DE10043705A1

DE10043705A1 - Anlage zur Energiegewinnung

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Publication number: DE10043705A1
Application number: DE10043705A
Authority: DE
Original assignee: UMWELTKONTOR INGENIEURGMBH
Current assignee: UMWELTKONTOR INGENIEURGMBH
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2000-09-04
Publication date: 2002-03-14
Also published as: WO2002020984A1; DE10193757D2; AU2001291626A1

Abstract

Bei einer Windkraftanlage werden an deren Mast Solarpaneele angebracht, um die Energieausbeute der Gesamtanlage zu maximieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Energiegewinnung mit einer Windkraftanlage, die einen Energieaufnehmer für Windenergie umfasst, welcher an einem Gestell vorgesehen ist. Derartige Anlagen sind gerade in jüngster Zeit als Windräder bekannt, die in der Regel an senkrechten Masten ragen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei derartigen Energiegewinnungsanlagen die Energieausbeute zu maximieren.

Als Lösung schlägt die Erfindung vor, dass an dem Gestell Mittel zur Gewinnung von Solarenergie vorgesehen sind. Die Erfindung geht somit von der erfinderischen Grundidee aus, dass ein Gestell bzw. ein Gebäude, welches ohnehin zum Betrieb der Energiegewinnungsanlage notwendig ist, einem Sekundärzweck zugeführt wird, indem eine an sich vorhandene aber ungenutzte Fläche des Gestells bzw. Gebäudes als Träger für die Mittel zur Gewinnung von Solarenergie genutzt wird. Derartige Anordnungen können insbesondere bei Energiegewinnungsanlagen größerer Bauart, insbesondere bei Offshore Windkraftanlagen, Bedeutung gewinnen.

Letztlich kann jede Einrichtung zur Gewinnung solarer bzw. entsprechender thermischer Energie in erfindungsgemäßer Weise genutzt werden. Insbesondere können die Mittel zur Gewinnung von Solarenergie photovoltaische Zellen umfassen, wodurch elektrische Energie unmittelbar - mit verhältnismäßig geringem Aufwand - gewonnen werden kann. Andererseits können auch andere Kollektorsysteme zur Umsetzung der Sonnenenergie oder durch die Sonne bedingten thermischen Energie, wie Wasserkollektoren oder ähnliches, zur Anwendung kommen.

Es versteht sich, dass die Mittel zur Gewinnung von Solarenergie nicht zur Gänze an dem Gestell vorgesehen sein müssen. Es können auch Komponenten, wie weitere Solarzellen oder andere Energiewandler, an anderer Stelle, beispielsweise in einem Generatorraum, vorgesehen sein. Beispielsweise können auch an dem Gestell lediglich Spiegel angeordnet sein, die Sonnenlicht an eine andere geeignete Stelle reflektieren, wo es dann entsprechend umgesetzt wird.

Die Mittel zur Gewinnung von Solarenergie können besonders einfach appliziert werden, wenn diese wenigstens ein flexibles Solarmodul umfassen. Ein derartiges flexibles Solarmodul kann beispielsweise eine verhältnismäßig steife Folie sein und auch in großen Baugruppen direkt an einem Gestell bzw. einem Mast angebracht werden. Auf dieses Weise vereinfacht sich die Montage erheblich.

Andererseits können auch Einzelpaneele oder kleine, unmittelbar an das Gestell angebrachte Einzelzellen vorgesehen sein.

Vorzugsweise umfasst das Gestell einen Mast, der einen im Horizontalschnitt gewölbten Bereich aufweist. Durch eine derartige Wölbung folgt die Mastoberfläche in diesem Bereich im Groben dem Sonnenstand, so dass in diesem Bereich angebrachte Mittel zur Gewinnung von Solarenergie günstig zur Sonne ausgerichtet sind.

Vorzugsweise ist der Mast im Horizontalschnitt in Südrichtung verbreitert. Hierdurch wird die Fläche, die zur Hauptsonneneinstrahlrichtung gerichtet ist, im Verhältnis zum Mastdurchmesser erhöht und es kann somit eine größere Fläche zur Befestigung der Mittel zur Gewinnung von Solarenergie zur Verfügung gestellt werden. Es versteht sich, dass diese Verbreiterung unter Abwägung der Stabilität sowie dem hiermit verbundenen baulichen Aufwand gegen den möglichen Energiegewinn erfolgt. Hierbei können diese Überlegungen insbesondere bei Mitteln zur Gewinnung von Solarenergie, die im wesentlichen dem Mastumfang folgen, wie Solarfolien oder einzeln aufgebrachten Solarzellen, zur Geltung kommen.

Das Gestell kann eine Fläche umfassen, die gegenüber der Horizontalen um weniger als 90°, vorzugsweise um weniger als 89° bzw. 85°, geneigt ist. Hierdurch wird der Einstrahlwinkel, mit welchem die Sonne auf in diesem Bereich angebrachte Mittel zur Gewinnung von Solarenergie einstrahlt, kumulativ bzw. alternativ verbessert. In Bereichen, die außerhalb des Beschattungsbereiches bzw. Arbeitsbereiches der Windkraftanlage liegen, kann dieser Winkel noch weiter verkleinert werden, da in diesen Bereichen eine Behinderung durch der Windkraftanlage durch derartig schräg gestellte Flächen nicht vorliegt.

Eine derartige Ausgestaltung lässt sich besonders einfach realisieren, wenn ein Mast mit einem entsprechendem Öffnungswinkel konisch ausgebildet ist.

Insbesondere bei der Verwendung von Einzelpaneelen bzw. einzelnen Solarzellen versteht es sich, dass der Neigungswinkel der Solarpaneele bzw. Solarzellen auch unabhängig von der Neigung der Oberfläche des Gestells - und bezüglich der Sonneneinstrahlung optimal - gewählt werden kann.

Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden nachfolgend in der Beschreibung anliegender Zeichnung erläutert, in welcher beispielhaft zwei erfindungsgemäße Energiegewinnungsanlagen dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine erste Energiegewinnungsanlage in schematischer Seitenansicht,

Fig. 2 die Energiegewinnungsanlage nach Fig. 1 in schematischer Frontansicht,

Fig. 3 eine zweite Energiegewinnungsanlage in schematischer Seitenansicht und

Fig. 4 die Energiegewinnungsanlage nach Fig. 3 in schematischer Frontansicht.

Die in den Figuren dargestellten Energiegewinnungsanlagen umfassen jeweils eine Windkraftanlage mit einem drei Flügel aufweisenden Windrad 1, welches von einem Mast 2 in einem ausreichenden Abstand vom Erdboden 3 getragen wird. An der Mastspitze ist ein Generatorgehäuse 4 vorgesehen, in welchem die von dem Windrad 1 aufgenommene Windenergie in elektrische Energie umgesetzt wird. Der Mast 2 ist mittels eines Mastfußes 5 im Boden 3 verankert.

Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an dem Mast eine photovoltaische Folie 6 vorgesehen, die den Mast 2 im Bereich seiner Südseite umschließt. Wird die Folie 6 während des Tages von der Sonne bestrahlt, so kann sie unmittelbar Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln. Die Folie 6 ist in einer bevorzugten Ausführungs form derart ausgelegt, dass sie auch diffuses Licht, wie es an bedeckten Tagen auftritt, entsprechend umwandelt, so dass sich die Wirtschaft lichkeit der Gesamtanordnung entsprechend erhöht. Aus eben diesem Grunde wurde auf der Nordseite des Mastes 2 die Folie 6 nicht vorgesehen, wobei es sich versteht, dass N je nach Folienart N auch auf der Nordseite eine Folie wirtschaftlich sinnvoll sein kann.

Wie ersichtlich, ist der Mast 2 konisch ausgebildet und weist in vorliegendem Ausführungsbeispiel einen Öffnungswinkel von etwa 2°, entsprechend eine Neigung gegenüber der Horizontalen von etwa 89°, auf.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 nutzt als Mittel zur Gewinnung von Solarenergie Solarpaneele 7 (exemplarisch beziffert), die nach Süden in einem geeigneten Winkel bezüglich der Horizontalen geneigt ausgerichtet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform können diese Paneele 7 auch dem Sonnenstand durch eine geeignete Motorik nachgeführt werden.

Es versteht sich, dass kleinere Paneele 7 bzw. einzelne Solarzellen oder ähnliches auch unmittelbar auf dem Mast 2 aufgebracht werden können. Je nach konkreter Ausführungsform kann die Neigung der Mastoberfläche lokal in Richtung auf die Sonne optimiert werden, so dass die Mastoberfläche schuppenartig ausgebildet ist.

Wie ersichtlich sind die Mittel zur Gewinnung von Solarenergie 6 und 7 bei beiden Ausführungsformen nicht bis zum Boden 3 geführt. Dieses dient zur Vermeidung von Vandalismus, da derartige Anlagen häufig verhältnismäßig unbeobachtet sind.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass die Mittel zur Gewinnung von Solarenergie 6 und 7 auch im Beschattungsbereich, wie er durch den Rotorbereich 8 des Windrades 1 in Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlung definiert wird, wirtschaftlich sind.

Claims

1. Anlage zur Energiegewinnung mit einer Windkraftanlage, die einen Energieaufnehmer für Windenergie umfasst, welcher an einem Gestell vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gestell Mittel zur Gewinnung von Solarenergie vorgesehen sind.

2. Energiegewinnungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Gewinnung von Solarenergie photovoltaische Zellen umfassen.

3. Energiegewinnungsanlage nach Anspruch 1 oder 2; dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Gewinnung von Solarenergie wenigstens ein flexibles Solarmodul umfassen.

4. Energiegewinnungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell einen Mast umfasst, an welchem die Mittel zur Gewinnung von Solarenergie vorgesehen sind.

5. Energiegewinnungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, dass der Mast einen im Horizontalschnitt gewölbten Bereich umfasst.

6. Energiegewinnungsanlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mast im Horizontalschnitt in Südrichtung verbreitert ist.

7. Energiegewinnungsanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mast konisch ausgebildet ist.

8. Energiegewinnungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell eine Fläche umfasst, die gegenüber der Horizontalen um weniger als 90°, vorzugsweise um weniger als 89°, geneigt ist.