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Patent Searching and Data


Title:
WIND TURBINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/160688
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a wind turbine for offshore use and for applications on buildings, on vehicle roofs, in ship masts, and in light posts, among other things, wherein embodiments for different power values are possible and the wind turbine can be used with relatively low investment costs and the least possible environmental impact. For this purpose, the blades (4) are arranged between at least one upper and one lower outer ring (5) and inner ring (6) so as to be directed toward a rotational axis (8) of the blade wheel (2) and in such a way that air can flow between the blades (4) without hindrance and a rear air passage is provided, which ensures a compact design, and the wind turbine can be used in large wind speed ranges.

Inventors:
MEISSNER, Matthias (Bodenacherstrasse 14, Kindhausen, CH-8604, CH)
Application Number:
EP2010/058907
Publication Date:
December 29, 2011
Filing Date:
June 23, 2010
Export Citation:
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Assignee:
LIGHTYEARS HOLDING AG (Eichenstrasse 11, Pfäffikon, CH-8808, CH)
MEISSNER, Matthias (Bodenacherstrasse 14, Kindhausen, CH-8604, CH)
International Classes:
F03D3/06; H02K7/18
Attorney, Agent or Firm:
SCHNEIDER FELDMANN AG (Beethovenstrasse 49, Postfach 2792, Zürich, CH-8022, CH)
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Claims:
Patentansprüche

1. Windkraftmaschine, geeignet für einen Offshore-Einsatz sowie für Anwendungen auf Gebäuden, auf Fahrzeugdächern, in Schiffs- und Lichtmasten u. a., umfassend zumindest ein

Schaufelrad (2) und einen Generator (3) sowie eine Lagerung der Rotorwelle des Generators (3) resp. des Schaufelrades (2) , wobei Schaufelrad (2) und Generator (3) gekoppelt sind und dass Schaufeln (4) des Schaufelrades (2) zwischen

parallel angeordneten, kreis- oder ringförmigen Elementen aufgenommen sind,

dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (4) in Richtung auf eine Drehachse (8) des Schaufelrades (2) gerichtet sind und zwischen zumindest je einem oberen und unteren Aussenring (5) und Innenring (6) so angeordnet sind, dass Luft

ungehindert zwischen den Schaufeln (4) strömen kann und ein rückseitiger Luftdurchgang gegeben ist.

2. Windkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (4) gebogen sind und bevorzugt aus einem elastomeren Werkstoff bestehen.

3. Windkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elastomere Werkstoff ein EPDM oder Silikon mit angepasster Shore-Härte ist.

4. Windkraftmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelrad (2) in Richtung der Drehachse (8) verschiebbar auf bzw. in einem Gehäuse (1) der Windkraftmaschine angeordnet ist.

5. Windkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei hängender Anordnung unter Brücken o. a. das Gehäuse (1) lediglich den Kühl- und Generatormantel umfasst.

6. Windkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) pyramidenförmig ist, bevorzugt achteckig und geeignet ist, eine Luftströmung (9) zu einer Wirkstelle zu führen, wobei die Wirkstelle bevorzugt eine

Kühleinrichtung des Generators (3) ist und dass durch die

Schräge der Gehäusewände die Windkraftmaschine zusätzlich zu einer Bodenverankerung nach unten gedrückt wird.

7. Windkraftmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Schaufeln

(4) über Innenring

und beim Innenring (6) als Spoiler (12) ausgebildet sind.

8. Windkraftmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (8)

vertikal, schräg oder horizontal ausgerichtet ist.

9. Windkraftmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelrad (2) auf bzw. in einem Permanent-Magnetläger (13) gelagert ist und durch eine berührungslose Magnetkupplung des Magnetlagers (13) und/oder ein Magnetgetriebe mit dem Generator (3) verbunden ist.

10. Windkraftmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Schaufelrad (2) und Magnetlager mit einem ein- oder mehrstufigen Generator (3) gekoppelt sind, dessen einzelne Spulen und Stufen (10) einzeln, insbesondere windgeschwindigkeitsabhängig schaltbar sind.

11. Windkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch

gekennzeichnet, dass der Generator (3) e

ist.

12. Windkraftmaschine, geeignet für einen Offshore-Einsatz sowie für Anwendungen auf Gebäuden, auf Fahrzeugdächern, in Schiffs- und Lichtmasten u. a., umfassend zumindest ein Schaufelrad (2) und einen Generator (3) sowie eine Lagerung der Rotorwelle des Generators (3) resp. des Schaufelrades (2) , wobei Schaufelrad (2) und Generator (3) gekoppelt sind und dass Schaufeln (4) des Schaufelrades (2) zwischen parallel angeordneten, kreis- oder ringförmigen Elementen aufgenommen sind,

dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (3) ein- oder mehrstufig ist, wobei der Durchmesser der Polräder jeder Stufe (10) in Richtung auf das Schaufelrad (2) abnimmt. 13. Windkraftmaschine nach Anspruch 12 , dadurch

gekennzeichnet, dass die Stufen (10) einzeln, insbesondere last- resp. windqeschwindiqkeitsabhängig schaltbar sind.

14. Windkraftmaschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass Spulen (15) der Stufen (10) in sich beweglich verfahrbar sind. 15. Windkraftmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (3) ein- bis sechsstufig ist.

16. Windkraftmaschine, geeignet für einen Offshore-Einsatz sowie für Anwendungen auf Gebäuden, auf Fahrzeugdächern, in

Schiffs- und Lichtmasten u. a., umfassend zumindest ein Schaufelrad (2) und einen Generator (3) sowie eine Lagerung der Rotorwelle des Generators (3) resp. des Schaufelrades (2) , wobei Schaufelrad (2) und Generator (3) gekoppelt sind und zumindest der Generator (3) in einem Gehäuse aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1)

pyramidenförmig ist, dessen Mantelwand (11) geeignet ist, eine Luftströmung (9) zu einer Wirkstelle zu führen und dass durch die Schräge der Gehäusewände die Windkraftmaschine zusätzlich zu einer Bodenverankerung nach unten gedrückt wird.

17. Windkraftmaschine nach Anspruch 16, dadurch

gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) die Grundform eines Pyramidenstumpfes, bevorzugt achteckig aufweist, auf dessen Dach das Schaufelrad (2) angeordnet ist.

18. Windkraftmaschine nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelrad (2) in das Gehäuse (1) absenkbar angeordnet ist.

19. Windkraftmaschine nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelrad (2) gegen oben abgedeckt und zumindest teilweise von einem Mantel umgeben ist und im Mantel eine Windeinleitöffnung vorgesehen ist, wobei

rechts von der Öffnung Strömungsstutzen angeordnet sind, die in weitere Kammern Wind leiten.

Description:
Windkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Windkraftmaschine für Offshore- Einsatz sowie für Anwendungen auf Gebäuden, auf

Fahrzeugdächern, in Schiffs- und Lichtmasten u. a., wobei

Ausführungsformen für unterschiedliche Leistungswerte möglich sind. Die Windkraftmaschine umfasst zumindest ein Schaufelrad und einen Generator sowie eine Lagerung der Rotorwelle des Generators resp. des Schaufelrades gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Windkraftmaschinen, insbesondere dreiflüglige

Propelleranordnungen sind bekannt und werden im industriellen Massstab angewendet. Nachteilig sind jedoch die hohen

Investitionskosten, eine vergleichsweise grosse Abhängigkeit von den Witterungsbedingungen, z. B. Windgeschwindigkeit oder Eisbildung und nachteilige Wirkungen auf das Landschaftsbild sowie psychische Beeinträchtigen in unmittelbarer Umgebung von Propelleranlagen.

Die CN-A-2802113 offenbart einen Windgenerator für turbulente Strömungen, wobei jede drehende welle mit einer Spirale versehen ist.

Bekannt sind auch vertikal angeordnete Rotoren in

Wasserkraftwerken, in Schiffsmasten oder hohen Gebäuden. So zeigt die RU-C-2330989 eine Windkraftanlage, deren kreisring- bis scheibenförmiger Rotor oberhalb des Meereswasserspiegels angeordnet ist. Auf einem Kreisring ist eine Vielzahl von Schaufeln, ggf. verstellbar und einzeln stehenden angeordnet. Ein ähnliches und selbsteinstellendes Windrad, mit fünf horizontal und gleichmässig beabstandet angeordneten

Schaufeln sind in der US-A-4468169 offenbart.

Weitergehend offenbart die US-A-3938907 eine Windradturbine mit zwei Schaufelkränzen, die zwischen zwei horizontal liegenden Kreisscheiben angeordnet sind. Der äussere

Schaufelkranz umfasst fest angeordnete Turbinenschaufeln, die nahezu gerade sind, während die Schaufeln des inneren Kranzes stärker gebogen sind und auch anstellbar ausgebildet sein können.

Bekannt sind ebenfalls Tornadotürme mit in Achsrichtung festen oder verstellbaren Flügeln im Aussenmantel sowie auch Vortex Tower mit grosser Bauhöhe.

Zur Minderung oder Meidung von Reibungsverlusten bei linearen oder rotierenden Bewegungen kommen neben Wälz- und

Gleitlagern auch Magnetlagerungen zur Anwendung, z. B. gemäss der US-A-2009322172 (u. a. U-förmige Polschuhe) , US-A- 2010072846 (Drehwelle mit Vertiefungen zur Meidung von

Wirbelströmen an der Wellenoberfläche) , US-A-20090322095 und US-A-20090324383 (magnetisch gelagerte Windturbine mit horizontaler oder vertikaler Achse und räumlich sehr

umfangreichen Windleiteinrichtungen) , US-B-7303369 (Abhebung mittels Permanentmagnet) oder US-A-20100026120 (Rotor in Kronenform mit lediglich magnetischer Schulter, ohne Magnet) . Zur berührungslosen Lagerung einer horizontal angeordneten Rotorwelle einer Turbomaschine weist die Lageranordnung gemäss der WO-A-2010006859 ein magnetisches Radiallager auf, dessen Lagergehäuse elastisch aufgehängt ist.

Propeller- und Turbinenräder sind mit Generatoren zur

Stromerzeugung gekoppelt, wobei eine optimale

Energieerzeugung an bestimmte Drehzahlbereiche gebunden ist. In der CN-A-2737979 wird vorgeschlagen, mehrere Windräder elektrisch zu koppeln um die Ausbeute zu erhöhen, während in der CN-A-101465606 ein Konverter zur Vergleichmässigung vorgeschlagen wird.

In der DE-A-102006046962 ist hingegen ein mehrstufig

schaltbarer Generator offenbart, wobei auf einer Rotorwelle Polräder mit unterschiedlichem Durchmesser gestellfest angeordnet sind. Gegenüber je einem Polrad an den Wellenenden weist ein mittleres Polrad einen grösseren Durchmesser auf. Die Polzahl und die Drehzahl sind variierbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Windkraftmaschine gleichennassen für einen Offshore-Einsatz wie für Anwendungen auf Gebäuden, auf Fahrzeugdächern, in Schiffs- und Lichtmasten u. a. zu schaffen, die bei

vergleichsweise geringen Investitionskosten und

kleinetmöglicher Umweltbeeinflussung Ausführungsformen für unterschiedliche Einsatzgebiete und Leistungswerte

ermöglicht.

Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass die Schaufeln in Richtung auf eine Drehachse des Schaufelrades gerichtet zwischen zumindest je einem oberen und unteren Aussenring und Innenring (6) so angeordnet sind, dass Luft ungehindert zwischen den Schaufeln strömen kann und ein rückseitiger Luftdurchgang gegeben ist, kann die Windkraftmaschine in grossen

Windgeschwindigkeitsbereichen und windrichtungsunabhängig einsatzfähig sein und gewährleistet eine kompakte Bauweise in unterschiedlichen Einsatzgebieten. Durch den Entfall einer festen Mittelachse/Achswelle kann der Wind vom Hauptflügel auf weitere Flügeleletnente geleitet werden. Über sogenannte Spoiler wird die im Bereich der Drehachse entstehende

Verwirbelung genutzt und zum Antrieb in weitere Flügel geleitet .

Die Bezeichnung Schaufelrad kennzeichnet hierbei den

grundsätzlichen Aufbau anhand eines bekannten technischen Begriffs, ohne dabei die Gestaltungsmöglichkeiten

einzuschränken resp. abschliessend zu charakterisieren. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen

Ansprüchen offenbart.

So sind die Schaufeln gebogen und bestehen bevorzugt aus einem elastomeren Werkstoff, EPDM oder Silikon mit

angepasster Shore-Härte, insbesondere aus einem

Elastomerschaum, dessen Oberfläche eisabweisend ist. Die Härte der Schaufeln kann beanspruchungsgerecht variieren. Zudem ist der Schaumstoff im Betrieb geräuscharm und über grosse Temperaturbereiche hinweg einsetzbar aufgrund eines geringen Wärmedehnungskoeffizienten resp. einer hohen

Elastizität. Weiterhin ragen die Enden der Schaufeln über Innenring und/oder Aussenring hinaus.

Das Schaufelrad ist vorteilhaft in Richtung der Drehachse verschiebbar auf einem Gehäuse der Windkraftmaschine

angeordnet und kann bei Bedarf in dieses verfahren werden und/oder kann selbst gegen oben abgedeckt und zum Teil von einem Mantel umgeben sein. Für eine optimale Ausnutzung der Windkraft können Windleiteinrichtungen, Sidepipes (Nutzung von Saugeffekten) u. a. vorgesehen sein.

Das Gehäuse ist vorzugsweise pyramidenförmig mit achteckigem Grundriss und dessen Mantelwand ist aufgrund der Schräge geeignet, eine Luftströmung zu einer Wirkstelle resp. auf das Schaufelrad zu führen, wobei die Wirkstelle bevorzugt eine Kühleinrichtung des Generators ist . Der Winkel der

Mantelschräge ist je nach Kundenwunsch variabel. Durch die Schräge der Gehäusewand wird die Anlage

Bodenverankerung an den Boden gedrückt .

Für den Mantel können unterschiedliche Werkstoffe, z. B.

Metall oder Kunststoff verwendet werden, wobei auch eine Anpassung an das Umfeld, z. B. mittels Rollrasen oder

Dachziegellook, möglich ist.

Ebenso kann die Windkraftmaschine hängend, z. B. unter

Brücken angeordnet sein, wobei das Gehäuse dann lediglich einen Kühl- und Generatormantel für den Generator umfasst . Die Drehachse kann vertikal, schräg oder horizontal

ausgerichtet sein und das Schaufelrad/Generatorwelle ist auf bzw. in einem Permanent-Magnetlager aufgenommen, wobei eine „reibungsfreie" Verbindung zum Generator unter Einschluss des Magnetlagers, einer Magnetkup lung und/oder eines

Magnetgetriebes besteht. Die Generatorwelle befindet sich in einem Schwebezustand und ist somit nahezu wartungsfrei .

Reibungsverluste werden zudem spürbar reduziert, ebenso das Trägheitsmoment beim Anfahren und Bremsen.

Schaufelrad und Magnetlager sind mit einem ein- bis

sechsstufigen Generator, insbesondere einem drei- oder vierstufigen Generator gekoppelt, dessen Stufen einzeln, insbesondere last- oder windgeschwindigkeitsabhängig

schaltbar sind.

Ebenso sind die Spulen jeder Stufe einzeln schaltbar und in sich im Generator verfahrbar um durch Anpassung des

Widerstandes eine konstante Drehzahl zu ermöglichen. Die Anlagenleistung kann je nach Baugrösse und Einsatzgebiet im Bereich von ca. 25 KW bis ca. 1 (4) MW je

Windkraftmaschine variieren.

Denkbar sind daher auch sehr kleine Ausführungsformen für Klimaanlagen (mit horizontal gelagertem Rotor) , in

innenbelüfteten Dachstühlen von z. B. Einfamilienhäusern, in hohlen Tragmasten (Sog-Druck Thermik) einer

Strassenbeleuchtung o. dgl., auf dem Fahrerhaus von LKWs, in Abluftrohren, Kaminen oder in Masten von Booten oder

kleineren Schiffen für eine autarke Stromerzeugung in

Verbindung mit geeigneten Energiespeichern, somit auch für Hybrid-Antriebe . Für solche Anwendungsfälle können

Schaufelrad und Generator auch abweichend gestaltet sein. Die Anlage funktioniert autark, d.h. durch den Einsatz eines Kleingenerators der wiederum einen Akku speist, werden

Steuerung und Elektromotoren sowie auch die Magnetkupplungen gespeist. Dieser Kleingenerator ist über der ersten

Generatorstufe angeordnet und wird durch ein Permanent- Magnetgetriebe unterstützt (berührungslose Übertragung) .

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen Fig. 1: eine schematische Darstellung einer

erfindungsgemässen Windkraftmaschine

Fig. 2: eine Draufsicht auf ein Schaufelrad, mit

Innenwindführung,

Fig. 3: eine Prinzipdarstellung des Schaufelrades,

Fig. 4: einen Lagerring des Magnetlagers Fig. 5: einen dreistufigen Generator.

Eine erfindungsgemässe Windkraftmaschine umfasst ein Gehäuse 1 in Form eines Pyramidenstumpfes, auf dessen oberer

Plattform ein Schaufelrad 2 um eine vertikale Drehachse 8 drehbar und in Richtung der Drehachse 8 verschiebbar

angeordnet ist (Fig. 1) . Ggf. kann auch das Schaufelrad 2 noch teilweise umhüllt sein, wobei dann eine

Windeinleitöffnung vorgesehen ist, die sich selbsttätig zur Windrichtung ausrichtet.

Im Bereich der oberen Plattform weist die Mantelwand 11 des Gehäuses 1 nicht explizit dargestellte Kühlschlitze für einen Generator 3 im Innern des Pyramidenstumpfes auf. Aufgrund der schrägen Mantelwand wird die Windlast anströmender Luft 9' minimiert und die Luftströmung 9 zudem direkt in die

Kühlschlitze geleitet.

Insbesondere in Gefahrensituationen kann das Schaufelrad 2 in das Gehäuse 1 versenkt werden.

Eine nicht dargestellte Grundplatte des Gehäuses 1 ist trittsicher ausgelegt und in der nicht sichtbaren Zugangstür ist eine Sicherheitsschaltung vorgesehen.

Das Schaufelrad 2 umfasst je zwei horizontal angeordnete und voneinander beabstandete Aussenringe 5 und Innenringe 6, zwischen denen acht gebogene Schaufeln 4 mit einer Fläche von je 2,25 m2 angeordnet sind (Fig. 2) . Die Enden der Schaufeln 4 erstrecken sich jeweils über den Aussenrades des

Aussenringes 5 und denn Innenradius des Innenringes 6 hinaus. Innerhalb des Innenringes bilden sie bewegliche und

steuerbare Spoiler 12, die die im Bereich der Drehachse 8 entstehende Verwirbelung nutzen und zum Antrieb auf weitere (bis zu sechs) Schaufeln 4 lenken (Fig. 3) . Dadurch kann infolge der Sogwirkung das wirksame Drehmoment um bis zu 50% (ca.) erhöht werden.

Der vorbei- und durchziehende Wind erzeugt einen Sog und zusätzliche Stutzen 14 und/oder Sidepipes sind so ausgelegt, dass der Sog in Drehrichtung erzeugt wird.

Die Windleitung erfolgt auf die „im Wind" stehende Schaufel 4 weiter über die Spoiler 12 zu wenigstens vier weiteren

Schaufeln 4, was eine mehrfache Ausnutzung der Windkraft infolge nochmaliger Beschleunigung.

Das Schaufelrad 2 weist keine Mittelachse (Rotorwelle) auf, so dass die Luft ungehindert vom Hauptflügel auf weitere Schaufeln 4 gelangen kann.

Die Grundkonstruktion des Schaufelrades 2 besteht aus

Aluminiumwerkstoffen und die Schaufeln 4 bestehen aus einem Aluminiumgitter gefüllt mit Elementen aus einem Schaum- Kunststoff mit Membraneffekt, der eine Vereisung verhindert, z. B. EPDM. Der Kunststoffeinsätz bewirkt ein geringes

Gewicht der Schaufeln 4 und einen niedrigen Geräuschpegel . Das Schaufelrad 2 befindet sich über dem Magnetlager 13 und ist dabei, im Ausführungsbeispiel, um 8 mm aus nicht

dargestellten Notlauflagern herausgehoben.

Das Schaufelrad 2 ist durch eine berührungslose

Magnetkupplung des Permanent-Magnetlagers 13 sowie ein

Magnetgetriebe mit dem Generator 3 verbunden. Die

Kraftübertragung vom Schaufelrad 2 zum Generator 3 erfolgt durch ein, durch die eigene Energiegewinnung der

Windkraftmaschine erzeugtes Magnetfeld, das wiederum

drehzahlabhängig angesteuert wird. Das Magnetlager 13 umfasst zwei übereinanderliegende Lagerringe 13 die durch bewegliche und gesteuerte Permanentmagneten sowie

Laserabstandssensoren das Schaufelrad 2 in der Schwebe halten.

Dazu sind auch in den Innenringen 6 Magnetelemente

integriert .

Die nicht dargestellten Lasersensoren am Umfang des

Magnetlagers 13 überwachen deren Funktion und den

Schwebezustand.

Mit Hilfe von Stellmotoren erfolgt eine Trimmung der

Permanentmagnete des Magnetlagers 13, was eine hohe

Rundlaufgenauigkeit von max. 0,2 mm Abweichung ermöglicht. Durch eine Winkeleinstellung der einzelnen Permanentmagnete wird in Drehrichtung eine weitere Kraft infolge der

Abstossungswirkung eingebracht.

Der Lauf ist laserüberwacht und eine Sicherung durch ein Notlager ist gegeben.

Der Generator 3 weist drei Stufen 10 auf einer Generatorwelle 7 auf. Die Stufen 10 sind tannenförmig mit nach oben

abnehmendem Durchmesser angeordnet. Jede Stufe enthält eine Anzahl auf dem Umfang angeordnete Spulen 15.

Die Stufen 10 arbeiten dynamisch und ermöglichen so eine optimale Kraft- resp. Momentnutzung. Die erste, obere (und im Durchmesser kleinste Stufe) wird bereits bei einer

Wellendrehzahl von 4 U/min. zugeschaltet. Durch eine nicht dargestellte Schwungradanordnung kann die Drehzahl um ein Vielfaches gesteigert werden. Bei den zwei grösseren Stufen 10 ist keine Drehzahlerhöhung mittels Schwungrad vorgesehen. In einer vierten, nicht dargestellten Stufe könnten Spulen 15 mit deutlich grösserer Nennleistung angebracht sein. Diese vierte Stufe ist zugleich Bremsstufe bei

Windgeschwindigkeiten grösser 25 m/s. Bei

Windgeschwindigkeiten von ca. 30 m/s wird eine Bremse

zugeschaltet und der Generator wird abgekoppelt. Die minimale Anlaufgeschwindigkeit beträgt ca. 0,5 m/s.

Die Spulen 15 sind mittels jeweils zugeordnetem Stellmotor einzeln zuschaltbar, so dass unterschiedlichste Lastfälle realisierbar sind. Im Beispiel sind die drei Stufen 10 mit insgesamt 120 Spulen 15 bestückt.

Aufgrund der überwachten und gesteuerten Zuschaltung der einzelnen Spulen 15 kann das Trägheitsmoment des Generators 3 nahezu auf „0" gehalten werden.

Weiterhin sind rechts von der Öffnung Strömungsstutzen angeordnet, die in Nebeneinlässe Wind leiten. Bei einem ersten Nebeneinlass gelangt der Luftstrom komplett durch die Öffnung, bei einem zweiten Nebeneinlass passiert der

Luftstrom sechs Stutzen, und bei einem dritten Nebeneinlass sechs Luftstromstutzen. 90°links zur Windöffnung befinden sich wiederum 90° zur Windrichtung stehend zwölf Stutzen bzw. Rohre, wobei ein Venturi Effekt durch den vorbeiziehenden Wind erzeugt wird und durch diesen Effekt der Nebeneinlass vor dem erneuten Windeintritt geleert wird.

Die Ummantelung wird zum einen durch eine Steuerung und einen Elektromotor und zum anderen durch eine auf dem Dach

befindliche Windleitfahne, automatisch der Windrichtung angepasst . Im Beispiel ist die Windkraftmaschine für eine Leistung von 500 KW/h ausgelegt. Die Bauhöhe beträgt ca. 10 m

(Schaufelrad 2 und Gehäuse 11 mit Generator 3) , die

erforderliche Grundfläche ca. 11x11 m und die Höhe des

Schaufelrades 2 ca. 3,7 m (Durchmesser kleiner 4 m) .

Die Windkraftmaschine kann in bestimmten Situationen auch manuell gefahren werden und bei Gefahr können die Parameter so eingestellt werden, dass das Schaufelrad 2 auch in das Gehäuse 1 eingefahren werden kann. Die gesamten

Investitionskosten betragen nur ca. 1/3 im Vergleich zu einer konventionellen Turmanlage mit Propeller.

Liste der Bezugszeichen

1 Gehäuse

2 Schaufelrad

3 Generator

4 Schaufel

5 Aussenring

6 Innenring

7 Generatorwelle

8 Drehachse

9 Luftströmung

10 Stufe

11 Mantelwand

12 Spoiler

13 Magnetlager

13' Lagerring

14 Stutzen

15 Spule