DE19805667A1

DE19805667A1 - Anlage für ein versorgungssicheres Windenergie-Stromnetzsystem

Info

Publication number: DE19805667A1
Application number: DE19805667A
Authority: DE
Inventors: Meyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-02-12
Filing date: 1998-02-12
Publication date: 1999-08-26

Description

Die Anmeldung betrifft eine Anlage für ein versor gungssicheres Windenergie-Stromnetzsystem, bei dem zu einer Einheit zusammengefügt eine Vertikalachsen-Wind kraftanlage und mehrere Horizontalachsen-Wind kraftanlagen in Reihenanordnung zur Erzeugung von elektrischem Strom, zur Umspannung von elektrischem Strom und zur versorgungssicheren Weiterleitung von elektrischem Strom über Kraftwerke bis zu dem die Ver sorgungssicherheit mitgestaltenden Verbraucher ge nutzt werden.

Kennzeichnend ist das Windenergie-Stromnetzsystem, bei dem die in Reihe längs (Nord-Süd) und quer (West-Ost) in rd. 250 m Abstand angeordneten und miteinander verbundenen Einzelanlagen insbesondere im Offshore-Bereich ein beliebig großes autarkes Stromerzeugungsgebiet beinhalten und Strom in unbe grenzter Menge und beliebig hochgespannt mittels Über wasserleitungen in Überlandleitungen einspeisen.

Dabei ist nicht auszuschließen, daß nach dem bisheri gen Stand der Technik einzelne Komponenten dieses Windenergie-Stromnetzsystems als bekannt anzusehen sind.

So ist z. B. aus DE 26 20 862 C2 ein Windkraftwerk in Turmbauweise bekannt, in dem bei Verwendung von Senk rechtrotoren und Windflügeln die einzelnen Bauab schnitte um das stationäre Turmgestell drehbar ange ordnet sind. Diesbezüglich ist zu vermerken, daß der Anmeldungsgegenstand mit einem Turmdurchmesser von rd. 30 m einer außenseitig lotrecht stati schen sowie besonders belastbaren Tragkonstruk tion bedarf, so daß diese Entgegenhaltung für das angestrebte Windenergie-Stromnetzsystem keine nennenswerten Hinweise beinhaltet.

In DE G 93 16 862 U1 sind auf einem gemeinsamen konisch geformten Teilstücken-Tragelement in dessen Höhenverlauf eine oder mehrere drehbare Panele zur photovoltaischen Umwandlung von Son nenenergie in elektrische Energie untergebracht sowie ab O. K. Tragelement ein von einer Wind turbine angetriebener elektrischer Generator vor gesehen ist. Hierzu ist zu vermerken, daß der An meldungsgegenstand mit einem Turmdurchmesser von rd. 30 m einer außenseitig lotrecht statischen sowie besonders belastbaren Turmkonstruktion be darf und diese Entgegenhaltung auch desweiteren für das angestrebte Windenergie-Stromnetzsystem keine nennenswerten Hinweise beinhaltet.

In US 4 134 707 ist eine an vier Eckstützen qua dratisch hochlaufende Außenkonstruktion erkennbar, bei der an einer inneren Achse eine überdimensio nale obere Windfahne angebracht ist und dieser in neren Achse rundlaufende windaufnehmende oder windabweisende Zackentafeln zugeordnet sind. Dazu wird diese Konstruktion mittels vielfacher vier seitiger Trossen in der Senkrechten gehalten. Auch hier ist festzustellen, daß der Anmeldungs gegenstand mit einem kreisförmigen Durchmesser von rd. 30 in einer außenseitig lotrecht statischen sowie besonders belastbaren Turmkonstruktion be darf, diese Erfordernisse aus der Entgegenhaltung nicht entnehmbar sind und hinsichtlich des kon zipierten Windenegie-Stromnetzsystems keinerlei Hinweise erkennbar sind.

Ebenfalls bekannt sind Verbindungstrossen, Seil bahnkabinen und rundlaufende Zahnradbahnen zur Drehkranzführung.

In keiner der Entgegenhaltungen ist ein versorgungs sicheres Windenergie-Stromnetzsystem nahegelegt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik soll mit dem Anmeldungsgegenstand die Aufgabe gelöst werden, im Landbereich und insbesondere im Offshore-Bereich jede Einzelanlage zu einer Höchstleistungsanlage mit eigener Umspannmöglichkeit auszubauen und mit tels Aneinanderreihung der Anlagen bei rd. 250 m Abstand sowohl in einer Richtung (z. B. Nord-Süd) als auch in anderer Richtung (z. B. West-Ost) ein in jeder beliebigen Größe statisch verbundenes und innerverkehrsmäßig erschlossenes Windenergie- Stromnetzsystem herzustellen, im Zusammenwirken mit den heutigen Kraftwerken Versorgungssicherheit zu gewährleisten und den Stromverbrauchern Einflußmög lichkeiten hinsichtlich ihrer Stromverbrauchskosten zu erschließen.

Diese Aufgabe wird mit der Kombination der Einzel merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß dieses Windenergie-Strom netzsystem sowohl im Landbereich als auch im Offshore-Be reich einsetzbar ist. Dabei werden im Landbereich global betrachtet und exportorientiert schwach oder kaum besiedelte windintensive Gegenden bevorzugt, um nicht mit den allgemein bekannten Nachteilen wie Lärmbelästigung, Lichteffekte, Landschaftsbe einträchtigung und Siedlungsnähe konfrontiert zu werden.

Ein weiterer Vorteil bietet sich im Offshore-Be reich an, wo in der Ostsee und insbesondere in der Nordsee in einem dortigen geplanten Aufstellungs feld ca. 15 Km westlich der Insel Sylt bei einer Wassertiefe von 11 m-21 m hohe Windintensität vor herrscht und Horizontalachsen-Windkraftanlagen analog zu erprobten Werten an der schleswig-hol steinischen Westküste ein Ergebnis von rd. 1000 Kwh/Jahr pro qm Rotorkreisfläche aufweisen. Das beinhaltet an Leistungspotential für die Vertikal achsen-Windkraftanlage (1) geschätzt 0,8 MW, für die drei oberen Horizontalachsen-Windkraftanlagen (2-4) je 1,5 MW, für die zwei seitlichen Horizontal achsen-Windkraftanlagen (5 + 6) je 0,6 MW und damit insgesamt 6,5 MW.

Daraus ergibt sich der besondere Vorteil, daß in An betracht der immer weniger werdenden und damit immer teurer werdenden fossilen Energieträger wie Kohle- Öl-Gas hier wegen der unendlichen Windenergie mit tels Anlagen-Serienproduktion eine immer preiswer ter sich darstellende Alternative angeboten wird, heutige Kraftwerke als Produzenten und Verwerter von Wasserstoff einbezogen werden können und Verbraucher durch überlegtes Handeln die von ihnen zu zahlenden Stromkosten beeinflussen können. Von der Menge her würden rd. 20 000 Anlagen mit je 6,5 MW bei einem Leistungspotential von rd. 130 000 MW auf einer Flä che von 3 × 400 = rd. 1 200 qkm bei 16 Anlagen je qkm den derzeitigen bundesweiten Bedarf in Zusam menarbeit mit den heutigen in die Versorgungssicher heit integtierten Kraftwerken decken.

Der Patentgegenstand wird im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert:

Es zeigen:

Fig. 1:
Einen Schnitt im Maßstab rd. 1 : 1 000 mit der zu gleich als Tragkonstruktion vorgesehenen Vertikal achsen-Windkraftanlage (1), die obere Horizontal achsen-Windkraftanlage (2), die in gleicher Auf setzhöhe mit niedrigem Gitterturm versehenen Hori zontalachsen-Windkraftanlagen (3 + 4), die unteren umlaufgesteuerten Horizontalachsen-Windkraftanla gen (5 + 6), die in unmittelbarer Leitungsnähe vorhan dene Umspann-Etage (7), die Kragträger (8) der in der Regel in Nord-Südrichtung verlaufenden Über wasser- bzw. Überlandleitungen (9), die immer mit tig festgesetzten winddruckgesteuerten Verbindungs trossen (10) zur gleichzeitigen Aufnahme der Seil bahnkabinen (11) mit Einfahrthöhe Fußboden der Ver kehrs-Etage (12) einschl. der zentral vorhandenen ringförmigen Kreisfahrtvorrichtung (13), die je An lage vorgesehenen zwei Stück einander gegenüberlie genden Aufzüge (14), das Ver- und Entsorgungsschiff (15) mit aufgesetztem Schwerlastkran (16), die obere Drehplattform (17) für die Horizontalachsen-Wind kraftanlagen 2-4 einschl. elektromotorischer Dreh kranzführung (18), die elektromotorische Drehkranz führung (19) für die Horizontalachsen-Windkraftan lagen 5 + 6 sowie die hierzugehörigen Tragkonstruktio nen (20).

Fig. 2:
Einen Seiten-Schnitt im Maßstab rd. 1 : 1 000 mit der zugleich als Tragkonstruktion vorgesehenen Vertikalachsen-Windkraftanlage (1), die obere Horizontalachsen-Windkraftanlage (2) einschließ lich Stabilisierungsstrebe, die in gleicher Auf setzhöhe mit niedrigem Gitterturm versehenen Hori zontalachsen-Windkraftanlagen (3 + 4), die unteren umlaufgesteuerten Horizontalachsen-Windkraftanla gen (5 + 6), die in unmittelbarer Leitungsnähe vorhan dene Umspann-Etage (7), die Überwasserleitung (9), die immer mittig festgesetzten winddruckgesteuerten Verbindungstrossen (10) zur gleichzeitigen Aufnahme der Seilbahnkabinen (11) mit Einfahrthöhe Fußboden der Verkehrs-Etage (12) einschließlich der zentral vorhandenen ringförmigen Kreisfahrtvorrichtung (13), die obere Drehplattform (17) für die Horizontalach sen-Windkraftanlagen 2-4 einschließlich elektro motorischer Drehkranzführung (18), die elektromoto rische Drehkranzführung (19) für die Horizontalach sen-Windkraftanlagen 5 + 6 sowie die hierzugehörige Tragkonstruktion (20).

Fig. 3:
Eine Draufsicht der Anlage im Maßstab rd. 1 : 1 000 mit der zugleich als Tragkonstruktion vorgesehenen Vertikalachsen-Windkraftanlage (1), die obere au ßermittig angeordnete Horizontalachsen-Windkraft anlage (2), die gegengewichtig angeordneten in glei cher Aufsetzhöhe mit niedrigem Gitterturm versehenen Horizontalachsen-Windkraftanlagen (3 + 4), die unte ren umlaufgesteuerten Horizontalachsen-Windkraft anlagen (5 + 6), die Kragträger (8) der in der Regel in Nord-Südrichtung verlaufenden Überwasser- bzw. Überlandleitungen (9), die immer mittig festgesetz ten winddruckgesteuerten Verbindungstrossen (10) zur gleichzeitigen Aufnahme der Seilbahnkabinen (11), die je Anlage vorgesehenen zwei Stück gegenüberlie genden Aufzüge (14), die obere Drehplattform (17) für die Horizontalachsen-Windkraftanlagen 2-4 einschließlich elektromotorischer Drehkranzführung (18) sowie die zu den Horizontalachsen-Windkraft anlagen 5 + 6 zugehörigen Tragkonstruktionen (20).

Fig. 4:
Eine Draufsicht des Aufstellungsgebietes im Maßstab 1 : 375 000 mit den je 20 Km × 20 Km = 400 qkm gro ßen Aufstellfeldern (21-23), den in Nord-Südrich tung bzw. in Süd-Nordrichtung angedeutet zulaufen den Aufstellfeld-Zuleitungen (24) und den in West- Ostrichtung angedeutet weiterführenden höher gespann ten Aufstellfeld-Hauptleitungen (25) in Richtung Überlandleitungen Festland.

Bezugszeichenliste

1

Vertikalachsen-Windkraftanlage

2

Horizontalachsen-Windkraftanlage

3-4

Horizontalachsen-Windkraftanlagen

5-6

Horizontalachsen-Windkraftanlagen

7

Umspann-Etage

8

Kragträger

9

Überwasserleitungen Überlandleitungen

10

Verbindungstrossen

11

Seilbahnkabinen

12

Verkehrs-Etage

13

Kreisfahrtvorrichtung

14

Aufzüge

15

Ver- und Entsorgungsschiff

16

Schwerlastkran

17

Obere Drehplattform

18

Elektromotorische Drehkranzführung - oben -

19

Elektromotorische Drehkranzführung - unten -

20

Tragkonstruktion

21-23

Aufstellfelder

24

Aufstellfeld-Zuleitungen

25

Aufstellfeld-Hauptleitungen

Claims

1. Anlage für ein versorgungssicheres Windenergie-Strom netzsystem, dadurch gekennzeichnet, daß

a) eine Vertikalachsen-Windkraftanlage (1) Strom erzeugt.
b) mehrere Horizontalachsen-Windkraftanlagen (2-6) in Anbindung an die Vertikalachsen-Windkraftan lage Strom erzeugen.
c) in einer Umspann-Etage (7) im oberen Bereich der Vertikalachsen-Windkraftanlage (1) gemäß a + b erzeugter Strom für die Weiterleitung be darfsmäßig umgespannt wird.
d) in einer oder mehreren von den Vertikalachsen - Windkraftanlagen (1) seitlich an Kragträgern (8) gehaltenen Überwasserleitungen (9) im Offshore bereich oder Überlandleitungen (9) im Landbereich der Strom zur nächsterforderlichen Umspannvorrich tung bis zum Verbraucher hin weitergeleitet wird.
e) die als Tragstützkonstruktion dienenden Vertikal achsen-Windkraftanlagen (1) im Abstand von rd. 250 m in einer Richtung (z. B. Nord-Süd) und im Abstand von rd. 250 m in anderer Richtung (z. B. West-Ost) aufgestellt werden.
f) die in mehr oder weniger großer Zahl aneinander gereihten Vertikalachsen-Windkraftanlagen (1) ein in sich kompaktes und in der Größe auf jeden Bedarf anpaßbares Windenergie-Stromnetzsystem ergeben.
g) die Standfestigkeit der Vertikalachsen-Wind kraftanlagen (1) zueinander durch mittig ange ordnete aus Sicherheitsgründen doppelt ausge legte motorwindengestützte und computergesteu ert der jeweilig erforderlichen Zugspannung aus gesetzte Verbindungstrossen (10) in beiden Rich tungen gewährleistet wird.
h) die Verbindungstrossen (10) zugleich als Seilbah nen dienen, an denen Seilbahnkabinen (11) in je der Richtung für Personal- und Kleinmaterialtrans port bei An- und Abfahrt in Höhe Fußboden der Ver kehrs-Etage (12) einschl. dortiger Kreisfahrt vorrichtung (13) und einschl. vorhandener Aufzüge (14) genutzt werden.
i) im Offshore-Bereich ein Ver- und Entsorgungs schiff (15) mit aufgesetztem Schwerlastkran (16) den Schwerlasttransport einschl. Montage sowie sonstigen Zu- und Abtransport gewährleistet.
k) der erzeugte umgespannte elektrische Strom zu den heutigen Kraftwerken hingeleitet wird, wo bei Wind energie-Überschuß mittels Elektrolyse Wasserstoff bevorratet wird und bei Windmangel mittels Wasser stoffmotoren über die vorhandenen Generatoren die Versorgungssicherheit zum Verbraucher hin gewähr leistet wird.
l) im Bereich der Stromabnehmer neukonstruierte Strom zähler installiert werden, die hertz- bzw. fre quenzgesteuert im 4 Std.-Takt mittels Leuchtzif fern bei Windenergie-Überschuß einen niedrigen, bei Windenergiemangel einen höheren Strompreis sig nalisieren, der Verbraucher damit in sinnvoller Weise seine Stromkostenhöhe beeinflussen kann und der Stromzähler bei Aufrechnung der 4 Std.-Takte am Monatsende automatisch die Monatsab rechnung zwecks Überweisung an das Energiever sorgungsunternehmen frei gibt.