Die Erfindung betrifft ein Turbinensystem für Windkraft mit zwei Radialturbinen (1, 2), die einen um eine vertikale Achse drehbaren Rotor aufweisen, welcher einen oder mehrere Turbinenflügel (25) umfasst, wobei die Turbinenflügel (25) parallel zur Rotorachse ausgerichtet sind, wobei ein V-förmiger und parallel zu den Rotorachsen ausgerichteter Windverteiler (3, 305) vorgesehen ist. Stand der Technik

Ein Turbinensystem der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der

internationalen Patentanmeldung WO 2012/038 043 A2 des Anmelders bekannt. Das Turbinensystem dreht sich selbsttätig und ohne externen Antrieb bereits bei

Windgeschwindigkeiten ab 1 m/s in die Windrichtung.

Hier werden zur Effizienzverstärkung zwei Turbinen-Leitblech-Systeme als

Windverteiler-System spiegelbildlich zusammengeführt, so dass zum Beispiel bei senkrechter Drehachse und Blick in die Hauptwindrichtung das linke Leitblech den Wind zur linken Turbine und das rechte Leitblech den Wind zu rechten Turbine ableitet. Dabei können nach diesem Dokument die Leitbleche zu einem geschlossenen Windführungssystem, dem Windverteiler, in Form einer„Nase" mit abgerundeten „Nasenrücken" als Verbindung der beiden Leitbleche vorteilhaft ausgebildet sein. Dadurch wird ein V-förmiger Windverteiler erhalten. Weiterhin wird in dem Dokument vorgeschlagen, dass der Abstand des V-förmigen

Windverteilers zu den Turbinen variabel und verstellbar ist, um für alle

Windverhältnisse optimale Betriebsbedingungen zu erreichen. Der V-förmige

Windverteiler wird je nach Windgeschwindigkeit in die optimale Stellung, bezogen auf Abstand und Neigung zu den Turbinenblättern und der Turbinenachse, gebracht.

Nähere Einzelheiten zu der Verstellbarkeit des V-förmigen Windverteilers sind hier allerdings nicht offenbart.

Ein Vorteil der Savonius-Turbinen ist deren Robustheit, so dass sie auch hohen Windgeschwindigkeiten standhalten können. Die Turbinen rotieren dann sehr schnell, ohne zerstört zu werden. Aber die angeschlossenen Generatoren sind für solche hohen Drehzahlen nicht ausgelegt. Eine Drehzahlbegrenzung ist daher notwendig. Nahe liegend ist es daher, bei zu hohen Windgeschwindigkeiten die Turbinen abzuschalten oder Bremsen einzusetzen, die nach dem Reibungsprinzip arbeiten. Ein Nachteil liegt jedoch in dem Verlust der Windenergie, die entweder überhaupt nicht mehr nutzbar ist oder zum Teil nutzlos in Reibungswärme umgewandelt wird.

Beim Turbinensystem der eingangs genannten Art tritt ein weiteres Problem auf. Bei niedrigen Windgeschwindigkeiten strömt der Wind am Windverteiler und an den Turbinen vorbei und um die Turbinen herum wieder zurück (Magnus -Effekt). Dadurch wird der Wirkungsgrad bei niedrigen Windgeschwindigkeiten verringert. Bei hohen Windgeschwindigkeiten tritt dieser Effekt nicht auf. Hier reißt die Windströmung an den Rotoren ab und wird nicht nach innen und zurück umgelenkt.

Aufgabe und Lösung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung: Ausgehend von dem bekannten Turbinensystem stellte sich das Problem, einen Schutz der Generatoren vor zu hohen Drehzahlen bei hohen Windgeschwindigkeiten zu erreichen, ohne dass die geerntete Windenergie nutzlos in Wärme umgewandelt wird. Zudem soll der Nachteil der Reibungsbremsen vermieden werden, dass die verschlissenen Bremsbeläge ausgetauscht werden müssen. Schließlich soll das Bremssystem bei stürmischen Windverhältnissen auf keinen Fall ausfallen, wie es bei hydraulischen oder Reibungs-Bremsen der Fall sein kann.

Außerdem und vor allem soll der oben beschriebene Effekt bei niedrigen

Windgeschwindigkeiten vermieden werden, dass die Windströmung nicht abreißt, sondern nach innen und zurück umgelenkt wird und somit den Wirkungsgrad vermindert.

Diese Aufgabe wird bei einem Turbinensystem für Windkraft mit zwei Radialturbinen und einem veränderlichen nasenförmigen Windverteiler der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der V-förmige Windverteiler (3, 305) einen unterhalb einer vorgegebenen Windgeschwindigkeit geöffneten und oberhalb der vorgegebenen Windgeschwindigkeit geschlossenen Winddurchlass aufweist. Insbesondere weist der V-förmige Windverteiler (3, 305) zwei Flügel auf, zwischen denen der Winddurchlass angeordnet ist. Vorgeschlagen wird außerdem, dass ein Spalt zwischen den Flügeln vorgesehen ist und dass der Spalt unterhalb der vorgegebenen Windgeschwindigkeit geöffnet und oberhalb der vorgegebenen Windgeschwindigkeit geschlossen ist. Bei niedrigen Windgeschwindigkeiten wird zwar der Hauptteil der Windströmung auf die Turbinen geleitet, aber ein Teil der Strömung fließt zwischen den beiden zwillingsartig nebeneinander angeordneten Radialturbinen vorbei und sorgt für den Abriss des auf die Turbinen gerichteten Strömungsanteils. Eine nachteilige Rückströmung wird auf diese Weise vermieden. Andererseits, wenn die Windgeschwindigkeit zunimmt, schließt sich dieser Winddurchlass und die gesamte Windströmung wird auf die Radialturbinen gerichtet. Wegen der hohen Windgeschwindigkeit tritt dann keine Rückströmung auf, sondern die Strömung reißt problemlos an den Radialturbinen ab. Diese Anordnung wurde in einer Vielzahl von praktischen Tests geprüft. Dabei stellte sich heraus, dass bis zu 70 % der einfallenden Windenergie in kinetische Energie umgesetzt werden kann.

Der Winddurchlass selber kann unterschiedlich ausgestaltet sein. Wichtig ist nur, dass der Spalt bei niedrigen Windgeschwindigkeiten geöffnet und bei hohen

Windgeschwindigkeiten, also oberhalb einer vorgegebenen Windgeschwindigkeit geschlossen ist.

Eine reibungsfreie Bremseinrichtung wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass zur Regulierung und Abbremsung der Turbinendrehzahl bei unterschiedlichen

Windgeschwindigkeiten die vom Wind Verteiler (3, 305) abgeschattete Fläche der Radialturbinen (1, 2) veränderbar ist. Ein veränderlicher Anteil der wirksamen Fläche der Radialturbinen soll also im„Windschatten" des Windverteilers liegen.

Erfindungsgemäß erfüllt der Windverteiler mindestens drei Funktionen. Bei starkem Wind führt er die gesamte Windenergie auf die Rotoren der beiden Turbinen. Bei schwachem Wind ermöglicht er eine Windströmung zwischen den Rotoren hindurch, um künstlich einen Abriss der Windströmung von den Rotoren zu erreichen. Drittens dient der Windverteiler als eine reibungsfreie Bremseinheit, wenn er die Radialturbinen ausreichend stark und insbesondere vollständig abschattet. Erfindungsgemäß kann der Windverteiler für unterschiedliche Windgeschwindigkeiten verstellt werden, um für alle Windverhältnisse optimale Betriebsbedingungen zu erreichen. Dabei ist das Turbinensystem auch bei niedrigen Windgeschwindigkeiten selbststartend, die Schnelllaufzahl (englisch: tip speed ratio = TSR) möglichst hoch und vorzugsweise größer als 3, auch bei unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten. Der Wirkungsgrad ist ebenfalls sehr hoch. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die zwei nebeneinander und parallel ausgerichteten Radialturbinen (1, 2) miteinander verbunden und um eine Schwenkachse (15) parallel zu den Turbinenachsen (18) verschwenkbar sind, wobei die Schwenkachse und der V- förmige Windverteiler (3) außerhalb der Verbindungslinie der Turbinenachsen und beide auf der gleichen Seite der Verbindungslinie liegen. Dadurch kann sich das erfindungsgemäße System, welches auf einem Mast gelagert ist, eigenständig in den Wind drehen und somit immer optimal vom Wind angeströmt werden. Das„In den Wind drehen" ist bei mehreren konkreten Modellen im freien Wind nachgewiesen worden. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.

Ausführungsbeispiele

Im Folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von

Zeichnungen näher beschrieben. In allen Zeichnungen haben gleiche Bezugszeichen die gleiche Bedeutung und werden daher gegebenenfalls nur einmal erläutert.

Es zeigen

Figur 1 eine perspektivische Darstellung der Windkraftanlage mit zwei

Radialturbinen nach dem Stand der Technik der WO 2012/038 043 A2 des Anmelders,

Figur 2 die konstruktiven Details eines Ausführungsbeispiels nach der

WO 2012/038 043 A2 als Rohrmast- Aufhängungssystem in einer Ansicht von der Seite entsprechend A-A in Figur 3,

Figur 3 eine Aufsicht auf die Windkraftanlage nach Figur 2,

Figur 4 den Fadentest,

Figuren 5 und 6

eine weiter verbesserte Windkraftanlage nach der WO 2012/038 043 A2 in verschiedenen perspektivischen Ansichten, Figur 7 eine Gittermastkonstruktion nach der WO 2012/038 043 A2, die als Gerüst für das spezielle Akkumulatoren- und Turbinen- Aufhängungssystem genutzt wird und/oder werden kann,

Figur 8 den Schnitt A-A nach Figur 7,

Figur 9 eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Turbinensystem bei entferntem oberen Abschlussblech in einer Stellung des Windverteilers für niedrige Windgeschwindigkeiten,

Figur 10 eine Ansicht entsprechend Figur 9, aber für höhere Windgeschwindigkeiten, etwa ab 6 bis 7 m/s,

Figur 11 eine Ansicht entsprechend Figur 9 und 10, aber mit einer Einstellung des

Windverteilers für sehr hohe Windgeschwindigkeiten und Sturm,

Figur 12 eine Darstellung entsprechend Figur 10, aber mit dem unteren

Abschlussblech,

Figur 13 eine schematische Darstellung einer Ansicht von der Seite auf eine

Savonius -Turbine nach dem Stand der Technik,

Figur 14 eine Darstellung entsprechend Figur 13, aber für das erfindungsgemäße

Turbinensystem,

Figur 15 eine Darstellung entsprechend den Figuren 9 bis 11, aber mit einer anderen, verbesserten Ausführung des Wind Verteilers, hier in einer Einstellung für hohe Windgeschwindigkeiten,

Figur 16 eine Darstellung entsprechend Figur 15, aber mit einer Einstellung des

Windverteilers für niedrige Windgeschwindigkeiten und

Figur 17 eine Darstellung entsprechend den Figuren 15 und 16, aber mit einer

Einstellung des Windverteilers als reibungsfreies Bremssystem.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung der Windkraftanlage mit zwei

Radialturbinen 1, 2 und einem V-förmigen Windverteiler 3, wobei Radialturbinen und Windverteiler als Ganzes um eine vertikale Achse drehbar (schwenkbar) an einem Stahlmast 5 oder einem anderen Fundament 6 angebracht sind.

Vorzugsweise ist der Abstand des V-förmigen Windverteilers zu den Turbinen variabel und verstellbar, um für alle Windverhältnisse optimale Betriebsbedingungen zu erreichen.

Der V-förmige Windverteiler wird je nach Windgeschwindigkeit in die optimale Stellung, bezogen auf Abstand und Neigung zu den Turbinenblättern und der

Turbinenachse, gebracht. Bei einer Gesamthöhe von 20 m beträgt die Höhe der Turbinen 10 m. Die Turbinen haben einen Durchmesser von 1 m. Die erwartete Kapazität bei einem Küstenstandort, wo die Windkraftanlage den zirkulierenden Küstenwind auffängt, beträgt ca. 21700 kWh, jährlich gemittelt mit einem Wirkungsgrad von 38 .

Figur 2 zeigt die konstruktiven Details eines Ausführungsbeispiels als Rohrmast- Aufhängungssystem in einer Ansicht von der Seite entsprechend A-A in Figur 3. An dem 20 m hohen Stahlmast 5 sind drei Trägerplatten 7, 8, 9 mittels Lager 10, 11, 12, 13, 14 drehbar um die Längsachse 15 des Stahlmastes 5 angebracht. Die untere

Trägerplatte 7 hat drei Drehlager 10 am Stahlmast 5 und zwei Turbinenlager 16, 17 an der Turbinenachse 18. Die mittlere Trägerplatte 8 hat drei Drehlager 12 und zwei Turbinenlager 19, 20 und die obere Trägerplatte 9 hat drei Drehlager 14 und zwei Turbinenlager 21, 22. Die Turbinenlager 17, 20 und 22 sind in Figur 2 nicht dargestellt und gehören zur anderen Turbine.

Die Drehlager 10, 11 einerseits und 13, 14 andererseits sind durch einen Distanzkragen 23, 24 auf Abstand gehalten. Der Distanzkragen ist ausgebildet als Hohlrohr. Figur 3 zeigt schließlich eine Aufsicht auf die Windkraftanlagen. Erkennbar sind die Turbinenschaufeln 25. Eingezeichnet ist mit einem Pfeil auch die Windrichtung, wenn sich die Windkraftanlage erfindungsgemäß in den Wind gedreht hat, so dass die Spitze des V-förmigen Windverteilers 3 dem Wind entgegen zeigt. Mit der Anlage wurde ein so genannter Fadentest durchgeführt (Figur 4). Wind 28 bis

6 m/s blies gegen die Anlage. Das Verhältnis von der Umfangsgeschwindigkeit der Turbine zum Wind war bis zu 3 : 1. In Figur 4 ist der Abriss der Fadenrichtung (unten im Bild) deutlich erkennbar. Die Anlage kann Energie aus der Druckdifferenz oder der potentiellen Energie des Windes extrahieren, nicht bloß aus der kinetischen Energie der bewegten Luft.

Die Bedeutung der Bezugszahlen in Figur 4 geht aus der Bezugszeichenliste hervor.

Ein Nebeneffekt ist der Pingpong-Ball, der in einem schrägen Luftstrahl„hängt": Durch den Coanda- Effekt löst die Strömung des Luftstrahles nicht vom Ball ab, sondern umrundet ihn (fast) völlig ohne Ablösung. Da der Ball leicht unterhalb des Zentrums des Luftstrahles hängt, erfolgt die Umströmung nicht symmetrisch. Es wird mehr Luft nach unten abgelenkt, da an der Unterseite des Balles die

Strömungsgeschwindigkeit und der Strahlquerschnitt gegenüber der Oberseite geringer sind. Als Reaktion erfährt der Ball eine Kraft nach oben. Dies erfolgt in Überlagerung mit dem Magnus-Effekt (der Ball dreht sich). Beide Effekte, jeder für sich, lassen den Ball nicht nach unten fallen, sondern nur an der Unterseite des Luftstrahles entlang - „rutschen". Der Widerstand, den der Ball der Strömung entgegensetzt, hält ihn auf Distanz zur Düse und die Schwerkraft verhindert, dass er einfach weggeblasen wird. So kann der Ball in einer mehr oder weniger stabilen Position schweben. Die Figuren 5 und 6 zeigen eine weiter verbesserte Windkraftanlage in verschiedenen perspektivischen Ansichten. Der praktische Betrieb hat gezeigt, dass die Windkraftanlage praktisch geräuschlos und sehr vibrationsarm arbeitet. Etwaige

Druckschwingungen liegen im unhörbaren Bereich unterhalb von 20 Hz. Der leichte und gut gewuchtete Aufbau der rotierenden Teile sorgt für die beobachtete

Vibrationsarmut. Dadurch ist diese Windkraftanlage hervorragend im Urbanen Bereich an und/oder auf Gebäuden einsetzbar.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird oberhalb der Drehverbindung, die auf einem feststehenden Mast befestigt ist, eine Gittermastkonstruktion vorgesehen, die als Gerüst für das spezielle Akkumulatoren- und Turbinen- Aufhängungssystem genutzt wird und/oder werden kann (vgl. Fig. 7 und Schnitt A-A als Figur 8). Der Hohlraum innerhalb des Gittermastes bietet genügend Platz für die sichere

Aufstellung/Befestigung von Akkumulatoren und der Ladesteuerung; gleichzeitig können die Kabellängen zum Generator kurz gehalten werden, um Ohm' sehe Verluste gering zu halten.

Da der Turm im unteren Bereich unterhalb der Drehverbindung aus Stahlrohr hergestellt ist, bildet er einen Hohlraum, der dazu genutzt werden kann, hochsensible Technik sicher zu installieren, da auch eine Belüftung und/oder Heizung und/oder geeignete Klimatisierung (air conditioning), besonders bezüglich der Luftfeuchtigkeit, vorgesehen sein kann.

Das Fundament kann in seiner Ausführung als weiterer Energiespeicher oder als Wasserreservoir oder als Ölspeicher genutzt und als solcher konzipiert werden. Im Fundament können Wärmepumpen (heat pumps with heat pipes) integriert werden. Im Folgenden werden die erfindungsgemäßen Verbesserungen des Turbinensystems anhand der Figuren 9 bis 14 näher erläutert.

Die Darstellung nach Figur 9, nämlich die Draufsicht auf das Turbinensystem mit abgenommenem oberen Abschlussblech und in schematischer Darstellung zeigt die beiden Radialturbinen 1, 2, die hier im konkreten Beispiel einen Abstand von 3,0 m haben und über ein Grundgerüst 310 (Gittermast) miteinander und mit dem Stahlmast 5 sowie dem Windverteiler verbunden sind. Der Stahlmast 5 ist unterhalb des

Gittermastes 310 angeordnet und beeinflusst und stört daher nicht die Windströmung im Bereich der Turbinen. Der Windverteiler weist zwei Flügel 306, 307 auf, die über eine Blattfeder 313 miteinander und mit dem Grundgerüst 310 verbunden sind, so dass der Winkel zwischen den Flügeln 306, 307 veränderbar ist. Diese Veränderung wird durch zwei Hydraulikzylinder 308, 309 ermöglicht, welche einerseits am Grundgerüst 310 und andererseits am jeweiligen Flügel 306, 307 befestigt sind. Zusätzlich können die Hydraulikzylinder 308, 309 die effektive Fläche der Flügel 306, 307 verändern, wie nachfolgend beschrieben ist.

Der Spalt zwischen den Flügeln 306, 307 ist veränderbar entsprechend dem Anspruch 3.

Die Flügel 306 und 307 bestehen aus zwei Aluminiumplatten 314, 315, die über eine Schienenanordnung 318 nach dem Nut- und Federprinzip gegeneinander verschiebbar sind, um die effektive Fläche der Flügel 306 bzw. 307 zu verändern. Die Hydraulikzylinder 308, 309 werden über jeweils einen Stellmotor 319 betätigt, der auf der Befestigungsachse des Hydraulikzylinders bezüglich des Grundgerüstes angebracht ist.

Im Beispiel A entsprechend Figur 9 sind die Flügel 306, 307 auf einen Wind mit einer Geschwindigkeit von weniger als 5 bis 6 m/s ausgelegt. Der Abstand a zwischen dem äußeren Ende der Flügel des Windverteilers und dem äußeren Umfang der

Radialturbinen ist kleiner als 30 mm. Damit wird dieser schwache Wind optimal ausgenutzt. Figur 10 zeigt eine entsprechende Anordnung wie Figur 9 für das Beispiel B mit einer Windgeschwindigkeit von mehr als 6 bis 7 m/s. Hier ist der Winkel zwischen den Flügeln 306, 307 auf ein Minimum verkleinert und der Abstand der Flügel zu den Radialturbinen ist deutlich größer, nämlich 90 mm.

Im Beispiel C nach Figur 11 sind die Flügel zu ihrer größtmöglichen Fläche ausgefahren und der Abstand a beträgt hier 60 mm. Diese Anordnung ist für besonders starken Wind oder Sturm geeignet.

Das Turbinensystem kann auf diese Weise eingestellt werden. Diese Justierung wirkt wie eine reibungsfreie Bremse des Generators, und zwar für jede Windgeschwindigkeit und auch für Sturm.

Figur 12 zeigt eine Ansicht entsprechend Figur 10, aber mit dem unteren

Abschlussblech 311, welches zur Windseite hin eine Abkantung 312 hat. Wie auch in den anderen Figuren haben die beiden Radialturbinen 1 und 2 einen Durchmesser von 1,5 m. In Feldversuchen wurde herausgefunden, dass die Schnelllaufzahl der Turbine (TSR, bezogen auf die Windgeschwindigkeiten) über 3 war. Diesen Wert hat man nur dann erreicht, wenn bei den betreffenden Windgeschwindigkeiten der Winkel zwischen den Flügeln des Windverteilers wie in den Beispielen A und B (Figuren 9 und 10) eingestellt war. Das Beispiel C entsprechend Figur 11 zeigt einen justierbaren

Windverteiler, der vorzugsweise einzusetzen ist. Sonst fällt die Schnelllaufzahl (TSR) auf niedrige Werte ab, etwa 30 % der Leistung geht verloren und das Turbinensystem ist nicht mehr selbststartend, so wie Turbinensysteme nach dem Stand der Technik in der Regel ebenfalls nicht selbststartend sind. Das Grundgerüst 310, welches sowohl die Turbinenlager als auch den Windverteiler trägt, ist aus Stahl hergestellt, um die notwendige Stabilität auch in Stürmen zu haben sowie um Vibrationen und Lärm, wie er bei Turbinensystemen nach dem Stand der Technik auftritt, erheblich zu verringern oder sogar völlig auszuschließen. Die Abschlussbleche, die ebenfalls vom Grundgerüst 310 getragen werden, decken das

Turbinensystem oben und unten ab und zwingen die Luft in die Radialturbinen 1 und 2 einzuströmen. Die Abschlussbleche sind etwa 5 % länger als der Durchmesser der Turbine, der in diesem Fall 1,5 m beträgt. Damit die Turbine sich dreimal schneller als die Windgeschwindigkeit im Freilauf bewegt (rotiert), ist es erforderlich, dass die Abschlussbleche 303 und 311 an der dem Wind zugewandten Seite abgekantet sind, insbesondere um mindestens 20 bis 30 . Figur 13 zeigt eine Ansicht von der Seite auf eine Savonius-Turbine nach dem Stand der Technik, welche zwar Abschlussbleche 303, 311 aufweist, die aber nicht die Abkantungen 302, 312 haben. Die Abschlussbleche stehen zwar etwa 5 % über dem Turbinenquerschnitt über, wie aus Figur 13 deutlich hervorgeht, aber diese Turbine nach dem Stand der Technik, entwickelt im Jahre 1927 von Savonius, ist nicht immer selbststartend. Sie erreicht eine Schnelllaufzahl (TSR) von maximal 1,5 bis 1,8.

Dagegen ist das erfindungsgemäße Turbinensystem anders aufgebaut, wie in Figur 14 deutlich erkennbar ist. Zum einen arbeitet dieses Turbinensystem mit Abkantungen

302, 312, so dass die Abschlussbleche 303, 311 wie Konzentrationsbleche wirken, die den Wind konzentriert und gebündelt in die Radialturbine leiten. Damit kann 25 % und mehr des Turbinengewichtes eingespart werden. Dieses Turbinensystem ist in jedem Fall selbststartend und kann eine Schnelllaufzahl (TSR) von über 3 erreichen. Ein wei- terer Unterschied liegt in dem Spalt 320 zwischen den Radialrotoren und den

Abschlussblechen 303, 311. Die Konzentrationsbleche sind erfindungsgemäß nämlich feststehend und drehen sich nicht zusammen mit der Radialturbine. Auch hier stehen die Abschlussbleche um 5 % bezogen auf den Turbinendurchmesser über. Zusätzlich gibt es einen Überstand von 8 %, ebenfalls bezogen auf den Turbinendurchmesser, welcher mit einem Winkel von 20 bis 30 % abgekantet ist, nämlich beim unteren

Abschlussblech 311 nach unten und beim oberen Abschlussblech 303 nach oben, wie deutlich aus Figur 14 hervorgeht.

Das Turbinensystem in der Ausführung nach Figur 14 erreicht etwa 3,5-mal größere Drehzahlen als die Ausführung nach Figur 13. Auch die erreichbaren Drehmomente sind größer. Als Folge ist die Leistungsausbeute erheblich größer.

Die Abschlussbleche in Figur 14 können außerdem erheblich dünner als im Stand der Technik nach Figur 13 sein. Das Konstruktionsgewicht und eventuelle mechanische Spannungen sind erheblich reduziert.

Weitere Vorteile sind die robuste Konstruktion, die nur geringe Anzahl von beweglichen Teilen (die dem Reibungs verschleiß unterliegen), die Möglichkeit zur Wartung oder Reparatur der Teile ohne Zuhilfenahme von Kränen, die Aus- tauschmöglichkeit der Lager mit konventionellen Werkzeugen, die Verwendung von industriellen und genormten Teilen und Größen zur Kosteneinsparung und

Minimierung der Wartungszeiten. Weitere Vorteile liegen in dem nur geringen Wartungs- und Reparaturaufwand. So braucht das Turbinensystem nur einmal pro Jahr eine Wartungsinspektion. Die vier Lager in jeder Turbine müssen nur alle 10 bis 20 Jahre gewechselt werden, die beiden Generatorenlager sogar nur alle 20 Jahre. Die Lager in dem Schwenkachsensystem haben nur einen geringen Verschleiß mit nur geringen Austauschkosten. Die elektrischen Komponenten können zur Optimierung alle 10 Jahre ausgetauscht werden. Andere Verschleißarten außer Reibung oder Dehnung infolge von mechanischer Spannung treten nicht auf. Die Turbine vom Typ Savonius kann jede Wind- geschwindigkeit und sogar Stürme ohne Schaden überstehen.

Sogar bei großen Dimensionen ist das erfindungsgemäße Turbinensystem

selbststartend. Infolge des hohen Drehmomentes kann die Turbine als Wasserpumpe eingesetzt werden.

Die Figuren 15, 16 und 17 zeigen eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung. Die Darstellungen zeigen das Turbinensystem in schematischer Darstellung von oben. Der Stahlmast 5 befindet sich unterhalb des Grundgerüstes 310, welches als

Gittermast ausgebildet ist. Strömungstechnisch spielen daher der Stahlmast 5 und der Gittermast 310 keine Rolle und sie beeinflussen die Strömungsverhältnisse nicht.

Die Flügel 306, 307 sind mittels Hydraulikzylinder 308, 309 verstellbar, wie auch die Figuren 16 und 17 zeigen. Dazu sind die Hydraulikzylinder 308, 309 an dem einen Ende drehbar um eine Achse 323, 324 mit einem Stellmotor an dem Gittermast 310 drehbar angebracht. Am anderen Ende sind die Hydraulikzylinder, ebenfalls drehbar, mit den Flügeln 306, 307 des Wind Verteilers verbunden. Die sich gegenüberliegenden Kanten 325, 326 laufen innerhalb der jeweiligen Schiene 327, 328 des Grundgerüstes 310 wie Nutensteine in einer Nut entlang der Schiene. Dies wird besonders deutlich in den Figuren 16 und 17.

Figur 15 zeigt die optimale Anordnung des Turbinensystems und der Flügel 307, 308 bei hohen Windgeschwindigkeiten, insbesondere in diesem Beispiel bei

Geschwindigkeiten von mehr als 7 m/s. Dann ist der Spalt 329 zwischen den Flügeln

306, 307 geschlossen. Der Windverteiler führt die Windströmung entlang der Flügel 306, 307 auf die Turbinen. Dort reißt die Strömung bei der hohen Windgeschwindigkeit ab. Eine Rückströmung findet nicht statt. Die Rückströmung wird außerdem bei hohen Windgeschwindigkeiten dadurch verhindert, dass in diesem Fall durch den relativ engen Spalt bzw. Abstand a zwischen den Flügeln des

Windverteilers und den Radialturbinen ein kleiner, aber ausreichender Anteil der Windströmung hindurchfließt und für ein zusätzliches Abreißen der Windströmung sorgt.

Typischerweise beträgt dieser Abstand a 90 mm bei einem Abstand der Radialturbinen 1, 2 von 3 m voneinander.

Figur 16 zeigt die Anordnung der Flügel 306, 307 des Windverteilers beim

Turbinensystem für niedrige Windgeschwindigkeiten, im speziellen Fall für

Windgeschwindigkeiten unterhalb von 7 m/s. Der Spalt 329 zwischen den Kanten 325, 326 der Flügel 306, 307 ist hier geöffnet, so dass der von links einströmende Wind nicht nur über die Flügel 306, 307 auf die Turbine gerichtet wird, sondern ein Teil durch den Spalt 329 zwischen die beiden Radialturbinen 1, 2 vorbeiströmt und zu einem Abriss der Windströmung außen an den Turbinen führt. Da der Stahlmast 5 unterhalb des Grundgerüstes (Gittermastes) angeordnet ist, kann der von links einfallende Wind ungehindert durch den Spalt 329 und zwischen den Radialturbinen vorbeiströmen.

Die Anordnung des Turbinensystems in Figur 17 zeigt die Stellung der Flügel 306, 307 des Windverteilers in der Funktion als reibungsfreie Bremse. In dieser Stellung verhindern die Flügel 306, 307 das Einströmen des von links einfallenden Windes auf die Radialturbinen 1, 2. Die Flügel 306, 307 bilden gleichsam einen Windschutz für die Turbinen 1, 2.

Bezugszeichenliste

Klammern stehen ggfs. die konkreten Bezeichnungen aus der Beschreibung

Ausführungsbeispiels)

1 Radialturbine

2 Radialturbine

3 Windverteiler

5 Stahlmast

6 Fundamentplatte

7 Trägerplatte

8 Trägerplatte

9 Trägerplatte

10 (Dreh-)Lager

11 (Dreh-)Lager

12 (Dreh-)Lager

13 (Dreh-)Lager

14 (Dreh-)Lager

15 Längsachse

16 Turbinen-Lager

18 Turbinenachse

19 Turbinen-Lager

21 Turbinen-Lager

23 Distanzkragen

24 Distanzkragen

25 Turbinenschaufeln

26 oberer Kragenflansch

27 Führungsflansch

28 Wind

31 Magnus -Effekt

32 Coanda-Effekt

33 Magnus-Coanda-Überlagerung

34 High Lift

35 Unterdruck

36 Überdruck

37 Fadenrichtung riss ab

301 Außenradius der Turbine bzw. der Turbinenflügel 302 Abkantung des oberen Konzentrations- und/oder Windführungsbleches 303

303 oberes Konzentrations- und/oder Windführungsblech, oberes

Abschlussblech

304 Gittermast

305 V-förmiger Windverteiler

306 Flügel des Windverteilers

307 Flügel des Windverteilers

308 Hydraulikzylinder

309 Hydraulikzylinder

310 Grundgerüst, Gittermast

311 unteres Abschlussblech

312 Abkantung von 311

313 Blattfeder

314 Aluminiumplatte (Aluminiumblech)

315 Aluminiumplatte (Aluminiumblech)

316 Aluminiumplatte (Aluminiumblech)

317 Aluminiumplatte (Aluminiumblech)

318 Schienenanordnung (Nut und Feder)

319 Stellmotor

320 Spalt

321 Verstärkungsrippe

322 Verstärkungsrippe

323 Achse mit Stellmotor

324 Achse mit Stellmotor

325 Kante des Flügels 306

326 Kante des Flügels 307

327 Schiene

328 Schiene

329 Spalt (Winddurchlass)

Abstand