DE102014008881A1 - Abwindkraftwerk - Google Patents
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Abstract
Abwindkraftwerk bestehend aus einem oberen Gehäuseteil (2) mit mindestens einer Lufteinlassöffnung (6), einem unteren Gehäuseteil (3), mit mindestens einem Luftauslass (9) und einer Turbine (10), gekennzeichnet dadurch, dass die eintretende horizontale Luftströmung in eine abwärtsgerichtete Drehströmung (7) umgewandelt wird und die Drehströmung eine Turbine (10) antreibt.Downstream power plant consisting of an upper housing part (2) with at least one air inlet opening (6), a lower housing part (3), with at least one air outlet (9) and a turbine (10), characterized in that the incoming horizontal air flow in a downward rotational flow (7) is converted and the rotary flow drives a turbine (10).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abwindkraftwerk zur Erzeugung von elektrischer Energie gemäß Anspruch 1.The present invention relates to a down wind power plant for generating electrical energy according to
Stand der TechnikState of the art
Aus der
In der
Die
Nachteilig am Stand der Technik ist die erforderliche Abkühlung der Luft sowie die Höhe des Windrohres, die für die Ausbildung einer nutzbaren Luftströmungsgeschwindigkeit erforderlich ist, da die abgekühlte Luft nur durch die Erdbeschleunigung angetrieben wird. Weiterhin ist als wesentlicher Nachteil der für die Abkühlung der Luft erforderliche Aufwand zu sehen, der einen hohen baulichen Aufwand für Sprühsysteme und Turmhöhe, einen hohen Wasserbedarf, einen hohen Energieaufwand für das Betreiben der erforderlichen Wasserpumpen und damit hohe Kosten bedeutet. Der in der
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abwindkraftwerk zu schaffen, dass die genannten Nachteile vermeidet.The invention has for its object to provide a wind power plant that avoids the disadvantages mentioned.
Diese Aufgabe wird durch ein Abwindkraftwerk mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass der atmosphärische Wind ohne zusätzliche Abkühl- oder Aufheizmaßnahmen genutzt wird und durch die Ausbildung einer abwärtsgerichteten Luftdrehströmung eine Turbine mit Generator, die am Fuß des Abwindkraftwerkes angeordnet sind, antreibt. Die abwärtsgerichtete Luftdrehströmung erfährt in dem sich verengenden unteren Gehäuseteil eine Erhöhung der Drehfrequenz, da der Drehimpuls der Luftdrehströmung gemäß Impulserhaltungssatz konstant bleiben muss. Die damit verbundene Erhöhung der Luftdrehgeschwindigkeit steigert zusätzlich nach der Formel P = 1/2·A·ρ·v3 die Ausnutzung der Strömungsenergie (v = Luftgeschwindigkeit). Die abwärtsgerichtete Luftdrehströmung bewirkt damit eine verbesserte Ausnutzung der atmosphärischen Windenergie, indem die Strömungsgeschwindigkeit beim Eintritt in die Turbine gegenüber der atmosphärischen Windgeschwindigkeit erhöht ist. Damit wird ein einfacher und kostengünstiger Aufbau des Abwindkraftwerkes erreicht.This object is achieved by a Abwindkraftwerk with the features of
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung tritt die atmosphärische Windströmung über eine oder mehrere Einlassöffnungen in das obere Gehäuseteil ein und wird dort durch Führungskanäle in eine Drehströmung umgewandelt. Die Drehströmung wird abwärts zur Turbine eines Generators geführt. Nach der Durchströmung der Turbine wird die Luftströmung durch Auslassöffnungen aus dem Abwindkraftwerk geführt. Im Gehäuse des Abwindkraftwerkes wird damit ohne die bekannten zusätzlichen Maßnahmen, wie Wassersprühsysteme, eine abwärtsgerichtete Strömung erzeugt, die zum Antrieb einer Turbine genutzt werden kann.According to one embodiment of the invention, the atmospheric wind flow enters the upper housing part via one or more inlet openings and is converted there into a rotary flow by guide channels. The rotary flow is directed downwards to the turbine of a generator. After the flow through the turbine, the air flow is guided through outlet openings from the downwind power plant. In the case of the Abwindkraftwerkes is thus generated without the known additional measures, such as Wassersprühsysteme, a downward flow, which can be used to drive a turbine.
Die Erzeugung einer abwärtsgerichteten Luftströmung wird durch die Erzeugung eines Druckgefälles vor und hinter der Turbine zusätzlich unterstützt. Vorteilhaft wird deshalb durch den Einsatz eines Luftauslassrohres eine Verbindung der Luft hinter der Turbine zum oberen Auslass des Luftauslassrohres erzeugt, das am oberen Auslass durch die atmosphärische Windströmung überstrichen wird. Das obere Gehäuseteil ist im Bereich des Austritts des Luftauslassrohres gewölbt ausgeführt, wodurch sich nach den Strömungsgesetzen eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit über dem gewölbten Gehäuseoberteil ergibt. Dadurch bildet sich im Luftauslassrohr ein Unterdruck aus, wodurch eine Luftströmung aus dem unteren Gehäuseteil heraus entsteht und sich wiederum ein Unterdruck im Raum hinter der Turbine ausbildet, was sich zusätzlich vorteilhaft auf die Ausbildung der Luftströmung durch die Turbine im Abwindkraftwerk auswirkt.The generation of a downward air flow is additionally supported by the creation of a pressure gradient in front of and behind the turbine. Advantageously, therefore, by using an air outlet pipe, a connection of the air behind the turbine to the upper outlet of the air outlet pipe is generated, which is swept over at the upper outlet by the atmospheric wind flow. The upper housing part is designed curved in the region of the outlet of the air outlet tube, whereby, according to the laws of the flow, an increase in the flow velocity over the curved Housing top yields. As a result, a negative pressure forms in the air outlet pipe, whereby an air flow from the lower housing part out and in turn forms a negative pressure in the space behind the turbine, which also has an advantageous effect on the formation of air flow through the turbine in the downwind power plant.
Der Generator mit Turbine lässt sich vorteilhaft kostengünstig am unteren Ende des Abwindkraftwerkes platzieren. Damit sind nur geringe bauliche Aufwendungen und damit auch Kosten erforderlich, um die Bauwerksstabilität sicherzustellen.The generator with turbine can be advantageously placed cost-effective at the bottom of the Abwindkraftwerkes. This means that only a small amount of construction costs and thus also costs are required to ensure structural stability.
Das beschriebene Abwindkraftwerk wird damit aus nur wenigen Bauteilen gebildet, die kostengünstig erstellt werden können. Zur Ausbildung einer verstärkten Luftströmung ist zudem kein zusätzlicher Apparateaufwand notwendig, da die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit durch das Prinzip der Drehströmung erfolgtThe described Abwindkraftwerk is thus formed from only a few components that can be created inexpensively. In addition, no additional expenditure on equipment is necessary for the formation of an increased air flow, since the increase of the flow velocity is effected by the principle of the rotary flow
Um die Einlassöffnung nicht den unterschiedlichen Windrichtungen anpassen zu müssen, z. B. durch eine Drehung der Einlassöffnung um die Mittelachse, ist es vorteilhaft, mehrere Einlassöffnungen auf dem oberen Umfang des Abwindrohres so zu verteilen, dass die Windströmung immer in mindestens eine Einlassöffnung eintreten kann. Damit ist keine Nachführeinrichtung für die Einlassöffnung erforderlich. Dies ist besonders von Vorteil bei einer Errichtung in Städten, da hier durch die Anordnung der Straßen und Häuser sehr schnell wechselnde Windrichtungen auftreten. Zusätzlich sind alle sich bewegenden Teile innerhalb des Abwindkraftwerkes angeordnet. Damit gibt es keine Belästigungen von Anwohnern durch z. B. rotierende Rotoren, wie sie bei konventionellen Windkraftwerken auftreten.In order not to have to adapt the inlet opening to the different wind directions, z. B. by a rotation of the inlet opening about the central axis, it is advantageous to distribute a plurality of inlet openings on the upper circumference of the downpipe so that the wind flow can always enter at least one inlet opening. Thus, no tracking device for the inlet opening is required. This is particularly advantageous for a construction in cities, since here by the arrangement of streets and houses very fast changing wind directions occur. In addition, all moving parts are arranged within the Abwindkraftwerkes. Thus there is no nuisance from residents by z. As rotating rotors, as they occur in conventional wind power plants.
Ausführungsbeispieleembodiments
Die Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert.The embodiments of the invention are explained below with reference to the drawings.
Es zeigen:Show it:
Die Leistungsfähigkeit eine Abwindkraftwerkes wird auch von der einströmenden Luftmenge bestimmt. Zur Erhöhung der in das Abwindkraftwerk eintretenden Luftmenge kann der Durchmesser des oberen Gehäuseteils
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 6510687 B1 [0002, 0003] US 6510687 B1 [0002, 0003]
- US 5284628 [0002] US 5284628 [0002]
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