa senkrecht zum Wind gestellt werden können durch Drehung einer Trägerkonstruktion um einen Turm'so wie sich die Gondel eines konventionellen Horizontal läufers auch in den Wind drehen läßt,oder durch Drehung etwa des gesamten Pontonsim Wasser.Die Schweberinge entlasten über die Ringschienen die Rotorflügel von Biegekräften,Druck,Zug, Torsion und anderem mehr.

   lo.Anordnung und Yerfahren gemäß mindestens einem der vorgenannten Ansprüche g e k dadurch,daß die Schweberinge in Teilstücke-auch gerade Teilstücke-aufgeteilt werden,und die Windflügel quasi als Fesselflugzeuge an den Schienen entlang gleiten,so daß auch die Schienen nicht mehr kreisförmig sein müssen,sondern in weiten Grenzen frei ausgelegt werden könnenetwa als Oval quer zum Wind oder als deformierter Kreis parallel in etwa zur Er=oberfläche.