DE10240890A1

DE10240890A1 - Wind energy utilization to generate electrical energy, involves placing current generating system in without fixed support in gondola whose entire interior space is filled with light gas

Info

Publication number: DE10240890A1
Application number: DE10240890A
Authority: DE
Inventors: Miroslaw Bargiel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-09-05
Filing date: 2002-09-04
Publication date: 2003-03-20
Also published as: PL349519A1

Abstract

The method involves placing a current generating system in the effective space of high altitude winds above the surface of the Earth. The device is arranged without a fixed support in a gondola whose entire free interior space or chambers is filled with a light gas. The current generating system can have a gondola-shaped housing (1,2) with an internal variable cross-section aerodynamic tunnel with a multi-stage turbine and generator (3). AN Independent claim is also included for the following: an arrangement for using the method.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren die Windenergie als Elektroenergie auszunutzen. The invention relates to a method To use wind energy as electrical energy.

Die aus mehreren Patenten bekannten Methoden und Einrichtungen, wie zum Beispiel US 4 767 939, PL 138 707, die zur Ausnutzung der Windenergie zwecks Erzeugung von Elektroenergie dienen, beruhen darauf, die Strom erzeugenden Aggregate im Einwirkungsraum sogenannter Bodenwinde unterzubringen. Diese Einrichtungen sind auf festen Stützen in Form von Masten oder Säulen in einer Höhe von zum Beispiel ca. 100 m, die höher als die im Umkreis von etwa 100 m gelegenen Hindernisse sind, ortsfest angebracht. Wie bekannt zeichnen sich die in großen Höhen über der Bodenfläche auftretenden Höhenwinde durch eine hohe kinetische Energie aus. Es wurde auch festgestellt, dass im Verhältnis zu einer Bezugshöhe von zum Beispiel 10 m die Windgeschwindigkeit in einer Höhe von 21 m um 12,9% und die kinetische Energie um 43,8% steigt, und in einer Höhe von 27 m die Geschwindigkeitserhöhung entsprechend 17% und die Steigerung der kinetischen Energie 60% beträgt. The methods and methods known from several patents Facilities such as US 4,767,939, PL 138,707, which are used for Exploitation of wind energy to generate Serving electrical energy rely on the electricity generating Aggregates in the area affected by so-called ground winches accommodate. These facilities are on firm supports in Form of masts or columns at a height of, for example about 100 m, which is higher than that within a radius of about 100 m obstacles are fixed in place. As known stand out at great heights above the floor area occurring high winds due to high kinetic energy out. It was also found that in relation to a reference height of, for example, 10 m Wind speed at a height of 21 m by 12.9% and the kinetic Energy increases by 43.8%, and at a height of 27 m Speed increase corresponding to 17% and the Kinetic energy increase is 60%.

In Bezug auf hohe Baukosten alleinstehender Masten oder Säulen waren die Möglichkeiten einer ortsfesten Unterbringung Strom erzeugender Aggregate in einer Höhe von einigen hundert Metern, d. h. im Bereich der günstigen Einwirkungen von Höhenwinden, begrenzt. In terms of high construction costs of stand-alone masts or Pillars were the options of a fixed Housing power generating units at a height of a few hundred meters, d. H. in the area of favorable effects limited by high winds.

Durch die Anwendung dieser Erfindung werden diese Schwierigkeiten und Ungelegenheiten behoben. By applying this invention, these Fixed difficulties and inconveniences.

Gemäß dieser Erfindung soll das Strom erzeugende Aggregat in wesentlich größeren Höhen im Bereich von einigen hundert Metern, d. h. im Einwirkungsraum sogenannter Höhenwinde untergebracht werden. Das Wesentliche dieser Erfindungsverfahren besteht darin, dass ein stromerzeugendes Aggregat ohne feste Stütze im Einwirkungsraum der kinetischer Energie der Höhenwinde in einer Gondel frei untergebracht wird und alle freien Innenräume bzw. Innenkammern der Gondel mit einem leichten Gas gefüllt werden. According to this invention, the power generating unit is said to at much greater heights in the range of a few hundred Meters, d. H. in the area affected by so-called high winds be accommodated. The essence of this Invention method is that an electricity generating unit without fixed support in the area of influence of the kinetic Energy from the high winds is freely housed in a gondola and all free interiors or inner chambers of the gondola be filled with a light gas.

Die Einrichtung zur Anwendung dieses Verfahrens in Form eines Strom erzeugenden Aggregats beruht im Grunde darauf, dass ihr Gehäuse in Form einer Gondel mit einem Außen- und einem Innenmantel ausgerüstet ist, die innen einen Aerodynamiktunnel oder Strömungskanal mit variablem Querschnitt bilden, in dem eine Mehrstufenturbine mit schnelldrehbarem bzw. schnelllaufendem Generator untergebracht ist, wobei in allen freien Räumen zwischen den Gondelmänteln die mit einem leichten Gas zu füllenden Kammern vorgesehen werden. Die Gondel ist mit Propellern ausgerüstet und mit Hilfe eines Fesselkabels an einem entsprechenden Fundament oder Turm verankert. The facility to apply this procedure in the form of a power generating unit is basically based on that their housing in the form of a gondola with an exterior and is equipped with an inner jacket, the inside one Aerodynamic tunnel or flow channel with variable cross-section form in which a multi-stage turbine with fast rotating or fast-running generator is housed, in all free spaces between the gondola coats with chambers to be filled with a light gas are provided. The gondola is equipped with propellers and with help a restraint cable on an appropriate foundation or Anchored tower.

Das Verfahren sowie die Einrichtung werden anhand der Zeichnung, die als Ausführungsbeispiel das Einrichtungsschema darstellt, ausführlich erläutert. The procedure and the setup are based on the Drawing that the exemplary embodiment Setup scheme represents, explained in detail.

Gemäß der Erfindung besteht die Einrichtung in Form eines Strom erzeugenden Aggregats aus einer frei in der Luft schwebenden Gondel, die mit einem Außen- 1 und einem Innenmantel 2 bedeckt ist. Der Innenmantel 2 bildet einen Aerodynamiktunnel mit variablem Querschnitt. Im Tunnelinnern befindet sich eine Mehrstufenturbine mit einem schnelldrehbaren Generator 3. Alle freien, geschlossenen Räume zwischen den Gondelmänteln 1, 2 bilden die mit einem leichten Gas gefüllten Kammern 4. Wie auf der Zeichnung markiert, befinden sich die geschlossenen Gaskammern 4 beispielsweise um den Aerodynamiktunnel herum und/oder in den geschlossenen Verkleidungen 3a in einer kegelförmigen Gestalt bzw. einer einem Kegel ähnlichen Form, die im Vorder- und Hinterteil der Mehrstufenturbine mit dem Generator 3 untergebracht sind. According to the invention, the device in the form of a power-generating unit consists of a gondola floating freely in the air, which is covered with an outer jacket 1 and an inner jacket 2 . The inner jacket 2 forms an aerodynamic tunnel with a variable cross section. A multi-stage turbine with a rapidly rotating generator 3 is located in the interior of the tunnel. All free, closed spaces between the nacelle jackets 1 , 2 form the chambers 4 filled with a light gas. As marked on the drawing, the closed gas chambers 4 are, for example, around the aerodynamic tunnel and / or in the closed claddings 3 a in a conical shape or a shape similar to a cone, which is in the front and rear part of the multi-stage turbine with the generator 3 are accommodated.

An die Gondel können ein Seitenruder 5 und/oder ein Propeller 6 zwecks besserer Stabilisierung der gesamten Konstruktion sowie zur Entlastung des Fesselkabels 7 angebracht werden. In den einfachsten Ausführungsbeispielen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung kann statt der Turbine mit dem Generator 3 ein Windmotor, dessen Konstruktion aus ortsfesten Einrichtungen zur Ausnutzung der Luft zwecks Erzeugung der Elektroenergie bekannt ist, entsprechend vorgesehen bzw. eingebaut werden. An dem Fesselkabel 7 ist auch eine in der Zeichnung nicht gezeigte Leitung befestigt, die die erzeugte Elektroenergie abführt, sowie die Zubringerleitungen, die den Druck der inerten Trägergase in den geschlossenen Gondelkammern regulieren. Das Ganze ist am Fesselturm 8 verankert. Die Gondel schwebt nach Füllung mit leichten Gasen in einer beliebigen Höhe und stellt sich mit Hilfe des Seitenruders 5 nach der Windrichtung V hin. Selbstverständlich kann der Turbogenerator 3 an die Windverhältnisse zur Ausnutzung des Windes angepasst werden, dessen Richtung mit einem Pfeil an der linken oder rechten Seite der Gondel gekennzeichnet ist. A rudder 5 and / or a propeller 6 can be attached to the gondola for better stabilization of the entire construction and to relieve the restraint cable 7 . In the simplest exemplary embodiments of the method according to the present invention, instead of the turbine with the generator 3, a wind motor, the construction of which is known from stationary devices for utilizing the air for the purpose of generating the electrical energy, can be provided or installed accordingly. A line, not shown in the drawing, which dissipates the generated electrical energy, and the feeder lines, which regulate the pressure of the inert carrier gases in the closed nacelle chambers, are also attached to the restraint cable 7 . The whole thing is anchored to Fesselturm 8 . After filling with light gases, the gondola hovers at any height and, with the help of the rudder 5 , positions itself according to the wind direction V. Of course, the turbogenerator 3 can be adapted to the wind conditions for utilizing the wind, the direction of which is indicated by an arrow on the left or right side of the nacelle.

Claims

1. Method for utilizing wind energy to generate electrical energy by accommodating the device, that is to say the electricity-generating unit, in the area of action of the winch above the ground surface, characterized in that the unit without fixed support in the area of action of the kinetic energy of the vertical winch in a gondola whose entire free interiors or chambers are filled with a light gas is housed freely.

2. Device for using the method according to claim 1, as a power-generating unit, characterized in that its housing in the form of a nacelle is equipped with an outer jacket ( 1 ) and an inner jacket ( 2 ), which form an aerodynamic tunnel with a variable cross section, in which a multi-stage turbine with a rapidly rotating generator ( 3 ) is accommodated, with chambers ( 4 ) to be filled with a light gas in all free spaces between the nacelle jackets.

3. Device according to claim 2, characterized in that the gondola is equipped with propellers ( 6 ) and anchored to a tower ( 8 ) with the aid of a restraining cable ( 7 ).