BOHG-Wmdkraftanlage (Berto Otilio Hemandez Gutierrez) mit vertikaler Auftriebskörper- Rotationsachse und mit oberflächenveränderlicher Luftschraube

2.1. Bei den modernsten und bekanntesten Windkraftanlagen wie bei denen mit dem Savonius-Rotor oder Darrieus-Rotor (mit vertikaler Rotationsachse), oder auch bei denen mit horizontaler Rotationsachse wie der ENERCON E-126 treten folgende Mängel und technische und wirtschaftliche Nachteile:

- die Verschwendung eines beträchtlichen Anteils der Windenergie, der nötigt ist, um die zu mehreren Hundert Tonnen schwere Maschinengondel, die zusammen mit der Rotornabe und den Rotorblättern einen großen Luftwiderstand aufweisen, in Bewegung zu setzen.

- Technologische Grenzen, die die Erhöhung der nutzbaren Arbeitsfläche der

Rotorblätter praktisch unmöglich machen. Dadurch ist der Nutzungsfaktor der

Luftschraube sehr klein im Vergleich zum Momentanwert der energetischen Fläche (durch den Rotor eingeschlossene Fläche).

- technische und wirtschaftliche Nachteile wenn die mittlere Windgeschwindigkeit unter 4 m/s liegt.

- Kaum kann man mit diesen Windkraftanlagen eine Nennleistung von 6 - 7,5 MW übertreffen (bei einer mittleren Windgeschwindigkeit höher als 6,5 m/s).

- der zu hohe Turm (bis über 130 m), in dem sich die wichtigsten mobilen Teile befinden (Maschinengondel, Rotornabe, Rotorblätter, usw).

- Rotordurchmesser in großem Umfang (in unserem Beispiel 127 m, bei der Enercon E-126).

- Die negative Umweltbelastung, da großes Volumen der natürlichen Umgebung benötigt wird. Noch dazu wird ein noch größerer Raum als Sicherheitszone benötigt, Raum, der für andere sozioökonomische Zwecke nützlich sein könnte (siehe Bildmaterial).

- Die hohen Investitionskosten, die mit der Erhöhung der Sicherheitsmaßnahmen gegen Unwetter verbunden sind. - Beispiel I:

Die WKA-Hersteller bieten verschiedene Turmhöhen und Varianten für Anlagen von ähnlichen Eigenschaften mit verschiedenen Turmhöhen in Bezug auf Rotordurchmesser und Nennleistung:

Rotordurchmesser Nennleistung Turmhöhe

etwa 40-60 m etwa 0,5-0,6 MW etwa 40-65 m

etwa 70-90 m etwa 1,5-3,0 MW etwa 65-114 m

etwa 112-126 m Etwa 4,5-6,0 MW etwa 120-130 m

2.2. Die BOHG- Windkraftanlagen mit vertikaler Auftriebskörper- Rotationsachse und mit oberflächenveränderlicher Luftschraube (siehe

Abbildungen 0;1;2;3;4;5 und 6) haben als Hauptziele, die Windkraftanlagen sicherer und preiswerter zu machen und die oben genannten Mängel und technische und wirtschaftliche Nachteile zu lösen. Dafür werden nun folgende innovativen Aspekte vorgesehen:

- Ein Auftriebskörper (2), der sachgemäß nach dem archimedischen Prinzip

errechnet wird, um das von mehreren zig Tonnen Gewicht aus der Gesamtheit Rotorblätter(3), Blätterträger (6), Kontergewicht (5), Rotorachse (1) und

Gegeneisbildungssystem (7) sowie Getriebehauptzahnrad (12) außer Kraft zu setzen.

- Eine Luftschraube (27), die aus einer ungeraden Anzahl von Rotorblättern (3) besteht. Die Rotorblätter bestehen aus Pendeltüren (4), die so passend montiert sind, dass das parabol- und ellipsenförmige Profil des Rotorblattes (3) während der 180° Drehung seine konkave Seite (gegenaerodynamisch) gegen den Wind wie ein Konzentrator der Windkraft (20) arbeitet. Bei der anderen 180° Drehung, wenn die konvexe Seite des Rotorblattes (3) (aerodynamisch) gegen den Wind ist, bleiben die Pendeltüren (4) geöffnet, daher verringert sich erheblich die gegen die

Windbewegung (20) entgegensetzte Fläche. Damit erhält man einen deutlich höheren Nutzungsfaktor. Nutzungsfaktor ist das Verhältnis zwischen der nutzbaren Arbeitsfläche der Rotorblätter zu dem Momentanwert der energetischen Fläche (Rotorfläche). Die bisher zusammenhängende innovativen Aspekte ermöglichen, dass bei der BOHG- Windkraftanlage sich die Auftriebskörper-Rotationsachse (1- 2) mit einer Tangentialgeschwindigkeit annähernd zur linealen

Windgeschwindigkeit (20), die sie bewegt und die zudem ein riesiges Drehmoment auf das Getriebehauptzahnrad (12) erzeugt, dreht.

- Ein System aus einem oder mehreren Generatoren (14) vertikaler Art und mit einer hohen Stromerzeugungskapazität. Deren Montage ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht der Statoren auf den Böden (18) des Turms ruht und dass das Gewicht der von einer gemeinsamen Achse (19) bewegten Mehrkerne (14) auf einen Auftriebskörper (10), der eine hydrodynamische Bremse mit zentrifugaler Steuerung/ Antrieb, die in der Lage ist, die Parameter der Drehung im

Nenngebrauchsbereich zu halten, vorsieht, ruht. - Diese technisch sehr innovativen Zusammenbaumerkmale, zusammen mit den früher genannten, ermöglichen, dass bei einer BOHG- Windkraftanlage der Umformungsprozeß der praktischen Nutzung der im Wind enthaltenen Energie optimal sei. Noch dazu können die BOHG- Windkraftanlagen vom Typ einer Kleinwindanlage oder bis zu einer mehrere Megawatt- Windkraftanlage sein. Siehe nun anschließend das Beispiel II, um mit dem Beispiel I zu vergleichen (Abbildungen 0;1;2;3;4;5 und 6).

- Der hier vorgestellte Typ ist eine BOHG- Windkraftanlage mit 3 Rotorblättern (3) (anbei Skizze)

Beispiel II:

Für Windgeschwindigkeiten zwischen: 2,8— 11 m/s

Rotodurchmesser: 40 - 60 m

Nennleistung: 4 - 30 MW

Turmhöhe: 50 - 70 m

Die BOHG- Windkraftanlagen mit vertikaler Auftriebskörper- Rotationsachse und mit oberflächenveränderlicher Luftschraube sind so konstruiert, damit die im Wind enthaltene primäre Energie in Rotationskraft umgewandelt wird. Die Eigenschaft, dass sie für Windgeschwindigkeiten von 2,8 bis 11 m/s bestens arbeiten können, verleiht den BOHG- Windkraftanlagen einen sehr breiten Nutzungsbereich, nicht nur in der Elektroenergieerzeugung; sondern auch in einigen Landwirtschaftsbereichen, sowie auch in anderen

Industriezweigen, auf fast jedem geografischen Gebiet, auch wenn die mittlere historische Windgeschwindigkeit 3,5 m s nicht übersteigt.

Die Zeichnungen der Abbildungen 0;1;2;3;4;5 und 6 (anbei Skizze) zeigen die Hauptbestandteile einer BOHG- Windkraftanlage mit vertikaler Auftriebskörper- Rotationsachse und mit oberflächenveränderlicher Luftschraube:

eine vertikale Rotationsachse (1), die passend an die vertikale Achslinie des Turms (18) durch die Zentrierbolzen (8); die Kontergewichte (5); sowie durch das piezoresistive Drucksensor-Kugellager (25). Die Rotationsachse ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Anteil oder das gesamte Gewicht, das sie trägt, auf das piezoresistive Drucksensor-Kugellager (25) oder auf den Auftriebskörper (2) überträgt.

ein Auftriebskörper (2) (siehe erweiterte Abbildung in der Vorderansicht der Abbildung 4 und im oberen Teil der Abbildung 5). Der Auftriebskörper wird mechanisch durch die zu den Öffnungen (4) (23) des Ringes (22) aufgelegten Schrauben mit den Blätterträgern (6) verbunden/befestigt. Der Auftriebskörper (6) hat dort die Form eines konzentrischen kreisförmigen Ringes und ist dadurch gekennzeichnet, dass wenn seine Umgebung mit der Flüssigkeit (11) flutet, bis der Standanzeiger des piezoresistiven Drucksensor-Kugellagers (25)„0" kg zeigt, trägt die zig Tonnen, die aus der Achse (1) übertragen werden, die sich zusammen mit allen Bestandteilen schwimmend dreht, [diese Bestandteile sind: die Achse (1); der selbe Auftriebskörper (2); die Luftschraube (27); die Blätterträger (6); die

Rotorblätter (3) mit Pendeltüren (4), die Achse mit dem Getriebehauptzahnrad (12) und andere Bestandteile mit geringem Eigengewicht],

eine Luftschraube (27) (siehe Abbildungen 2 und 3). Sie kann aus 3; 5 oder 7 Rotorblättern (3), die zugleich aus mehrfachen auf dem Blätterträger (6) passend montierten Pendeltüren (4) zusammengesetzt sind, bestehen. [Siehe erweiterte Abbildung des Profils in der Abbildung 6]. Die Pendeltüren (4) sind so montiert, dass sie selbstständig die nach der Lage des Blattes (3) augenblickliche

Widerstandsoberfläche entsprechend der Windrichtung (20) variieren können. Außerdem sind sie mit einem Mechanismus (24) ausgestattet, der passend auf der Struktur des Blätterträgers (6) befestigt ist, um den Bereich der freien Bewegung der Pendeltüren (4) zu begrenzen; daraufhin wird die Wirkung der Bremse (9) ergänzt wenn es nötig ist, die Bewegung der vertikalen Auftriebskörper- Rotationsachse (1) anzuhalten. ein passend auf dem Turmaufbau eingebautes Getriebe (13), anhand dessen sich das ganze System von Generatoren (14) bewegt.

ein System von Elektrogeneratorenkrafmiaschinen, besteht aus einem oder mehreren

Generatoren (14) vertikaler Art und mit einer hohen Stromerzeugungskapazität. Deren Montage ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht der Statoren auf den Böden (18) des Turms ruht und dass das Gewicht der von einer gemeinsamen Achse (19) zu bewegenden Mehrkerne (14) auf einen Auftriebskörper (10), der eine hydrodynamische Bremse mit zentrifugaler Steuerung, die in der Lage ist, die Parameter der Drehung im Nenngebrauchsbereich zu halten, vorsieht, ruht.

Ein Auftriebskörper (10), der durch eine Achse (19) das Körpergewicht der Rotoren von den Generatoren (14) trägt (siehe auch * Motoren). Der

Auftriebskörper (10) sieht in seinem Konstruktionsaufbau eine hydrodynamische Bremse mit zentrifugaler Steuerung vor. Da er sich mit einer sehr hohen

Geschwindigkeit dreht, wird er sachgemäß durch die Zentriervorrichtungen (8) und (25) zentriert.

In einer BOHG- Windkraftanlage sind auch sehr wichtige Bestandteile: das Netzanschlußsystem (16); der Turm (18) und das Fundament (17).

* Motoren: diese Zusammenbauart von elektrischen Maschinen sieht man ebenso für den Bau von elektrischen Motoren in jedem Industriezweig, insbesondere in der Automobilindustrie, vor.