DE19600501A1 - Windkraft-Zylindervertikalachs-Rotor - Google Patents

Description

Das Ziel der Windkrafttechnik ist es, dem Wind so viel Energie wie möglich abzugewinnen und nutzbar zu machen. Das ist unter den gegenwärtigem Stand der Technik aber nur zum Teil ge­ lungen, und erhebliche Verbesserungen sind hier möglich.

Meistenteils werden die üblichen Windräder verwendet, an deren schräggestellten Rotorblättern der Wind abgleitet und diese in Bewegung setzt. Hierbei wird aber nur ein zu geringer Teil der Windkraft in nützliche Bewegungsenergie umgesetzt, ein großer Teil vom Windschub wirkt als statische Kraft auf den Rotor und bleibt somit ungenutzt. So ist nach dem Buch "Kleine Wind­ kraftanlagen" von Heinz Schulz, Ökobuch Verlag Staufen 1991, Seite 11 eine Leistungsausbeute von 20% bis 35% möglich. Hinzu kommt noch, daß bei Großanlagen durch den großen Durch­ messer der Rotoren die Achse eine sehr niedrige Drehzahl hat, was zur Stromerzeugung äußerst ungünstig ist. Dadurch wird es notwendig, kraftverzehrende Getriebe und spezielle Generatoren einzusetzen.

Dann gibt es noch die Vertikalachs-Rotoren, die nicht das Problem der geringen Achsenumdre­ hung haben, dafür aber andere Nachteile aufweisen. So hat der Savoniusrotor eine zu geringe Leistung, etwa 20% Windkraftnutzung. Der Darrieus-Rotor ist mit 35% Leistung bedeutend bes­ ser, erreicht diese aber nur bei hohen Windgeschwindigkeiten und hat außerdem Anlaufschwie­ rigkeiten.

Mit dem Bau des Zylindervertikalachs-Rotors ist es mir gelungen, eine Windkraftmaschine zu konstruieren, die alle wichtigen Eigenschaften zur Windkraftnutzung in sich vereinigt. Als erstes sei der wichtigste und eigentliche Teil der Erfindung angeführt. Ein zylinderförmiges Gehäuse Fig. 1 Nr. 2 umgibt den Rotor, dieses ist an der Längsseite viertelseitig geöffnet, so daß der Rotor Fig. 1 Nr. 1 nur auf eine Hälfte dem Wind frei ausgesetzt ist. Die andere Hälfte ist durch den Zylinder vor dem Wind geschützt. Um aber dem Wind, der auf dieser Hälfte wirkt und un­ günstige Luftwirbel erzeugen würde, nutzbringend einzusetzen, ist hier eine schräggestellte Windgleitfläche Fig. 1 Nr. 3 angebracht, welches die Windkraft noch zu einem Teil auf die an­ treibende Seite des Rotors befördert. Dadurch wird auf der einen Hälfte des Rotors ein verstärk­ ter Staudruck des Windes erzeugt, während auf der anderen Seite kein Widerstand ist. Außerdem verhindert das Gehäuse ein vorzeitiges Abgleiten des Windes an den Rotorblättern, wodurch eine höhere Energieausbeute erzielt wird. Das Gehäuse mit der Windgleitfläche ist in jede Richtung drehbar, so daß die am hinteren Ende befestigten Windfahnen Fig. 1 Nr. 4a dafür sorgen, daß das Gehäuse immer in die richtige Richtung zum Wind gebracht wird.

Diesen genannten Faktoren ist es zu verdanken, daß der neue Zylindervertikalachs-Rotor einen viel höheren Wirkungsgrad hat als alle bisher bekamen Windkraftmaschinen.

Weitere Vorteile bestehen darin, daß der Rotor einen relativ geringen Durchmesser hat und damit im Vergleich zu großflächigen Windrädern höhere Drehzahlen aufweist, was für die Stromerzeu­ gung sehr günstig ist, da Übersetzungsgetriebe weitgehend entfallen. Die Stärke des Drehmo­ ments wird hauptsächlich durch die Länge des Rotors bestimmt. Der Zylindervertikalachs-Rotor ist für fast alle Windverhältnisse brauchbar, da er schon bei geringen Windgeschwindigkeiten leicht anläuft und gute Leistung bringt. Aber auch bei hohen Windgeschwindigkeiten zeichnet sich der Zylindervertikalachs-Rotor durch hohe Widerstandsfähigkeit aus, da er im Gegensatz zu Horizontalachs-Rotoren zweipolig gelagert ist. Hierfür wird eine Mastkonstruktion Fig. 2 Nr. 5b oder eine Verspannung notwendig. Auch die Kraftübertragung ist unkompliziert, da sie durch die vertikale Achse direkt nach unten geleitet wird. Für Großanlagen ist zu empfehlen, eine me­ chanische Steuerung für die Windrichtung zu verwenden, da hierdurch die Windfahnen entfallen. Dadurch wird die Anlage kleiner und in der Landschaft unauffälliger. So ist auf kompakte Weise eine hervorragende Windkraftnutzung möglich.

Claims (2)

1. Es wird auf eine neuartige Windkraftmaschine Patentschutz beansprucht. Diese wird durch folgende Merkmale gekennzeichnet:
   Ein vertikalachsiger Rotor wird von einem zylinderförmigen Gehäuse umgeben, welches viertel­ seitig geöffnet ist und seitlich eine schräggestellte Windgleitfläche aufweist.
2. Diese Vorrichtung ermöglicht es, daß der Rotor nur von einer Seite angeströmt und die Wind­ energie in einem hohen Maß ausgenutzt wird.