Beim Stand der Technik wird nur auf Windkraftanlagen und Windturbinen Bezug genommen, welche dem Mühlen-Wasserrad mit Schaufeln ähnlich sind. Eine Energieumwandlung von Windkraft in Antriebskraft einer Windturbine dieser Bauart erfolgt dadurch, dass Wind beim Auftreffen auf die Schaufeln, jeweils in den Zwischenräumen zweier Schaufeln, seinen Druck erhöht. Das sich dadurch drehende Windrad, bewegt sich dabei von der Windeintritt druckerhöhten Seite zur Windaustrittseite-Sogseite.

An den Zeichnungen zum Stand der Technik Fig. A, Fig. B und Fig. C ist ersichtlich, dass bei diesen Windkraftanlagen die eingebauten Windräder nur einen Teilbereich, von den zur Verfügung stehenden 360 Grad, zur Energieumwandlung nutzen Bei allen bis jetzt bekannten Windkraftanlagen dieser Bauart, ist die leistungserbringende Drehbewegung des Windrades nur 180 Grad, oder noch weniger. Für die Bewegung des Windrades bis zur vollen Umdrehung von 360 Grad, wird mit großem Leistungsverlust wieder ein Teil der Energie entnommen.

Ein großer Nachteil dieser Windkraftanlagen ist, dass der einströmende Wind vom Windrad nur im Kreis gedreht, nur vor sich her geschoben wird. Zur Leistungsabgabe wird nicht die einströmende Windmenge, sondern nur ein Teil der Differenz zwischen Druck und Sogseite wirksam.

Winddruckerhöhung mit trichterähnlichen Konstruktionen und Windgeschwindigkeitserhöhung mit Windleitsystemen, ergeben nur eine kleine Leistungssteigerung.

Bei den Zeichnungen Fig. A, Fig. B und Fig. C ist ersichtlich, wodurch alle mir bisher bekannten Windkraftanlagen einen Wirkungsgrad von nur 20 bis 50 % erreichen. Das der Erfindung zugrunde liegende Problem ist, eine Windkraftanlage zu entwickeln, welche bei geringer Höhe in Bodennähe schon, einen besseren Wirkungsgrad erreicht, als die bis jetzt bekannten kleinen Windräder und kleinen Windkraftanlagen .

Die Luftverwirbelung innerhalb von Städten und Dörfern und auch die Rauigkeit in Bodennähe ist für Windräder, wo die Rotorblätter vom Wind nur umstrichen werden, ein großer Nachteil. Diese Windräder sind für den Einsatz in Bodennähe nicht geeignet. Die Verwendung dieser kleinen Windräder ist deshalb auch unter einer Bauhöhe von 25 Meter nicht zu empfehlen .

Viele bisher bekannter Windkraftanlagen mit windkanalähnlichen Konstruktionen unterliegen auch dem Savoniuswindrad-Effekt .

Ein Savoniuswindrad-Effekt entsteht dadurch, dass an einer rotierend gelagerten Achse, Schaufeln oder sogenannte Darrieusflügel montiert sind. Während der Wind versucht die von der Windrad-Achse getrennte eine Hälfte des Windrades zu drehen, wird gleichzeitig die andere Hälfte dieses Windrades, in entgegengesetzte Richtung gedrückt. Nur durch eine Verformung der Windradschaufeln und Flügel, wird ein minimaler Wirkungsgrad erreicht .

Wenn wir die Windenergie bei geringer Höhe in Bodennähe öfter nutzen wollen, ist ein Umdenken notwendig. Nur in einem Windkanal mit eingebautem Windrad, einer sogenannten Windturbine, ist eine Verbesserung der Windenergienutzung möglich.

Bei der erfindungsgemäßen Neuentwicklung dieser Windturbine wird durch die 2 Stück Windkanalbögen, welche auf das Windrad und die halbierte Trommel aufgesetzt sind, die einströmende Windmenge zur leistungserbrmgenden Drehbewegung des Windrades von 360

Grad voll genutzt. Zwischen den Schaufeln des eingebauten Windrades in dieser Turbine, baut sich auch der verwirbelte Winddruck, zur vollen Leistungsabgabe auf.

Erreichte Vorteile liegen bei dieser neu entwickelten Windturbine, dass der eingeströmte Wind, nicht ausweichen kann und schon bei geringer Luftbewegung, kleiner als 1,5 m/Sekunde, Antriebskraft abgibt.

Bei einer Nutzung zum Einbau dieser Windturbinen in vielen landwirtschaftlichen Gebäuden, Maschinen- und Lagerhallen sowie Gartenhäusern, Geräteschuppen und Hütten, kann eine Anwendungshäufigkeit wie bei Photovoltaikanlagen erreicht werden .

Diese Turbinen nicht nur in bestehende Gebäude oder

Gartenhäusern einbauen, sondern dafür ein Gartenhaus mit eingebauter Turbine, als Attrappe im Garten aufstellen, wird eine häufige Nachfrage ergeben.

Die Möglichkeit, diese Windturbinen-Gartenhaus-Attrappe drehbar, mit selbständiger Windrichtungsnachführung aufzustellen, ergibt wegen ständig wechselnder Windrichtung, einen großen Vorteil gegenüber einer stationär eingebauten Windturbine. Nicht nur für die bis jetzt genannten Einbaumöglichkeiten, sondern auch für einen Aufbau auf Flachdächern und Hochhäusern, eignen sich diese kleinen Windturbinen .

Ein großer Vorteil ist bei allen genannten Einbau- und Aufbaumöglichkeiten, dass wenig zusätzlicher Platzbedarf notwendig ist.

Eine baugenehmigungsfreie Höhe bis 10 Meter in vielen Ländern, ist ein weiterer Vorteil. Nachdem diese Windturbinen kaum wahrgenommen werden, ist eine Landschaftsbeeinträchtigung, so wie die von großen Windrädern bekannt ist, nicht gegeben, Diese Windturbinen sind eine optimale Ergänzung zu den Photovoltaikanlagen . Bei einem Antrieb von Generatoren wird dort Strom erzeugt, wo dieser auch verbraucht wird und vor allem zu einer Zeit, wo die Stromerzeugung der Photovoltaik

weit zurückgeht. Der nicht eigenverbrauchte Strom kann zum Akku laden verwendet, oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden

Diese Windturbinen können aus verschiedenen Material hergestellt werden. Das Verwenden von verzinktem Blech, wird bei einem Preisvergleich mit anderen Materialen, die häufigste Nachfrage ergeben. Wenn die Schnittkanten und die vom Regenwasser gefährdeten Bereiche mit Rostumwandler präpariert werden, kann eine Lebensdauer dieser Turbinen von 25 Jahren, oder mehr erreicht werden. Die Verwendung von Kupferblech, würde die Haltbarkeit noch weiter erhöhen. Die Anfertigung aus rostfreiem VA Material ist auch eine Möglichkeit, wird jedoch wegen der höheren Kosten, weniger in Frage kommen. Eine Anfertigung aus Glasfaser verstärkten Kunstharzplatten ist eine Alternative. Wegen dem geringen Gewicht von Kunstharzplatten und den auftretenden Fliehkräften, wird sich die Herstellung der Windradschaufeln bei einem Durchmesser über 5 Meter besser eignen .

Diese Windturbinen können in verschiedenen Größen hergestellt werden. Eine Turbine mit einem eingebauten Windrad, kleiner als 0,5 Meter Durchmesser wird wegen dem Kosten-Nutzenverhältnis wenig Nachfrage ergeben.

Der Einbau ab 1 Meter Windrad-Durchmesser ist jedoch unter einem Dach des kleinsten Hauses schon möglich. Nach oben, wird die Größe dieser Wmdturbmen von der Fliehkraft und der mechanischen Festigkeit des eingebauten Windrades bestimmt. Ein Durchmesser bis 20 Meter ist ohne großen Aufwand denkbar .

Mit Verstärkungsringen, welche an den Windradschaufeln montiert sind, wird die mechanische Festigkeit soweit erhöht, dass diese Windturbinen auch bei Sturm betrieben werden können.

Die neu entwickelte Windturbine ist in der Konstruktion so einfach, dass diese auch von kleinen Handwerksbetrieben und sogar von Nichthandwerkern hergestellt und montiert werden kann.

Eine Verwendung dieser Windturbinen zum Antrieb eines Generators wird die häufigste Nachfrage ergeben. Der Antrieb für andere Zwecke, zum Beispiel Pumpen oder Kompressoren ist auch möglich.

Zusammenfassung

Ein Windkanal mit eingebautem Windrad, Kurzbezeichnung Windturbine zum Umwandeln der Windenergie in Antriebskraft.

Die neu entwickelte Windturbine ist für die Windverhältnisse in geringer Höhe in Bodennähe konzipiert.

Wesentliche Bauteile dieser Windturbine sind ein Gehäuse, welches bei Seitenansicht betrachtet, im unteren Bereich aus einer halbierten Trommel (1) besteht und darüber 2 Stück rechteckige Kanalbögen (2) ca. 90 Grad so montiert, dass ein Bogen nach links und der andere nach rechts ausgerichtet ist und damit das Durchströmen vom Wind möglich macht . Ein Windrad (3) mit mehreren Schaufeln welche auf einer Achse (4) befestigt sind und mit dieser Achse zum Rotieren gelagert im Windkanal eingebaut ist, um damit die gesamte einströmende Windmenge als Antriebskraft zu nutzen.

In den 2 Stück Windkanalbögen (2) sind Windführungssysteme (5) eingebaut. Diese Systeme (5) haben die Aufgabe den einströmenden Wind, mit großen Bögen auf das Windrad umzulenken und dabei das Windrad (3) zum Rotieren zwingen.

Die 2 Stück Windkanalbögen (2) sind an der Berührungsstelle t mit einer Rundung (6) so verbunden, dass ein Windschaufel- Schlaggeräusch vermieden wird. Auch das Turbinengeräusch und der Infraschall wird dadurch eingedämmt. Zusätzlich kann die Rundungsrinne mit Frostschutzmittel befüllt und damit tropfenweise das Windrad eisfrei halten.

Diese Windturbinen können bei einem stationären Einbau zwischen 2 Dachgauben (7), in beiden Drehrichtungen betrieben werden, egal ob zum Beispiel Westwind oder Ostwind herrscht. Bei einer Windturbine die unter einem Dach (8) zwischen 2

Dachgauben (7) eingebaut ist, sind wegen häufig wechselnder Windrichtung, nicht nur die Vorderseiten, sondern auch die linken und rechten Seiten mit Vogelschutzgitter (9)

verkleidet. Die linken und rechten Seiten der mit Gitter (9) verkleideten Dachgauben (7) sind von innen mit Streifen aus einer Art Gummihaut als Ventilwirkung versehen. Sobald der Wind nicht nur genau von vorne, sondern auch seitlich auf die Dachgauben (7) einwirkt, öffnet der Winddruck von außen diese Gummihautstreifen auf der Druckseite und verschließt dabei die Sogseite der innen montierten Ventil-Gummihaut. Durch diese Ventilwirkung wird auch der seitlich auf die Dachgauben (7) einströmende Wind, dem Windrad zugeführt.

Bei einem Aufbau der Windturbine im Freien ist diese mit einem Tragrahmen (10) ausgestattet und mit (12) drehbar gelagert. Damit sich die im Freien stehende Windturbine selbstständig in die Windrichtung nachführt, ist der linke Windkanalbogen (2) mit (13) einseitig verlängert.

Mit Verstärkungsringen (14), welche an den Windradschaufeln montiert sind, wird die mechanische Festigkeit soweit erhöht, dass diese Windturbine auch bei Sturm betrieben werden kann.

Bezugszeichenliste zum Stand der Technik

Fig. A, Fig. B und Fig. C

1 Windeintritt = Druckerhöhte Seite

2 Windaustritt = Sogseite

3 Windmenge in den Schaufelzwischenräumen, welche vom Windrad immer wieder vom Windaustritt zum Windeintritt zurück bewegt wird.

Ausführung: stationärer Einbau zwischen 2 Dachgauben Fig. 1

1 halbierte Trommel Ansicht im geöffneten Zustand

2 Windkanalbögen Ansicht im geöffneten Zustand

5 Windführungen Ansicht im geöffneten Zustand

Fig. 2

3 Windrad im Windkanal eingebaut

4 Windradachse zum Rotieren gelagert

5 Windführungen

6 Rundung und Verbindung an der Schnittstelle der

Windkanalbögen

Fig. 3

6 Rundungsrinne und Verbindung der 2 Windkanalbögen

7 Dachgauben

8 Gebäudedach

9 Vogelschutzgitter mit Ventil-Gummihautstreifen Fig. 4 Windturbinen Ausführung: drehbar gelagert

1 halbierte Trommel Ansicht im geöffneten Zustand

2 Windkanalbögen Ansicht im geöffneten Zustand

3 Windrad im Windkanal eingebaut

4 Windradachse zum Rotieren gelagert

5 Windführungen

10 Tragrahmen der Windturbine

11 Befestigungsplatte

12 Achse zur drehbaren Lagerung der Windturbine

13 Verlängerung am linken Bogen zur Windrichtungsnachführung

Fig. 5

3 Windrad

4 Windradachse

14 Verstärkungsringe an den Windradschaufeln