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DE102011056980A1 - Wind turbine - Google Patents

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DE102011056980A1
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DE
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wind
wind turbine
rotor
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flaps
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DE102011056980A
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German (de)
Inventor
Werner A. Lange
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WENDOR ENERGY Ltd
Original Assignee
WENDOR ENERGY Ltd
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit einem um eine vertikale Drehachse (11) drehbaren Rotor mit mindestens einer Windklappe (50), die aus einer Ruhelage heraus in einer Richtung um eine horizontale Achse (51) verschwenkbar ist. Die Windkraftanlage zeichnet sich dadurch aus, dass der Rotor in Richtung der vertikalen Drehachse (11) verfahrbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Windkraftanlage.The invention relates to a wind turbine with a rotor rotatable about a vertical axis of rotation (11) with at least one wind flap (50) which can be pivoted out of a rest position in one direction about a horizontal axis (51). The wind turbine is characterized in that the rotor in the direction of the vertical axis of rotation (11) is movable. The invention further relates to a method for operating such a wind turbine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit einem um eine vertikale Drehachse drehbaren Rotor mit mindestens einer Windklappe, die aus einer Ruhelage heraus in einer Richtung um eine horizontale Achse verschwenkbar ist. The invention relates to a wind turbine with a rotatable about a vertical axis of rotation rotor with at least one wind flap, which is pivotable from a rest position in a direction about a horizontal axis.

Windkraft wird seit vielen Jahrhunderten technisch ausgenutzt. Im vorindustriellen Zeitalter stellte sie neben der Wasserkraft ein anderweitig nicht zu erreichendes Energiepotenzial dar. Zunächst verdrängt von Kraftmaschinen erlebt die Windkraftnutzung in den letzten Jahrzehnten eine Renaissance, insbesondere zur regenerativen Stromerzeugung. Zu diesem Zweck werden hauptsächlich die Windräder mit aerodynamisch geformten Flügeln und horizontaler Drehachse eingesetzt. Einzelne Windräder dieser Art erreichen Leistungen im Megawattbereich. Von Vorteil ist dabei dass die Leistung der Windkraftanlage relativ einfach über eine Verdrehung der Flügelblätter entlang ihrer Längsachse, auch Blattverstellung genannt, an unterschiedliche Windverhältnisse angepasst werden kann. Über diese Blattverstellung kann die Windkraftanlage auch vor Schäden bei starken Winden bzw. Stürmen erfolgen. Nachteilig bei Windrädern mit horizontaler Achse ist jedoch, dass die Ausrichtung der Achse in Windrichtung erfolgen muss, wozu eine Nachführeinrichtung erforderlich ist. Dieses erschwert insbesondere die Nutzung von derartigen Windrädern mit kleinerer Leistung, beispielsweise in Form einer privat betriebenen Kleinanlage zur dezentralen regenerativen Energiegewinnung zur Eigennutzung und/oder zur Einspeisung in ein Energieversorgungsnetz. Wind power has been technically exploited for many centuries. In the preindustrial era, in addition to hydropower, it represented an energy potential that could not otherwise be achieved. First of all, displaced by power machines, wind power use has experienced a renaissance in recent decades, in particular for regenerative power generation. For this purpose, the windmills are mainly used with aerodynamically shaped wings and horizontal axis of rotation. Individual wind turbines of this type achieve performances in the megawatt range. The advantage here is that the performance of the wind turbine can be relatively easily via a rotation of the blades along its longitudinal axis, also called blade adjustment, adapted to different wind conditions. About this pitch adjustment, the wind turbine can also be done from damage in strong winds or storms. A disadvantage of wind turbines with a horizontal axis, however, is that the orientation of the axis must be in the wind direction, to which a tracking device is required. This complicates in particular the use of such wind turbines with lower power, for example in the form of a privately operated small plant for decentralized renewable energy production for own use and / or for feeding into a power grid.

Neben den genannten Windrädern mit horizontal ausgerichteter Achse sind solche mit vertikaler Achse bekannt, die ohne weitere aktive Steuerung unabhängig von der Windrichtung sind. Die sogenannten Darrieus-Anlagen, weisen dabei ebenfalls aerodynamisch geformte Flügelblätter auf, die eine Auftriebskraft nutzen. Von diesen unterscheiden sich die Windräder der eingangs genannten Art, bei denen um eine horizontale Achse verschwenkbar gelagerte Windklappen vorgesehen sind, die vom Wind aufgrund ihres Luftwiderstands weggedrückt werden. Dadurch, dass die Windklappen aus einer üblicherweise im Wesentlichen vertikalen Ruhelage heraus nur in eine Richtung verschwenkbar sind, setzen sie bei Bewegung mit dem Wind diesem ihren Luftwiderstand entgegen, wohingegen sie bei Bewegung auf dem Wind zu aus der vertikalen Ruhelage heraus in eine im Wesentlichen horizontale Lage verschwenken und mit geringerem Luftwiderstand gegen den Wind bewegt werden können. Bei Weiterdrehung in die Windrichtung hinein schwenken sie wiederum in die vertikale Ausgangslage und werden vom Wind weiterbewegt. In addition to the aforementioned wind wheels with horizontally aligned axis those with vertical axis are known, which are independent of the wind direction without further active control. The so-called Darrieus systems, while also have aerodynamically shaped blades, which use a buoyancy force. Of these, the wind turbines of the type mentioned above, in which are provided about a horizontal axis pivotally mounted wind flaps, which are pushed away by the wind due to their air resistance. The fact that the wind flaps are pivotable out of a usually substantially vertical rest position only in one direction, they set against their wind resistance to movement with the wind, whereas they move on the wind from the vertical rest position out into a substantially horizontal Pivoting position and can be moved with less air resistance to the wind. Upon further rotation into the wind direction they turn into the vertical starting position and are moved on by the wind.

Auf diesem Grundprinzip basierende Windräder sind unabhängig von der Windrichtung, sie sind jedoch nur schwer an unterschiedliche Windverhältnisse anpassbar. Aus der Druckschrift DE 2401214 A1 ist zum Schutz vor Zerstörung bei zu starkem Wind eine Drehzahlbegrenzung durch eine Fliehkraft gesteuerte Bremsvorrichtung bekannt. Diese schützt bewegte Elemente, beispielsweise den sich drehenden Rotor und daran angeschlossene Generatoren zur Stromerzeugung zwar vor zu hohen, zerstörerischen Drehzahlen, sie schützt die Windkraftanlage als solches jedoch nicht vor der mit dem starken Wind einhergehenden hohen Windlast. Based on this basic principle wind turbines are independent of the wind direction, but they are difficult to adapt to different wind conditions. From the publication DE 2401214 A1 is to protect against destruction in too strong wind speed limitation by a centrifugal force controlled braking device known. Although this protects moving elements, such as the rotating rotor and connected generators for power generation against excessive, destructive speeds, it does not protect the wind turbine as such, however, from the high wind load associated with the strong wind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Windkraftanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, das auf einfache Weise an unterschiedliche Windverhältnisse angepasst werden kann und damit insbesondere auch vor zu hohen Windlasten geschützt werden kann. Es ist eine weitere Aufgabe, ein Verfahren zum sicheren Betreiben einer Windkraftanlage anzugeben. Object of the present invention is therefore to provide a wind turbine of the type mentioned above, which can be easily adapted to different wind conditions and thus in particular can be protected against excessive wind loads. It is another object to provide a method for safely operating a wind turbine.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Windkraftanlage und ein Betriebsverfahren für eine Windkraftanlage mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche. This object is achieved by a wind turbine and an operating method for a wind turbine with the features of the independent claims. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the respective dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Windkraftanlage der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass der Rotor in Richtung der vertikalen Drehachse verfahrbar ist. Üblicherweise ist die Windgeschwindigkeit im Bodenbereich geringer als in exponierteren Höhen. Die durch das Verfahren des Rotors in vertikaler Richtung erreichte Variation der Höhe des Rotors hat somit eine Drehzahl regulierende Wirkung. Zu hohe Drehzahlen, die wegen der großen auftretenden Fliehkräfte am Rotor sowie der erhöhten Belastung für Lager zu vermeiden sind, können so auch ohne eine mechanische Bremse verhindert werden. Daneben wird durch Absenken des Rotors auch die Windlast auf die Windkraftanlage gesenkt, was Beschädigungen verhindert. Dadurch, dass der Rotor abgesenkt oder angehoben werden kann, wird zudem die Aufstellung der Windkraftanlage und ihre Wartung vereinfacht. A wind turbine according to the invention of the type mentioned above is characterized in that the rotor is movable in the direction of the vertical axis of rotation. Usually, the wind speed in the ground area is lower than in more exposed heights. The variation of the height of the rotor achieved by the method of the rotor in the vertical direction thus has a speed regulating effect. Too high speeds, which are to be avoided because of the large occurring centrifugal forces on the rotor and the increased load on bearings can be prevented without a mechanical brake so. In addition, by lowering the rotor and the wind load is lowered to the wind turbine, which prevents damage. The fact that the rotor can be lowered or raised, also the installation of the wind turbine and its maintenance is simplified.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Windkraftanlage ist ein Windschutz vorgesehen, der den Rotor in einer abgesenkten vertikalen Position ganz oder teilweise umgibt. Durch den Windschutz wird die Wirkung des Absenkens des Rotors zusätzlich unterstützt. In an advantageous embodiment of the wind turbine, a windshield is provided which completely or partially surrounds the rotor in a lowered vertical position. By the windbreak, the effect of lowering the rotor is additionally supported.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Windkraftanlage mit einem um eine vertikale Drehachse drehbaren Rotor ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor abhängig von seiner gemessenen Drehzahl in vertikaler Richtung verfahren wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Rotor abhängig von einer gemessenen Windgeschwindigkeit in vertikaler Richtung verfahren. Drehzahl und auch Windgeschwindigkeit stellen geeignete Kriterien dar, um die Höhe des Rotors automatisiert einzustellen, wodurch jederzeit ein sicheres Betreiben der Windkraftanlage gegeben ist. An inventive method for operating a wind turbine with a rotatable about a vertical axis of rotation rotor is characterized in that the rotor depending on its measured speed is moved in a vertical direction. In an advantageous embodiment of the method, the rotor is moved depending on a measured wind speed in the vertical direction. Speed and wind speed are suitable criteria to automatically set the height of the rotor, which is always safe operation of the wind turbine is given.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mithilfe von drei Figuren näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail by means of exemplary embodiments with the aid of three figures. Show it:

1 eine schematische Schnittdarstellung einer Windkraftanlage in einem ersten Ausführungsbeispiel, 1 a schematic sectional view of a wind turbine in a first embodiment,

2 eine schematische Schnittdarstellung einer Windkraftanlage in einem zweiten Ausführungsbeispiel und 2 a schematic sectional view of a wind turbine in a second embodiment and

3 eine schematische Schnittdarstellung einer Windkraftanlage in einem dritten Ausführungsbeispiel. 3 a schematic sectional view of a wind turbine in a third embodiment.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Windkraftanlage in einer schematischen Schnittdarstellung, wobei der Schnitt hier vertikal und zentral durch die Windkraftanlage ausgeführt ist. 1 shows a first embodiment of a wind turbine in a schematic sectional view, the section is executed here vertically and centrally through the wind turbine.

Die Windkraftanlage weist als tragendes Element einen zentralen vertikalen Mast 10 auf. Dieser ist in einem hier nicht dargestellten Fundament im Boden verankert oder kann alternativ auf einer bevorzugt bewegbaren, beispielsweise fahrbaren, Plattform errichtet sein. Der Mast 10 kann beispielsweise eine Karbonfaserröhre sein, es können jedoch auch andere Materialien, beispielsweise Aluminium oder Stahl, insbesondere Edelstahl, eingesetzt werden. Der Querschnitt des Mastes ist bevorzugt aber nicht notwendigerweise rund. Die Längsachse des Mastes 10 stellt eine vertikale Drehachse 11 für die Windkraftanlage dar. The wind turbine has a central vertical mast as a supporting element 10 on. This is anchored in a foundation, not shown here in the ground or alternatively can be erected on a preferably movable, for example, mobile, platform. The mast 10 For example, it may be a carbon fiber tube, but other materials such as aluminum or steel, especially stainless steel, may be used. The cross section of the mast is preferred but not necessarily round. The longitudinal axis of the mast 10 represents a vertical axis of rotation 11 for the wind turbine

Konzentrisch zum Mast 10 ist ein Tragzylinder 30 angeordnet, der über eine mit dem Mast 10 zusammenwirkende Vertikalführung 12 in Richtung der vertikalen Drehachse 11 am Mast 10 vertikal bewegbar ist. Die Vertikalführung 12 kann eine Gleitführung sein, bei der entsprechende Gleitelemente, beispielsweise aus Kunststoff oder Bronze an entsprechenden Flächen des Masts 10 entlang gleiten. Auch Rollenlager oder Kugelumlaufführungen können bei der Vertikalführung 12 eingesetzt werden. Concentric to the mast 10 is a support cylinder 30 arranged, which has one with the mast 10 cooperating vertical guide 12 in the direction of the vertical axis of rotation 11 on the mast 10 is vertically movable. The vertical guide 12 may be a sliding guide, in the corresponding sliding elements, such as plastic or bronze on corresponding surfaces of the mast 10 glide along. Roller bearings or recirculating ball bearings can also be used in the vertical guide 12 be used.

Die Windkraftanlage weist eine Hebevorrichtung 20 auf, mittels derer der Tragzylinder 30 vertikal verfahren werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der 1 ist die Hebevorrichtung 20 in den Mast 10 integriert und umfasst einen Hubzylinder 21 und eine hydraulisch oder pneumatisch bewegbare Hubstange 22. Der Hubzylinder 21 ist mit dem Mast 10 oder den zuvor genannten Fundament verbunden, wohin gegen die Hubstange 22 auf einen Querträger 23 wirkt, der mit dem Tragzylinder 30 verbunden ist. Der Querträger 23 ist dabei an zwei gegenüberliegenden Seiten durch die Seitenwandung des Mastes 10 geführt, wobei dieser entsprechende vertikale schlitzförmige Öffnungen aufweist, um eine Vertikalbewegung des Querträgers 23 zu ermöglichen. Neben der dargestellten hydraulischen oder pneumatischen Hebevorrichtung 20 sind alternative Hebevorrichtungen möglich, beispielweise in Form eines Seil- bzw. Kettenantriebs, bei dem ein von einer Winde elektromotorisch angetriebenes Zugseil bzw. eine Kette durch den Mast 10 oder an diesem entlang verläuft und am oberen Ende des Mastes 10 über eine Umlenkrolle geführt ist. Mit seinem freien Ende ist das Zugseil bzw. die Kette mit dem Tragzylinder 30 verbunden. Es ist auch eine Hebevorrichtung denkbar, deren Antrieb am Tragzylinder 30 mitbewegt wird, und bei der beispielsweise ein Zahnrad oder Reibrad mit einer Zahnstange bzw. einer Reibfläche am Masten 10 zusammenwirkt. The wind turbine has a lifting device 20 on, by means of which the support cylinder 30 can be moved vertically. In the illustrated embodiment of the 1 is the lifting device 20 in the mast 10 integrated and includes a lifting cylinder 21 and a hydraulically or pneumatically movable lifting rod 22 , The lifting cylinder 21 is with the mast 10 or connected to the aforementioned foundation, where against the lifting rod 22 on a crossbeam 23 acts, with the support cylinder 30 connected is. The crossbeam 23 is on two opposite sides through the side wall of the mast 10 guided, which has corresponding vertical slot-shaped openings to a vertical movement of the cross member 23 to enable. In addition to the illustrated hydraulic or pneumatic lifting device 20 Alternative lifting devices are possible, for example in the form of a rope or chain drive, in which a by a winch electric motor driven traction cable or a chain through the mast 10 or runs along it and at the top of the mast 10 is guided over a pulley. With its free end is the pull rope or the chain with the support cylinder 30 connected. It is also conceivable a lifting device whose drive on the support cylinder 30 is moved, and in the example of a gear or friction wheel with a rack or a friction surface on the mast 10 interacts.

Weiter ist ein Drehzylinder 40 vorgesehen, der konzentrisch zum Tragzylinder 30 um diesen durch Drehlager 31 drehbar gelagert ist. Beispielhaft sind in der 1 zwei Drehlager 31 dargestellt, die jeweils im Bereich des oberen bzw. unteren Endes des Tragzylinders bzw. Drehzylinders 40 positioniert sind. Der Tragzylinder 30 und der Drehzylinder 40 weisen dabei in etwa die gleiche Höhe auf, die wiederum im dargestellten Beispiel ungefähr die Hälfte der Höhe des Mastes 10 beträgt. Next is a rotary cylinder 40 provided, concentric with the support cylinder 30 around this by pivot bearing 31 is rotatably mounted. Exemplary are in the 1 two pivot bearings 31 in each case in the region of the upper or lower end of the support cylinder or rotary cylinder 40 are positioned. The support cylinder 30 and the rotary cylinder 40 have approximately the same height, which in turn in the example shown about half the height of the mast 10 is.

Zwischen dem Tragzylinder 30 und dem Drehzylinder 40 ist ein Ringgenerator 32 angeordnet, der bei Drehung des Drehzylinders 40 gegenüber dem Tragzylinder 30 einen elektrischen Strom erzeugt. Dazu ist ein Stator des Ringgenerators 32 mit dem Tragzylinder 30 und ein Rotor des Ringgenerators 32 mit dem Drehzylinder 40 verbunden. Der Ringgenerator 32 dient der Umwandlung der auf die Windkraftanlage einwirkenden Windenergie in elektrische Energie. Alternativ zu dem Ringgenerator 32 kann auch ein Generator mit einer zentralen Drehachse eingesetzt werden. In dem Fall ist der Generator am Tragzylinder 30 festgelegt und die Drehachse ist über einen Zahnrad-, Reibrad- oder Riemenantrieb mit dem Drehzylinder 40 gekoppelt. Ebenso ist es denkbar, die Drehbewegung des Drehzylinders 40 über eine Welle oder eine andere mechanische Übertragungsart zu einem relativ zum Fundament ortsfesten Generator zu übertragen. Between the support cylinder 30 and the rotary cylinder 40 is a ring generator 32 arranged, the rotation of the rotary cylinder 40 opposite the support cylinder 30 generates an electric current. This is a stator of the ring generator 32 with the support cylinder 30 and a rotor of the ring generator 32 with the rotary cylinder 40 connected. The ring generator 32 serves the conversion of the wind energy acting on the wind turbine into electrical energy. Alternative to the ring generator 32 It is also possible to use a generator with a central axis of rotation. In that case, the generator is on the support cylinder 30 set and the axis of rotation is a gear, Reibrad- or belt drive with the rotary cylinder 40 coupled. It is also conceivable, the rotational movement of the rotary cylinder 40 to transmit to a relative to the foundation fixed generator via a shaft or other mechanical transmission.

Vom Drehzylinder 40 weisen radial nach außen Windklappen 50, die um eine horizontale Schwenkachse 51 in eine Richtung verschwenkbar sind. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bilden jeweils mehrere, hier fünf, Windklappen 50 übereinander angeordnet einen Windflügel. Von diesen Windflügeln sind zwei gegenüber liegende in der 1 sichtbar, insgesamt weist das Ausführungsbeispiel vier Windflügel auf, die gleichmäßig um den Drehzylinder 40 herum angeordnet sind, so dass der Winkel zwischen ihnen jeweils 90 Grad beträgt. Sowohl die Anzahl von vier Windflügeln, als auch die Anzahl von fünf Windklappen pro Windflügel im dargestellten Ausführungsbeispiel sind beispielhaft und nicht einschränkend. Die Zahl der Windflügel kann in anderen Ausgestaltungen unterschiedlich sein und liegt bevorzugt zwischen zwei und sechs und besonders bevorzugt beträgt sie drei oder vier. Die Zahl der Windklappen pro Windflügel kann ebenfalls in anderen Ausgestaltungen variieren, insbesondere ist es auch denkbar, dass eine einzelne Windklappe 50 einen Windflügel darstellt. Der Drehzylinder 40 und alle mit ihm verbundenen und sich mit ihm drehenden Elemente, insbesondere die Windflügel bzw. die Windklappen 50, werden im Folgenden zusammenfassend als Rotor der Windkraftanlage bezeichnet. From the rotary cylinder 40 have radially outward wind flaps 50 around a horizontal pivot axis 51 are pivotable in one direction. At the in 1 shown Embodiment form each more, here five, wind flaps 50 arranged one above the other a wind wing. Of these wind wings are two opposite in the 1 visible, in total, the embodiment has four wind blades, evenly around the rotary cylinder 40 are arranged around so that the angle between them is 90 degrees. Both the number of four wind blades, as well as the number of five wind flaps per wind vane in the illustrated embodiment are exemplary and not limiting. The number of wind wings may be different in other embodiments and is preferably between two and six, and more preferably is three or four. The number of wind flaps per wind wing may also vary in other embodiments, in particular it is also conceivable that a single wind flap 50 represents a wind wing. The rotary cylinder 40 and all associated with him and with him rotating elements, in particular the wind wings and the wind flaps 50 , are hereinafter collectively referred to as the rotor of the wind turbine.

Im Beispiel der 1 weist jeder Windflügel horizontal ausgerichtete und radial vom Drehzylinder 40 nach außen weisende Ausleger 41 auf, jeweils einen im oberen und einen im unteren Bereich des Windflügels. An ihren äußeren Enden sind die oberen und unteren Ausleger 41 jedes Windflügels durch eine Vertikalstrebe 42 verbunden. So wird für jeden der Windflügel ein Rahmen gebildet, in den die jeweils fünf Windklappen 50 eingesetzt sind. In the example of 1 each wind vane is horizontally aligned and radially from the rotary cylinder 40 Outwardly facing outriggers 41 on, one in the upper and one in the lower part of the wind vane. At their outer ends are the upper and lower arms 41 each wind vane by a vertical strut 42 connected. Thus, a frame is formed for each of the wind wings, in which the five wind flaps 50 are used.

Die Windklappen 50 sind jeweils in ihrem oberen Bereich auf einer Seite im Drehzylinder 40 und auf der anderen Seite in der Vertikalstrebe 42 schwenkbar gelagert, wobei ihr jeweiliges untere Ende entweder gegen einen Anschlag am Drehzylinder 40 und/oder der Vertikalstrebe 42 oder an der jeweils darunterliegenden Windklappe 50 aufliegt, so dass die Windklappen 50 nur in eine Richtung verschwenkbar sind. Tritt Wind von einer Richtung auf den Windflügel auf, schließen sich die Windklappen 50 und der Flügel bzw. die Windklappen 50 weisen einen hohen Windwiderstand auf, und erfahren entsprechend einen Winddruck, der zu einer Drehung des Drehzylinders 40 führt. Trifft der Wind auf die entgegen gesetzte Seite des Windflügels auf, z.B. wenn sich der Windflügel bei Drehung des Rotors entgegen der Windrichtung bewegt, schwenken die Windklappen 50 auf und der Windflügel weist einen geringeren Windwiderstand auf. Folglich stellt sich unabhängig von der Windrichtung ein Drehmoment am Rotor ein, das seine Drehung im Wind bewirkt. Über den Ringgenerator 32 kann diese Drehbewegung in elektrische Energie umgewandelt werden. The wind flaps 50 are each in their upper part on one side in the rotary cylinder 40 and on the other side in the vertical strut 42 pivotally mounted, with their respective lower end either against a stop on the rotary cylinder 40 and / or the vertical strut 42 or at the underlying wind flap 50 rests, leaving the wind flaps 50 can only be pivoted in one direction. If wind comes from a direction on the wind wing, the wind flaps close 50 and the wing or the wind flaps 50 have a high wind resistance, and accordingly experience a wind pressure, which leads to a rotation of the rotary cylinder 40 leads. If the wind hits the opposite side of the wind vane, eg if the wind vane moves against the wind direction during rotation of the rotor, the wind flaps will pivot 50 on and the wind wing has a lower wind resistance. Consequently, regardless of the wind direction, a torque on the rotor, which causes its rotation in the wind. About the ring generator 32 This rotary motion can be converted into electrical energy.

Die nach diesen Grundprinzip funktionierende Windkraftanlage bedarf zunächst keiner aktiven Steuerung, da die Windklappen 50 rein passiv durch den Wind selbst auf- oder zugeschwenkt werden. The functioning according to this basic principle wind turbine first requires no active control, since the wind flaps 50 purely passive by the wind itself open or be swung.

Beim Betrieb der Windkraftanlage stellt sich eine Drehzahl des Rotors ein, die abhängig von der Windstärke ist und abhängig davon, welchen Widerstand der Ringgenerator 32 der Drehung des Drehzylinders 40 bei Belastung entgegensetzt. Falls die Windstärke zu groß wird und/oder der Ringgenerator 32 Leistung nicht abgeben kann, beispielsweise weil nachgeschaltete Energiespeicher gefüllt sind und eine Energieabgabe an eine Last oder in ein Energieversorgungsnetz nicht gewünscht oder vorgesehen ist, kann anmeldungsgemäß die Hebevorrichtung 20 eingesetzt werden, um den Rotor abzusenken. Üblicherweise ist die Windgeschwindigkeit im Bodenbereich geringer als in exponierteren Höhen. Die Variation der Höhe des Tragzylinders 30 und damit Rotors hat somit bereits eine Drehzahl regulierende Wirkung. Zu hohe Drehzahlen sind wegen der großen auftretenden Fliehkräfte am Rotor sowie der erhöhten Belastung für Lager zu vermeiden. Daneben kann eine hohe Windstärke, insbesondere wenn diese in Böen auftrifft, auch aufgrund einer zu hohen Windlast unabhängig von der Drehzahl des Rotors Schäden an den Windklappen 50 und deren Schwenkmechanismus und ggf. auch an weiteren Elementen hervorrufen. Schließlich besteht die Gefahr, dass der Mast 10 bricht oder sich aus seiner Verankerung reißt. During operation of the wind turbine, a speed of the rotor adjusts, which is dependent on the wind strength and depending on which resistance of the ring generator 32 the rotation of the rotary cylinder 40 contrary to load. If the wind strength is too high and / or the ring generator 32 Power can not give, for example, because downstream energy storage are filled and an energy delivery to a load or in a power supply network is not desired or provided, according to the application, the lifting device 20 can be used to lower the rotor. Usually, the wind speed in the ground area is lower than in more exposed heights. The variation of the height of the support cylinder 30 and thus rotor already has a speed regulating effect. Too high speeds are to be avoided because of the large occurring centrifugal forces on the rotor and the increased load on bearings. In addition, a high wind strength, especially when it hits in gusts, even due to excessive wind load regardless of the speed of the rotor damage to the wind flaps 50 and cause their pivoting mechanism and possibly also on other elements. Finally, there is a risk that the mast 10 breaks or breaks from its anchorage.

Die Hebevorrichtung 20 vereinfacht zudem das Aufstellen der Windkraftanlage und ihre Wartung. Auch kleinere, zur privaten Nutzung konzipierte Windkraftanlagen weisen oft Höhen im Bereich von 20 m oder mehr auf, um aus dem Windschatten umgebender Gebäude oder Bäume zu treten. Durch die Hebevorrichtung 20 kann beim Aufstellen oder bei einer Wartung auf einen Kran o.ä. verzichtet werden. So wird ein Aufstellen erleichtert oder, beispielsweise in einem unzugänglichen Gelände, erst möglich gemacht. The lifting device 20 also simplifies the installation of the wind turbine and its maintenance. Smaller, privately-designed wind turbines often have heights as high as 20 meters or more to escape the slipstream of surrounding buildings or trees. By the lifting device 20 Can be used when setting up or servicing a crane or similar. be waived. This makes setting up easier or, for example, in an inaccessible area, only possible.

In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zudem ein Windschutz 60 vorgesehen, der Windschatten für einen abgesenkten Rotor bietet. Im dargestellten Beispiel ist der Windschutz 60 als ein nach oben offener, auf dem Boden aufsitzender Zylinder ausgebildet, in den der Rotor der Windkraftanlage im Wesentlichen vollständig einfahren kann. Der Windschutz 60 verhindert zudem, dass Personen in dem Bereich des Rotors der Windkraftanlage gelangen können und mindert somit die Verletzungsgefahr durch den sich drehenden Rotor, insbesondere wenn die Windkraftanlage keine so große Höhe aufweist, dass ein Berühren des Rotors alleine dadurch vermieden ist. Somit ist die vorgestellte Windkraftanlage besonders gut als kleinere Anlage, beispielsweise zur Nutzung auf einem Privatgelände, z.B. in einem Garten, geeignet. Es kann vorgesehen sein, dass der Windschutz 60 herausnehmbare Elemente oder Klappen oder dergleichen aufweist, so dass im abgesenkten Zustand des Rotors Wartungs- oder Reparaturarbeiten an diesem durchgeführt werden können. Der vom Windschutz 60 bereitgestellte Windschatten verringert während der Wartungsarbeiten die Unfallgefahr durch eine sich im Wind drehenden Rotor. Zusätzlich kann natürlich ein Arretiermechanismus vorgesehen, der die Drehung des Rotors unterbindet. In the in 1 illustrated embodiment is also a windbreak 60 provided that provides slipstream for a lowered rotor. In the example shown is the windbreak 60 designed as an upwardly open, seated on the floor cylinder into which the rotor of the wind turbine can retract substantially completely. The windbreak 60 also prevents persons in the area of the rotor of the wind turbine can pass and thus reduces the risk of injury by the rotating rotor, especially if the wind turbine has not so high a height that touching the rotor alone is avoided. Thus, the proposed wind turbine is particularly well suited as a smaller system, for example for use on a private property, for example in a garden. It can be provided that the windbreak 60 removable Has elements or flaps or the like, so that in the lowered state of the rotor maintenance or repair work can be performed on this. The windbreak 60 provided slipstream reduces the risk of accidents during maintenance by a rotating rotor in the wind. In addition, of course, a locking mechanism is provided which prevents the rotation of the rotor.

Die Hebevorrichtung 20 wird von einer in der 1 nicht dargestellten Steuervorrichtung angesteuert. Dabei kann vorgesehen sein, mehrere Faktoren zur Steuerung der Höhe des Rotors am Masten 10 zu berücksichtigen. Diese Faktoren können beispielsweise die Drehzahl des Rotors sein, die von einem Drehzahlsensor ermittelt wird, wobei bei geeigneter Ausgestaltung des Ringgenerators 32 dieser als Drehzahlsensor eingesetzt werden kann. Weiter kann eine separat gemessene Windgeschwindigkeit, beispielsweise gemessen von einem Anemometer berücksichtigt werden. Auch vorhergesagte Wetterinformationen, beispielsweise bezogen über eine Netzwerkverbindung, können berücksichtigt werden. Des Weiteren kann eine Zeitsteuerung über eine Zeitschaltuhr vorgesehen sein. Schließlich ist eine manuelle Kontrollmöglichkeit gegeben. Neben dem beschriebenen Absenken des Rotors bei einer zu großen Windgeschwindigkeit kann zusätzlich vorgesehen sein, den Rotor bei Windstille oder sehr geringer Windgeschwindigkeit abzusenken, also in Fällen, in denen eine Windenergienutzung nicht möglich ist. The lifting device 20 is from one in the 1 not shown control device driven. It can be provided several factors to control the height of the rotor on the mast 10 to take into account. These factors may be, for example, the rotational speed of the rotor, which is determined by a rotational speed sensor, wherein in a suitable embodiment of the ring generator 32 this can be used as a speed sensor. Furthermore, a separately measured wind speed, for example measured by an anemometer, can be taken into account. Also predicted weather information, for example, based on a network connection, can be considered. Furthermore, a timer can be provided via a timer. Finally, a manual control option is given. In addition to the described lowering of the rotor at a high wind speed can be additionally provided to lower the rotor in calm or very low wind speed, so in cases where a wind energy use is not possible.

Der Windschutz 60 bietet schließlich die Möglichkeit, weitere, ergänzende Komponenten der Windkraftanlage sicht- und diebstahlsgeschützt entweder an einer Innenwand des Windschutzes 60 oder in einem unteren Bereich unterhalb eines vollständig heruntergefahrenen Rotors angeordnet sein. Solche Komponenten können insbesondere Systemkomponenten sein, beispielsweise ein Wechselrichter, der den vom Ringgenerator 32 gelieferten Strom in einen zur Einspeisung in ein Energieversorgungsnetz kompatiblen Strom geeigneter Frequenz und Phasenlage umwandelt. Weiterhin ist denkbar, dass Energiespeicher als Systemkomponenten vorgesehen sind, die die Windkraftanlage als Energieversorgungsanlage in einer Insellage getrennt von einem Energieversorgungsnetz nutzbar machen, oder die in Verbindung mit einem Energieversorgungsnetz Energie zwischenspeichern, um ihn in Zeiten eines erhöhen Bedarfs in das Energieversorgungsnetz einzuspeisen. Als Energiespeicher können beispielsweise Batterien eingesetzt werden oder auch eine Einrichtung zur Elektrolyse von Wasser und anschließender Speicherung der Zersetzungsprodukte Wasserstoff und Sauerstoff. Die Zersetzungsprodukte können in Brennstoffzellen unter Stromabgabe wieder miteinander zur Reaktion gebracht werden. Auch wenn ein Windschutz 60 nicht vorgesehen ist, können derartige Systemkomponenten in die Windkraftanlage integriert, beispielsweise in einem Fuß oder in einem Fundament der Windkraftanlage, angeordnet werden. The windbreak 60 finally offers the possibility of further, complementary components of the wind turbine visible and theft-protected either on an inner wall of the windbreak 60 or be arranged in a lower region below a fully shut down rotor. Such components may, in particular, be system components, for example an inverter, that of the ring generator 32 supplied current into a suitable for feeding into a power grid compatible current of suitable frequency and phase. Furthermore, it is conceivable that energy storage devices are provided as system components which make the wind power plant usable as an energy supply system in an island location separate from a power supply network or which buffer energy in conjunction with a power supply network in order to feed it into the energy supply grid in times of increased demand. Batteries can be used, for example, as an energy store or else a device for the electrolysis of water and subsequent storage of the decomposition products hydrogen and oxygen. The decomposition products can be reacted with one another in fuel cells while supplying electricity. Even if a windbreak 60 is not provided, such system components can be integrated into the wind turbine, for example, in a foot or in a foundation of the wind turbine, are arranged.

2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer anmeldungsgemäßen Windkraftanlage in einer Darstellung analog zu 1. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen in dieser und der folgenden Figur gleiche oder gleichwirkende Elemente wie in 1. 2 shows a second embodiment of a wind turbine according to the application in a representation analogous to 1 , The same reference numerals in this and the following figure identify the same or equivalent elements as in FIG 1 ,

Die Windkraftanlage weist wiederum einen Rotor mit vertikaler Drehachse 11 auf, um die sich ein Drehzylinder 40 mit radial nach außen weisenden Windflügeln drehen kann. Der Rotor entspricht dem aus dem ersten Ausführungsbeispiel. Es wird daher auf die Ausführungen zu 1 verwiesen. The wind turbine in turn has a rotor with a vertical axis of rotation 11 on, around which is a rotary cylinder 40 can rotate with radially outwardly facing wind blades. The rotor corresponds to that of the first embodiment. It is therefore based on the comments 1 directed.

Es ist eine Hebevorrichtung 20 vorhanden, um den Rotor in seiner Höhe über dem Boden bzw. Fundament zu verfahren. Die Hebevorrichtung 20 ist wie zuvor hydraulisch oder pneumatisch mit einem Hubzylinder 21 und einem Hubkolben 22 ausgeführt. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist hier jedoch der Hubkolben 22 ortsfest am Fundament festgelegt und der Hubzylinder 21 ist verfahrbar. Zudem bildet der Hubkolben 22 gleichzeitig einen Masten 10 der Windkraftanlage und der Hubzylinder 21 stellt einen Tragzylinder 30 dar, um den der Drehzylinder 40 drehbar gelagert ist. Eine obere Vertikalführung 12 ist dabei ortsfest an dem Hubkolben 22 festgelegt und umfasst eine Dichtung für das Betriebsmedium des Hubzylinders 21, beispielsweise einen Simmerring. Eine untere Vertikalführung 12 bewegt sich mit dem Hubzylinder 21 mit. It is a lifting device 20 present to move the rotor in height above the ground or foundation. The lifting device 20 is as before hydraulic or pneumatic with a lifting cylinder 21 and a reciprocating piston 22 executed. In contrast to the first embodiment, however, here is the reciprocating piston 22 Fixed to the foundation and the lifting cylinder 21 is movable. In addition, the reciprocating piston forms 22 at the same time a mast 10 the wind turbine and the lifting cylinder 21 represents a support cylinder 30 to that of the rotary cylinder 40 is rotatably mounted. An upper vertical guide 12 is stationary on the reciprocating piston 22 set and includes a seal for the operating medium of the lift cylinder 21 , for example, a Simmerring. A lower vertical guide 12 moves with the lift cylinder 21 With.

Die Anordnung ist kompakt und materialsparend und hat den weiteren Vorteil, dass bei abgesenktem Rotor der Mast 10 nicht nach oben übersteht. In einer Weiterbildung des dargestellten Ausführungsbeispiels kann ein mehrfach ausfahrbarer Hubzylinder, auch Stufen- oder Teleskopzylinder genannt, eingesetzt werden. The arrangement is compact and material-saving and has the further advantage that when the rotor is lowered, the mast 10 does not stand up. In a further development of the illustrated embodiment, a multi-extendable lift cylinder, also called step or telescopic cylinder can be used.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer anmeldungsgemäßen Windkraftanlage; im Unterschied zur 1 in einer horizontalen Schnittdarstellung. 3 shows a further embodiment of a wind turbine according to the application; unlike 1 in a horizontal sectional view.

Es ist wiederum ein vertikaler Mast 10 vorgesehen, an dem geführt durch Vertikalführungen 12 ein Tragzylinder 30 in vertikaler Richtung auf und ab bewegt werden kann. Die vertikale Bewegung des Tragzylinders 30 wird durch eine Hebevorrichtung erreicht, die hier über drei Zugseile 24 realisiert ist. Die Zugseile 24 werden jeweils an einer Seite am Mast 10 entlang geführt, verlaufen an seinem oberen Ende über eine Umlenkrolle und werden auf der gegenüberliegenden Seite wieder bis zum Tragzylinder 30 heruntergeführt, mit dem sie verbunden sind. It is again a vertical mast 10 provided on the guided by vertical guides 12 a support cylinder 30 can be moved up and down in the vertical direction. The vertical movement of the support cylinder 30 is achieved by a lifting device, here over three pull ropes 24 is realized. The ropes 24 are each on one side of the mast 10 guided along, run at its upper end via a pulley and are on the opposite side again to the support cylinder 30 brought down to which they are connected.

Konzentrisch um den Tragzylinder 30 und drehbar um diesen gelagert ist ein Drehzylinder 40 angeordnet, von dem aus vier Windflügel gleichmäßig um den Umfang verteilt radial nach außen verlaufend angeordnet sind. Die Windflügel weisen jeweils um eine jeweilige horizontale Schwenkachse 51 verschwenkbare Windklappen 50 auf. Die sich um die vertikale Drehachse drehenden Elemente werden zusammenfassend wiederum als Rotor der Windkraftanlage bezeichnet. Wie bei dem zuvor beschrieben Ausführungsbeispiel sind auch hier bevorzugt mehrere Windklappen 50 jeweils in mehreren Ebenen übereinander angeordnet. Concentric around the support cylinder 30 and rotatably mounted about this is a rotary cylinder 40 arranged, are distributed from the four radially evenly distributed around the circumference radially outward. The wind wings each have a respective horizontal pivot axis 51 swiveling wind flaps 50 on. The rotating about the vertical axis of rotation elements are collectively referred to again as the rotor of the wind turbine. As in the previously described embodiment, several wind flaps are preferred here as well 50 each arranged in several levels one above the other.

Die Windklappen 50 sind an einer entlang der horizontalen Schwenkachse 51 verlaufenden horizontalen Welle 52 befestigt. Es ist ein Anschlag vorgesehen, der eine Bewegung jeder Windklappe 50 aus einer im Wesentlichen vertikalen Ruheposition heraus nur in einer Richtung ermöglicht. Dieser Anschlag kann entweder auf die Windklappe 50 selbst oder auf die horizontale Welle 52 wirken. Jeweils gegenüberliegende Windklappen 50 sind miteinander derart gekoppelt, dass sie um etwa 90° gegeneinander um die horizontale Schwenkachse 51 verdreht sind. Diese Kopplung unterstützt das Aufschwenken der Windklappen 50. Die Kopplung wird durch ein in der Figur nicht sichtbares Steuergestänge erreicht, das an Hebeln 53 angreift, die jeweils an den horizontalen Wellen 52 angeordnet sind. In 3 sind alle Windklappen 50 daher etwa um 45° aus ihrer vertikalen Ruheposition heraus geschw enkt sichtbar. In dieser Darstellung ist ersichtlich, dass die Windklappen 50 keine rechteckige Grundform aufweisen, sondern insbesondere im Bereich des Mastes 10 kurvenförmig angeschnitten sind. Es können so Kollisionen mit in derselben Ebene liegenden benachbarten Windklappen 50 verhindert werden. The wind flaps 50 are at one along the horizontal pivot axis 51 extending horizontal shaft 52 attached. There is a stop provided, a movement of each wind flap 50 from a substantially vertical rest position out only in one direction allows. This stop can be either on the wind flap 50 itself or on the horizontal wave 52 Act. Respective wind flaps 50 are coupled together so that they are about 90 ° from each other about the horizontal pivot axis 51 are twisted. This coupling supports the swiveling up of the wind flaps 50 , The coupling is achieved by a not visible in the figure control linkage, the levers 53 attacks, each on the horizontal waves 52 are arranged. In 3 are all wind flaps 50 therefore visible at about 45 ° from its vertical rest position. In this illustration it can be seen that the wind flaps 50 have no rectangular basic shape, but especially in the mast 10 curved are cut. It may collisions with in-plane adjacent wind flaps 50 be prevented.

Um die Windklappen 50 herum ist ein tragender Rahmen gebildet, der von in der Figur nicht sichtbaren horizontalen Auslegern und jeweils einer Vertikalstrebe 42 gebildet ist (vgl. auch Ausleger 41 der 1). Die horizontalen Wellen 52 sind an ihren Enden in Lagern 44a, 44c gelagert, die am Drehzylinder 40 bzw. an der Vertikalstrebe 52 festgelegt sind. Die die Windklappen 50 umgebenden Rahmenelemente, also die horizontalen Ausleger und die Vertikalstrebe 42 sind bevorzugt aerodynamisch geformt, so dass sich ein zusätzliches Drehmoment in Drehrichtung des Rotors der Windkraftanlage ergibt. To the wind flaps 50 around a supporting frame is formed, which is not visible in the figure horizontal arms and a vertical strut 42 is formed (see also cantilever 41 of the 1 ). The horizontal waves 52 are in camps at their ends 44a . 44c stored on the rotary cylinder 40 or on the vertical strut 52 are fixed. The the wind flaps 50 surrounding frame members, so the horizontal boom and the vertical strut 42 are preferably aerodynamically shaped, so that there is an additional torque in the direction of rotation of the rotor of the wind turbine.

Um den Drehzylinder 40 ist ein Windleitelement 43 ausgeführt, das in einem Bereich zwischen den Windklappen 50 den Drehzylinder 40 berührt und durch Verbindungselemente, beispielsweise Schrauben, an diesen befestigt ist. Zu den Windklappen 50 hin ist das Windleitelement 43 von dem Drehzylinder 40 beabstandet, wobei es seinen maximalen Abstand an den Positionen der Windklappe 50 erreicht. An diesen Stellen sind Öffnungen vorgesehen, durch die die horizontalen Wellen 52 geführt sind, wobei vorzugsweise an diesen Stellen noch ein weiteres Lager 44b zur Unterstützung der horizontalen Wellen 52 vorgesehen ist. Im Bereich zwischen den Windklappen 50 ergibt sich so eine konkave Oberflächengestaltung des Windleitelements 43. Diese ist bevorzugt nicht symmetrisch ausgestaltet, sondern auf der jeweiligen dem Winde zugewandten Seite mit einer geringeren Steigung versehen als auf der dem Wind abgewandten Seite. Bedingt durch die asymmetrische Formgestaltung leitet das Windleitelement 43 auch Luftströmungen, die auf den Masten 10 zu laufen und die nicht zu einem Drehmoment führen würden, auf die dem Wind zugewandte (geschlossene) Windklappe 50, die so einem erhöhten Winddruck ausgesetzt ist, wodurch die Effizienz der Windkraftanlage steigt. To the rotary cylinder 40 is a wind deflector 43 running in an area between the wind flaps 50 the rotary cylinder 40 touched and by fasteners, such as screws, is attached to this. To the wind flaps 50 towards the wind deflector 43 from the rotary cylinder 40 spaced, with its maximum distance at the positions of the wind flap 50 reached. At these points openings are provided, through which the horizontal waves 52 are guided, preferably at these locations still another camp 44b in support of horizontal waves 52 is provided. In the area between the wind flaps 50 This results in a concave surface design of the wind deflector 43 , This is preferably not symmetrical, but provided on the respective side facing the winch with a lower pitch than on the side facing away from the wind. Due to the asymmetric shape design directs the wind deflector 43 also air currents on the masts 10 To run and would not lead to a torque on the wind-facing (closed) wind flap 50 , which is exposed to such an increased wind pressure, whereby the efficiency of the wind turbine increases.

Zudem ist es bei kleineren Windrädern möglich, auf die äußere Lagerung der horizontalen Wellen 52 und damit auf die Vertikalstrebe 52 und auch den horizontalen Ausleger zu verzichten, und die Windklappen 50 nur über die inneren am Drehzylinder 40 bzw. am Windleitelement 43 angeordneten Lager 44a, b verschwenkbar festzulegen. In addition, it is possible with smaller wind turbines, on the outer storage of horizontal waves 52 and thus on the vertical strut 52 and also to abandon the horizontal boom, and the wind flaps 50 only over the inner of the rotary cylinder 40 or on the wind deflector 43 arranged bearings 44a , b pivotally set.

In dem vom Windleitelement 43 verdeckten Bereich der Horizontalwellen 52 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel zudem die Hebel 53 angeordnet, der von dem im Wesentlichen parallel zum Masten 10 verlaufenden Steuergestänge betätigt werden. Dieses wiederum kann von einem weiteren Hubzylinder oder einer sonstigen Antriebseinrichtung in ihrer Längsrichtung verschoben werden, wodurch sich der Schwenkwinkel der Windklappen 50 einstellen lässt. Auf diese Weise kann unterstützend oder auch alternativ zur passiven Verschwenkung der Windklappen 50 um die Schwenkachse 51 eine aktive Verstellung der Windklappen 50 durchgeführt werden. Eine aktive Verschwenkung der Windklappen 50 hat bei geringem Wind den Vorteil, dass die gegen den Wind laufenden Windkappen 50 in eine komplett horizontale bzw. in Windrichtung liegende Lage gebracht werden können und sie so dem Wind beim Entgegenlaufen einen möglichst geringen Windwiderstand bieten. In the wind deflector 43 hidden area of horizontal waves 52 are in the illustrated embodiment also the lever 53 arranged, which is essentially parallel to the mast 10 running control linkage are actuated. This in turn can be moved by a further lifting cylinder or other drive means in its longitudinal direction, whereby the pivot angle of the wind flaps 50 can be set. In this way can supportive or alternatively to the passive pivoting of the wind flaps 50 around the pivot axis 51 an active adjustment of the wind flaps 50 be performed. An active pivoting of the wind flaps 50 has the advantage in low wind, that the windcaps running against the wind 50 can be placed in a completely horizontal or downwind position and so they offer the wind when counterflow the lowest possible wind resistance.

Eine ebenfalls unterstützende Wirkung zum vollständigen Aufschwenken der Windklappen 50 bieten Hilfsklappen 54, von denen jeweils eine an jeder der horizontalen Wellen 52 angeordnet ist. Die Hilfsklappen 54 sind wie die Windklappen 50 asymmetrisch an den horizontalen Wellen 52 befestigt, so dass auftreffender Wind ein Drehmoment auf die horizontalen Wellen 52 ausübt, durch das diese gedreht werden und die Windklappen 50 aufschwenken. Die Hilfsklappen 52 sind jedoch derart verdreht gegenüber den Windklappen 50 mit diesen verbunden, dass sie bezüglich der Aufschwenkbewegung den Windklappen 50 nacheilen und das größte Drehmoment auf die horizontalen Wellen 52 ausüben, wenn diese schon teilweise aus der im Wesentlichen vertikalen Ruhelage herausgeschwenkt sind. Der Drehwinkel, um den die Hilfsklappen 54 den Windklappen 50 nacheilen, liegt beispielsweise im Bereich von 20 bis 90° und bevorzugt im Bereich von 30 bis 70°. Im dargest ellten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel 45°. Die Hilfsklappen 54 sind vo rliegend halbkugelförmig ausgeführt, sie können jedoch auch eben sein. A likewise supportive effect for the complete raising of the wind flaps 50 offer auxiliary flaps 54 , one of each on each of the horizontal waves 52 is arranged. The auxiliary flaps 54 are like the wind flaps 50 asymmetric on the horizontal waves 52 attached so that incident wind creates a torque on the horizontal shafts 52 by which they are turned and the wind flaps 50 swing open. The auxiliary flaps 52 However, they are so twisted against the wind flaps 50 connected with them, that they with respect to the swinging the wind flaps 50 lag and the greatest torque on the horizontal waves 52 exercise, if these are already partially swung out of the substantially vertical rest position. The angle of rotation around which the auxiliary flaps 54 the wind flaps 50 lag, for example, is in the range of 20 to 90 ° and preferably in the range of 30 to 70 °. In the illustrated embodiment, the angle is 45 °. The auxiliary flaps 54 They are basically hemispherical, but they can also be flat.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Windkraftanlage kann vorgesehen sein, dass die Oberfläche der Windklappen 50 mit Solarzellen belegt ist. Diese steuern beim Betrieb der Windkraftanlage durch die Umwandlung von Solarenergie in elektrische Energie zusätzliche regenerativ gewonnene Energie bei. Es kann vorgesehen sein, bei Windstille oder bei nur geringem Windaufkommen die Windklappen 50 bezüglich ihrer Schwenkrichtung aktiv so zu verschwenken, dass ein möglichst maximaler Ertrag an Solarenergie gewonnen wird. Auch ist denkbar, dass bei geringen Windstärken eine Optimierung dahingehend stattfindet, dass die Gesamtenergie, also die Summe aus Wind- und Solarenergie, maximiert wird. Gegebenenfalls kann also eine für die Windenergienutzung nicht optimale Stellung der Windklappen 50 zugunsten einer erhöhten Solarenergieumsetzung eingenommen werden. Bei Windstille oder sehr geringer Windgeschwindigkeit, bei der im Wesentlichen nur Solarenergie gewonnen werden kann, kann zudem vorgesehen sein, den Rotor der Windkraftanlage abzusenken. In an advantageous development of the wind turbine can be provided that the surface of the wind flaps 50 is occupied by solar cells. These contribute to the operation of the wind turbine by the conversion of solar energy into electrical energy additional regenerative energy. It can be provided in windless or with only a small amount of wind the wind flaps 50 actively pivoting with respect to their pivoting direction so that the maximum possible yield of solar energy is obtained. It is also conceivable that at low wind speeds an optimization takes place so that the total energy, ie the sum of wind and solar energy, is maximized. Optionally, therefore, a not optimal for wind energy use position of the wind flaps 50 be taken in favor of increased solar energy conversion. In calm or very low wind speed, in which essentially only solar energy can be obtained, can also be provided to lower the rotor of the wind turbine.

Wie beim Ausführungsbeispiel der 1 ist ein Windschutz 60 vorgesehen, der die Windkraftanlage im unteren Bereich bis zu einer vorgegebenen Höhe, beispielsweise bis zu einer Höhe von 2,50 m umgibt. Aus Gründen der besseren Darstellbarkeit sind in der 3 drei der Windflügel sowie der Windschutz 60 nur teilweise dargestellt. As in the embodiment of 1 is a windbreak 60 provided, which surrounds the wind turbine in the lower region up to a predetermined height, for example up to a height of 2.50 m. For the sake of better representability are in the 3 three of the wind wings and the windbreak 60 only partially shown.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Mast mast
1111
vertikale Drehachse vertical axis of rotation
1212
Vertikalführung vertical guide
2020
Hebevorrichtung hoist
2121
Hubzylinder lifting cylinder
2222
Hubstange lifting rod
2323
Querträger crossbeam
2424
Zugseil rope
3030
Tragzylinder support cylinder
3131
Drehlager pivot bearing
3232
Ringgenerator ring generator
4040
Drehzylinder rotary cylinder
4141
Ausleger boom
4242
Vertikalstrebe vertical strut
4343
Windleitelement wind deflector
44a–c44a-c
Lagerung storage
5050
Windklappe wind flap
5151
horizontale Schwenkachse horizontal swivel axis
5252
horizontale Welle horizontal wave
5353
Hebel lever
5454
Hilfsklappe auxiliary flap
6060
Windschutz windshield

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 2401214 A1 [0004] DE 2401214 A1 [0004]

Claims (15)

Windkraftanlage, aufweisend einen um eine vertikale Drehachse (11) drehbaren Rotor mit mindestens einer Windklappe (50), die aus einer Ruhelage heraus in einer Richtung um eine horizontale Achse (51) verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor in Richtung der vertikalen Drehachse (11) verfahrbar ist. Wind turbine, comprising one about a vertical axis of rotation ( 11 ) rotatable rotor with at least one wind flap ( 50 ) coming from a rest position in a direction about a horizontal axis ( 51 ) is pivotable, characterized in that the rotor in the direction of the vertical axis of rotation ( 11 ) is movable. Windkraftanlage nach Anspruch 1, bei der der Rotor einen Drehzylinder (40) aufweist, der drehbar um einen Tragzylinder (30) gelagert ist, wobei der Tragzylinder (30) durch eine Vertikalführung (12) in vertikaler Richtung bewegbar an einem zentralen Mast (10) festgelegt ist. Wind turbine according to claim 1, in which the rotor is a rotary cylinder ( 40 ), which is rotatable about a support cylinder ( 30 ) is mounted, wherein the support cylinder ( 30 ) by a vertical guide ( 12 ) movable in a vertical direction on a central mast ( 10 ). Windkraftanlage nach Anspruch 2, bei der eine Hebevorrichtung (20) vorgesehen ist, die auf den Tragzylinder (30) wirkt. Wind turbine according to claim 2, in which a lifting device ( 20 ) provided on the support cylinder ( 30 ) acts. Windkraftanlage nach Anspruch 3, bei der die Hebevorrichtung (20) einen Hubzylinder (21) und einen Hubkolben (22) umfasst. Wind turbine according to claim 3, in which the lifting device ( 20 ) a lifting cylinder ( 21 ) and a reciprocating piston ( 22 ). Windkraftanlage nach Anspruch 4, bei der der Hubzylinder (21) und die Hubstange (22) innerhalb des Masts (10) angeordnet sind. Wind turbine according to claim 4, wherein the lifting cylinder ( 21 ) and the lifting rod ( 22 ) within the mast ( 10 ) are arranged. Windkraftanlage nach Anspruch 4, bei der der Hubzylinder (21) den Tragzylinder (30) und die Hubstange (22) den Masten (10) bildet. Wind turbine according to claim 4, wherein the lifting cylinder ( 21 ) the support cylinder ( 30 ) and the lifting rod ( 22 ) the masts ( 10 ). Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der ein Windschutz (60) vorgesehen ist, der den Rotor in einer abgesenkten vertikalen Position ganz oder teilweise umgibt. Wind turbine according to one of claims 1 to 6, in which a windbreak ( 60 ) is provided, which surrounds the rotor in a lowered vertical position wholly or partially. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die vertikale Position des Rotors abhängig von einer gemessenen Drehzahl des Rotors und/oder von einer gemessenen Windgeschwindigkeit eingestellt wird. Wind turbine according to one of claims 1 to 7, wherein the vertical position of the rotor is adjusted depending on a measured speed of the rotor and / or a measured wind speed. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Windklappen (50) aktiv verschwenkbar sind. Wind turbine according to one of claims 1 to 8, in which the wind flaps ( 50 ) are actively pivotable. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Windklappen (50) an mindestens einer ihrer Oberflächen ganz oder teilweise mit Solarzellen belegt sind. Wind turbine according to one of claims 1 to 9, in which the wind flaps ( 50 ) are fully or partially covered with solar cells on at least one of their surfaces. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 10, bei der der Drehzylinder (40) von einem Windleitelement (43) umgeben ist, das Wind auf die Windklappen (50) lenkt. Wind turbine according to one of claims 2 to 10, wherein the rotary cylinder ( 40 ) of a wind deflector ( 43 ), the wind on the wind flaps ( 50 ) steers. Windkraftanlage nach Anspruch 11, bei der das Windleitelement (43) in einem Abschnitt zwischen zwei Windklappen (50) asymmetrisch ausgebildet ist. Wind turbine according to claim 11, wherein the wind deflector ( 43 ) in a section between two wind flaps ( 50 ) is asymmetrical. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 12, bei der ein Ringgenerator (32) zur Erzeugung eines elektrischen Stroms zwischen dem Tragzylinder (30) und dem Drehzylinder (40) angeordnet ist. Wind turbine according to one of Claims 2 to 12, in which a ring generator ( 32 ) for generating an electric current between the support cylinder ( 30 ) and the rotary cylinder ( 40 ) is arranged. Verfahren zum Betreiben einer Windkraftanlage mit einem um eine vertikale Drehachse (11) drehbaren Rotor, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor abhängig von seiner gemessenen Drehzahl in vertikaler Richtung verfahren wird. Method for operating a wind power plant with one around a vertical axis of rotation ( 11 ) rotatable rotor, characterized in that the rotor is moved depending on its measured speed in the vertical direction. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der Rotor abhängig von einer gemessenen Windgeschwindigkeit in vertikaler Richtung verfahren wird. The method of claim 14, wherein the rotor is moved depending on a measured wind speed in the vertical direction.
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