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DE29913625U1 - Wind turbine - Google Patents

Wind turbine

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DE29913625U1
DE29913625U1 DE29913625U DE29913625U DE29913625U1 DE 29913625 U1 DE29913625 U1 DE 29913625U1 DE 29913625 U DE29913625 U DE 29913625U DE 29913625 U DE29913625 U DE 29913625U DE 29913625 U1 DE29913625 U1 DE 29913625U1
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rotor
wind
wind turbine
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DE29913625U
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64BLIGHTER-THAN AIR AIRCRAFT
    • B64B1/00Lighter-than-air aircraft
    • B64B1/40Balloons
    • B64B1/50Captive balloons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D13/00Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/90Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/92Mounting on supporting structures or systems on an airbourne structure
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description

05.08.1999 02110-99 LafiVbs05.08.1999 02110-99 LafiVbs

Dr. Richard Metzler D-82343 PockingDr. Richard Metzler D-82343 Pocking

WindkraftanlageWind turbine

Die vorliegende Erfindung betrifft Windkraftanlagen mit einem Auftriebskörper, einer Verseilung zur Verankerung des Auftriebskörpers an der Erdoberfläche, einer Rotoranordnung und einem daran angekoppelten Generator, die mittels einer Aufhängung an dem Auftriebskörper befestigt und relativ zu diesem schwenkbar sind.The present invention relates to wind turbines with a buoyancy body, a cable for anchoring the buoyancy body to the earth's surface, a rotor arrangement and a generator coupled thereto, which are attached to the buoyancy body by means of a suspension and can be pivoted relative to it.

Windkraftanlagen zur umweltfreundlichen Erzeugung von Strom haben sich als technisch ernstzunehmende Variante der Stromerzeugung etabliert. Obwohl die Anzahl der Anlagen in hohem Maße zugenommen hat, ist ihr Anteil an der Gesamtstromversorgung noch vernachlässigbar gering.Wind turbines for environmentally friendly electricity generation have established themselves as a technically serious option for generating electricity. Although the number of turbines has increased significantly, their share of the total electricity supply is still negligible.

Eine wesentliche Ursache liegt darin, daß an vielen Orten die Windenergie für den wirtschaftlichen Betrieb einer Anlage nicht ausreicht. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß die Windgeschwindigkeit unmittelbar am Boden auf null abgebremst wird. In zunehmender Entfernung vom Boden nimmt die Windgeschwindigkeit zu, da der Einfluß der Boden- oder Oberflächenreibung und der dadurch entstehenden Verwirbelung des Windes immer kleiner wird.A major reason is that in many places the wind energy is not sufficient for the economic operation of a plant. It must be taken into account that the wind speed is slowed down to zero immediately on the ground. The further away from the ground the wind speed increases, as the influence of ground or surface friction and the resulting turbulence of the wind becomes smaller and smaller.

&iacgr;&eegr; Deutschland durchgeführte Messungen haben ergeben, daß in windschwachen Gebieten ab 100 Metern Höhe bereits Windgeschwindigkeiten von 7 m/sec und in windstarken Gebieten ca. 8 m/sec herrschen. Insbesondere die Böigkeit des Windes nimmt oberhalb 100 Metern Höhe über dem Grund erheblich ab.Measurements carried out in Germany have shown that in areas with little wind, wind speeds of 7 m/sec can be reached at an altitude of 100 metres and in areas with strong winds, they can reach around 8 m/sec. In particular, the gustiness of the wind decreases considerably above an altitude of 100 metres above the ground.

Bei den bekannten Windkraftwerken werden der Rotor, der Generator und das entsprechende Getriebe auf einem Turm montiert. Aufgrund technischer und wirtschaftlicher Grenzen ist die Höhe der Türme begrenzt. In der Regel werden höchstens Nabenhöhen bis zu ca. 65 Metern gebaut. Eine Ausnahme bildete die Großwindanlage „Growian", die eine Nabenhöhe von 130 Metern aufwies. Hierbei handelte es sich allerdings um ein einmaliges Projekt, da die technischen Probleme und die Kosten bei weitem nicht mehr im wirtschaftlichen Bereich lagen.In the well-known wind power plants, the rotor, the generator and the corresponding gear are mounted on a tower. Due to technical and economic limitations, the height of the towers is limited. As a rule, hub heights of up to around 65 meters are built. One exception was the large wind turbine "Growian", which had a hub height of 130 meters. However, this was a one-off project, as the technical problems and costs were far from being economically viable.

Verwirklicht man aber die wirtschaftlich sinnvollen, geringen Bauhöhen, so weisen nur wenige Gebiete hinreichend beständige hohe Windgeschwindigkeiten auf. Hier sind vor allem die Küsten für die Windkraftanlagen geeignet. Ein weiteres Problem von konventionellen Windkraftanlagen besteht darin, daß die Türme mit den entsprechend montierten Rotoren als störend für das Landschaftsbild empfunden werden. Daher wird derzeit bereits geplant, große Windkraftanlagen offshore, d.h. weitab der Küste auf dem offenen Meer zu installieren.However, if the economically viable, low construction heights are implemented, only a few areas have sufficiently consistently high wind speeds. The coasts are particularly suitable for wind turbines. Another problem with conventional wind turbines is that the towers with their mounted rotors are perceived as disruptive to the landscape. For this reason, plans are already being made to install large wind turbines offshore, i.e. far from the coast on the open sea.

Um den genannten Problemen zu begegnen und Windkraftanlagen auch in Gebieten einsetzbar zu machen, in denen in bodennahen Regionen eine vergleichsweise niedrige und stark schwankende Windgeschwindigkeit herrscht, wurde bereits vorgeschlagen, den Rotor und den Generator über mindestens einen mittels Seile am Boden abgespannten Auftriebskörper wie beispielsweise einem Gasballon zu positionieren. Der Rotor und gegebenenfalls das Getriebe und der Generator, wird hierbei also anstelle an der Spitze eines Turmes unterhalb eines schwebenden Auftriebskörpers angebracht. Dadurch wird es ermöglicht, die Nabenhöhe der Rotoranordnung auf mehrere hundert Meter zu erhöhen. Dementsprechend kann die Windkraftanlage unabhängig von den Bodenverhältnissen eines konkreten Standortes fast überall eingesetzt werden. Aufgrund der in den entsprechenden HöhenIn order to counteract the problems mentioned above and to make wind turbines usable in areas where the wind speed is relatively low and fluctuates greatly in regions close to the ground, it has already been proposed to position the rotor and the generator above at least one buoyancy body, such as a gas balloon, which is anchored to the ground by means of ropes. The rotor and, if necessary, the gearbox and the generator are therefore mounted below a floating buoyancy body instead of at the top of a tower. This makes it possible to increase the hub height of the rotor arrangement to several hundred meters. Accordingly, the wind turbine can be used almost anywhere, regardless of the ground conditions at a specific location. Due to the high altitudes

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vorherrschenden hohen Windgeschwindigkeiten ist eine hohe Energieausbeute garantiert.The prevailing high wind speeds guarantee a high energy yield.

Auch wenn eine Anlage dieser Art noch nicht realisiert wurde, ist das beschriebene Prinzip bereits seit den 20er Jahren bekannt (vgl. AT-PS 10 55 36). In Veröffentlichungen sind bereits vielfältig variierende Konstruktionsvorschläge zu diesem Grundprinzip dokumentiert (DE 25 24 360 A1, DE 31 00 085 A1, DE 41 17 952 A1, DE 195 26 129 A1), teilweise wurden hierbei auch Möglichkeiten der Kraftübertragungen von mehreren an einem Auftriebskörper aufgehängten Rotoren zu einem zentralen Generator vorgeschlagen (vgl. AT-PS 372 764, US 44 50 364, DE 37 29 087 A1).Even if a system of this type has not yet been built, the principle described has been known since the 1920s (see AT-PS 10 55 36). Publications have already documented a wide variety of design proposals for this basic principle (DE 25 24 360 A1, DE 31 00 085 A1, DE 41 17 952 A1, DE 195 26 129 A1), and in some cases, options for transmitting power from several rotors suspended from a buoyancy body to a central generator have also been proposed (see AT-PS 372 764, US 44 50 364, DE 37 29 087 A1).

Um eine effektive Umwandlung der Windenergie in elektrische Energie zu erreichen, wurden bereits unterschiedliche Rotorgestaltungen in Betracht gezogen, hierzu fand auch die Frage der optimalen Anstellung der Rotoranordnung zur Windrichtung Berücksichtigung. So zeigt beispielsweise die DE 25 24 360 eine Windkraftanlage der eingangs genannten Art, bei der die Rotoranordnung relativ zu dem Auftriebskörper schwenkbar gelagert und mit einem Leitwerk nach Art einer Windfahne verbunden ist, das für eine günstige Anstellung der Rotoranordnung zur Windrichtung sorgen soll.In order to achieve an effective conversion of wind energy into electrical energy, different rotor designs have already been considered, and the question of the optimal positioning of the rotor arrangement in relation to the wind direction has also been taken into account. For example, DE 25 24 360 shows a wind turbine of the type mentioned above, in which the rotor arrangement is pivotally mounted relative to the lifting body and is connected to a tail unit in the manner of a wind vane, which is intended to ensure a favorable positioning of the rotor arrangement in relation to the wind direction.

Neben der Tatsache, daß erst in den letzten Jahren Überlegungen zur Stromerzeugung aus regenerativen Quellen eine höhere Bedeutung bekommen haben, war auch aus wirtschaftlichen und technischen Gründen eine Realisierung der bisher vorliegenden Konzepte für Windkraftanlagen nicht möglich.In addition to the fact that considerations of electricity generation from renewable sources have only become more important in recent years, it has also not been possible to implement the existing concepts for wind turbines for economic and technical reasons.

Zum einen ergeben sich Problem aufgrund der stark schwankenden Windenergie. Während in den meisten Gegenden überwiegend relativ schwache Winde herrschen, ist an einigen Tagen des Jahres mit heftigen Stürmen zu rechnen. Die dafür notwendige Festigkeit erfordert bei den bislang verwendeten Rotoren ein relativ hohes Gewicht, so daß große Auftriebskörper notwendig sind. Auch ist die Gestaltung des Auftriebskörpers schwierig. Da runde Ballons konstruktionsbedingt nur bisFirstly, there are problems due to the strongly fluctuating wind energy. While in most areas the winds are relatively light, on some days of the year heavy storms can be expected. The necessary strength for this requires a relatively high weight for the rotors used to date, so that large buoyancy bodies are necessary. The design of the buoyancy bodies is also difficult. Since round balloons can only float up to

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zu ca. 15-17 m/sec Windgeschwindigkeit, stromlinienförmige Ballons ohne Innenkonstruktion bis ca. 20-22 m/sec Windgeschwindigkeit sturmfest sind, wäre bei den bisher vorgeschlagenen Konstruktionen eine stabile innere Gerüstkonstruktion nach Art eines echten Zeppelins nötig, die jedoch die Kosten des Auftriebskörpers vervielfacht. Selbst dieser Zeppelin ist jedoch nicht geeignet, einem schweren Sturm mit Geschwindigkeiten über 40 m/s zu widerstehen.While streamlined balloons without an internal structure are storm-proof up to wind speeds of around 15-17 m/sec, the designs proposed so far would require a stable internal framework structure similar to a real zeppelin, which would, however, multiply the cost of the buoyancy body. Even this zeppelin is not suitable for withstanding a heavy storm with speeds of over 40 m/sec.

Zum anderen ergeben sich Schwierigkeiten aufgrund der Haltbarkeit der Ballonhüllen. Diese ist nach derzeitigem technischen Stand auf 5-7 Jahre begrenzt. Ursache hierfür ist die Zersetzung der die Hülle des Gasballons bildenden Polymere durch die starke UV-Strahlung. Bei Sportballonen und dergleichen ist diese Lebensdauer unproblematisch, bei einer Windkraftanlage würde jedoch der relativ häufige Austausch einer der teuersten Komponenten zu einer unvertretbar hohen Kostenbelastung führen.Another problem is the durability of the balloon envelopes. According to the current state of technology, this is limited to 5-7 years. The reason for this is the decomposition of the polymers that form the envelope of the gas balloon due to the strong UV radiation. This lifespan is not a problem for sports balloons and the like, but for a wind turbine, the relatively frequent replacement of one of the most expensive components would lead to an unacceptably high cost burden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Windkraftanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die die Nachteile bekannter Anlagen aus dem Stand der Technik vermeidet. Insbesondere soll eine technisch sichere und wirtschaftliche Realisierung dieses Anlagenkonzepts geschaffen werden.The present invention is therefore based on the object of creating an improved wind turbine of the type mentioned at the beginning, which avoids the disadvantages of known systems from the prior art. In particular, a technically safe and economical implementation of this system concept is to be created.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Wind kraftanlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein Schwenkantrieb, mit dem die Rotoranordnung von ihrer Arbeitsstellung aus dem Wind in eine Sturm-Sicherungsstellung schwenkbar ist, eine Wind-Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Windstärke und eine Schwenk-Steuervorrichtung zur Ansteuerung des Schwenkantriebs in Abhängigkeit der erfaßten Windstärke vorgesehen sind.According to the invention, this object is achieved in a wind turbine of the type mentioned at the outset in that a swivel drive with which the rotor arrangement can be swiveled from its working position out of the wind into a storm-proof position, a wind detection device for detecting the wind strength and a swivel control device for controlling the swivel drive depending on the detected wind strength are provided.

Es ist also eine Sturmsicherung vorgesehen, die einer Beschädigung oder gar Zerstörung der Anlage durch zu hohe Windgeschwindigkeiten vorbeugt. Bei Überschreiten einer vorgegebenen Windgeschwindigkeit wird der Rotor automatisch aus dem Wind geschwenkt und in eine Sicherungsstellung gebracht, in der die Angriffs-A storm protection is therefore provided to prevent damage or even destruction of the system due to excessive wind speeds. If a predetermined wind speed is exceeded, the rotor is automatically swung out of the wind and brought into a safety position in which the attack

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fläche der Rotoranordnung verringert und eine Rotation der Rotoranordnung weitgehend verhindert ist. Die Vorsehung eines gesonderten Schwenkantriebs und die automatische Steuerung erlaubt es, sofort auf zu große Windgeschwindigkeiten ohne Zeitversatz zu reagieren und die Windkraftanlage schnell zu sichern.surface of the rotor arrangement is reduced and rotation of the rotor arrangement is largely prevented. The provision of a separate swivel drive and the automatic control system makes it possible to react immediately to excessive wind speeds without a time delay and to quickly secure the wind turbine.

In Weiterbildung der Erfindung ist ein Leitwerk, das nach Art einer Windfahne zur Anstellung der Rotoranordnung dient und mit dieser über einen sich stromab der Rotoranordnung erstreckenden Ausleger verbunden ist, mittels eines Kippmechanismus relativ zur Rotoranordnung wegkippbar ausgebildet. Vorzugsweise ist hierbei das Leitwerk zusammen mit dem dieses tragenden Ausleger in etwa um einen rechten Winkel wegschwenkbar. In der Arbeitsstellung ist das Leitwerk mit der Rotoranordnung starr verbunden und zusammen mit dieser relativ zum Auftriebskörper schwenkbar gelagert, so daß die Rotoranordnung sich zum Wind ausrichten kann, bei Überschreiten einer vorgegebenen Windgeschwindigkeit wird das Leitwerk dann in eine Sicherungsstellung weggeschwenkt. Vorzugsweise weist hierfür der Kippmechanismus einen elektrischen Stellmotor auf, der von der Schwenk-Steuervorrichtung in Abhängigkeit der Windstärke angesteuert wird.In a further development of the invention, a tail unit, which serves in the manner of a wind vane to adjust the rotor arrangement and is connected to it via a boom extending downstream of the rotor arrangement, is designed to be tiltable relative to the rotor arrangement by means of a tilting mechanism. Preferably, the tail unit can be pivoted away together with the boom supporting it by approximately a right angle. In the working position, the tail unit is rigidly connected to the rotor arrangement and, together with it, is pivotably mounted relative to the buoyancy body so that the rotor arrangement can align itself with the wind. If a predetermined wind speed is exceeded, the tail unit is then pivoted away into a safety position. Preferably, the tilting mechanism has an electric servomotor for this purpose, which is controlled by the pivot control device depending on the wind strength.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung bilden die Rotoranordnurigen, der Generator und das Leitwerk eine einheitliche Baugruppe, die als Ganzes relativ zur Aufhängung schwenkbar ist. Die Rotoranordnung und der Generator können fest an einer Gondel installiert sein, an der das Leitwerk schwenkbar befestigt ist, wobei die Gondel wiederum schwenkbar relativ zu dem Auftriebskörper gelagert ist. Vorzugsweise sind die Schwenkachse der Gondel und die Schwenkachse des Leitwerks relativ zur Gondel zueinander parallel, insbesondere horizontal angeordnet. Um die Schwenkbarkeit der Rotoranordnung relativ zu dem Auftriebskörper rasch bewerkstelligen zu können, kann ein insbesondere elektrischer Stellmotor vorgesehen sein, der zwischen die Rotoranordnung und deren Aufhängung geschaltet ist. Insbesondere kann der Stellmotor zur Verschwenkung der Gondel vorgesehen sein.According to a further preferred embodiment of the invention, the rotor arrangement, the generator and the tail unit form a single assembly which can be pivoted as a whole relative to the suspension. The rotor arrangement and the generator can be permanently installed on a nacelle to which the tail unit is pivotably attached, the nacelle in turn being pivotably mounted relative to the buoyancy body. The pivot axis of the nacelle and the pivot axis of the tail unit relative to the nacelle are preferably arranged parallel to one another, in particular horizontally. In order to be able to quickly pivot the rotor arrangement relative to the buoyancy body, a servomotor, in particular an electric one, can be provided which is connected between the rotor arrangement and its suspension. In particular, the servomotor can be provided for pivoting the nacelle.

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Gemäß einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung wird die Länge der Verseilung und damit die Höhe der Anlage durch Seilwinden automatisch eingestellt. Mehrere, in unterschiedlichen Höhen am Ballon, an der Gondel und am Seil angebrachte Windsensoren messen die Windstärke in diesem Bereich und übermitteln die Daten an einen am Boden befindlichen Computer. Dieser errechnet die optimale Betriebshöhe und steuert die Seilwinden. Ändert sich der Wind, so registriert die Höhen-Steuervorrichtung die Veränderung und ermittelt aus den vorliegenden Werten die neue optimale Rotorhöhe. Sie löst ein entsprechendes Signal an die Seilwinden der Höhen-Einstellmittel aus, die so lange Seil gibt oder zieht, bis die neue Sollposition gefunden ist.According to a further preferred embodiment of the invention, the length of the cable and thus the height of the system is automatically adjusted by cable winches. Several wind sensors attached at different heights on the balloon, the gondola and the cable measure the wind strength in this area and transmit the data to a computer on the ground. This calculates the optimal operating height and controls the cable winches. If the wind changes, the altitude control device registers the change and uses the available values to determine the new optimal rotor height. It triggers a corresponding signal to the cable winches of the altitude adjustment device, which gives or pulls cable until the new target position is found.

Um die Windkraftanlage bei Sturm zu sichern, ist die Höhen-Steuervorrichtung in Weiterbildung der Erfindung derart ausgebildet, daß der Auftriebskörper mit der daran befestigten Rotoranordnung bei Erreichen einer vorbestimmten Windgeschwindigkeit auf die Erdoberfläche gezogen wird. Die Höhensteuerung ist also als Sturmsicherung ausgebildet. Zusammen mit der oben beschriebenen Schwenksteuerung für die Rotoranordnung kann mit der solchermaßen ausgebildeten Höhen-Steuervorrichtung ein effektiver Schutz vor Beschädigungen oder Zerstörung der Rotoranordnung durch Sturm erreicht werden.In order to secure the wind turbine during storms, the height control device is designed in a further development of the invention in such a way that the buoyancy body with the rotor arrangement attached to it is pulled to the earth's surface when a predetermined wind speed is reached. The height control is therefore designed as a storm protection device. Together with the swivel control for the rotor arrangement described above, the height control device designed in this way can provide effective protection against damage or destruction of the rotor arrangement by storms.

Um den empfindlichen Auftriebskörper vor Sturm schützen zu können, kann im Bereich der Verankerung der Verseilung an der Erdoberfläche in dieser eine Senke zur Aufnahme des Auftriebskörpers vorgesehen sein. Die Senke ist vorzugsweise als trichterförmiges Erdloch ausgebildet, dessen Oberfläche geglättet ist. Es können entsprechende Fixiermittel, insbesondere ein Netz aus starken Seilen bereitgehalten sein, mit Hilfe dessen der Auftriebskörper in der Senke fixiert werden kann. Zusätzlich kann durch die ausgehobene Erde ein ringförmiger Wall errichtet werden. Auf diese Weise können selbst starke Stürme den Auftriebskörper kaum beschädigen.In order to protect the sensitive buoyancy body from storms, a depression can be provided in the area where the rope is anchored to the earth's surface to accommodate the buoyancy body. The depression is preferably designed as a funnel-shaped hole in the ground with a smooth surface. Appropriate fixing means, in particular a net of strong ropes, can be provided to fix the buoyancy body in the depression. In addition, a ring-shaped wall can be built using the excavated earth. In this way, even strong storms can hardly damage the buoyancy body.

Bei den bisher eingesetzten stationären Windkraftanlagen sind die massiven, meist aus glasfaserverstärktem Kunststoff gefertigten Rotorblätter ein wesentlicher Ko-In the stationary wind turbines used to date, the massive rotor blades, mostly made of glass fibre reinforced plastic, are a major component

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stenfaktor. Setzt man diese zusammen mit einem Ballon ein, so erfordern sie aufgrund ihres Gewichts große Auftriebskörper, die wiederum empfindlicher in Bezug auf Stürme und wesentlich teurer sind. In Weiterbildung der Erfindung werden daher keine massiven Rotorblätter, sondern Rotoren mit Rotorblättern in Leichtbauweise verwendet. Hierdurch wird nicht nur der Rotor verbilligt, sondern vor allem dessen Gewicht reduziert. Diese bedingt eine Reduzierung der Kräfte, die die Stabilität der Anlage gefährden können, zum anderen ermöglicht die Verwendung eines Rotors in Leichtbauweise ein geringeres Gewicht der Windkraftanlage, so daß relativ kleinere und damit kostengünstigere Auftriebskörper verwendet werden können. sten factor. If these are used together with a balloon, they require large buoyancy bodies due to their weight, which in turn are more sensitive to storms and significantly more expensive. In a further development of the invention, therefore, no solid rotor blades are used, but rotors with rotor blades in a lightweight construction. This not only makes the rotor cheaper, but above all reduces its weight. This reduces the forces that can endanger the stability of the system, and the use of a rotor in a lightweight construction enables the wind turbine to be lighter, so that relatively smaller and therefore less expensive buoyancy bodies can be used.

Die Leichtbaukonstruktion der Rotorblätter kann verschiedenartig ausgestaltet sein. Insbesondere können die Rotorblätter als Hohlkonstruktion ausgeführt sein. In Weiterbildung der Erfindung bestehen die Rotorblätter aus einem innen liegenden Gerippe und einer darauf aufgebrachten Bespannung. Als Bespannung kann eine solche im eigentlichen Sinne aus einem Tuch bzw. einer Folie, insbesondere einem Kunstfasergewebe vorgesehen sein. Um eine größere Festigkeit der Bespannung zu erreichen, kann das Gerippe mit dünnen Blechen oder Kunststoffplatten belegt sein. Die Gerippekonstruktion selbst, die einen tragenden Stützkern bildet, ist aus einem ausreichend festen Werkstoff, insbesondere Metall, Holz oder Kunststoff, gefertigt. Eine solche Konstruktion der Rotorblätter führt zu einem minimalen Eigengewicht bei ausreichender Festigkeit und femer zu einer relativ leichten Reparierbarkeit, falls einige Streben brechen oder die Oberfläche beschädigt werden sollte.The lightweight construction of the rotor blades can be designed in various ways. In particular, the rotor blades can be designed as a hollow construction. In a further development of the invention, the rotor blades consist of an internal frame and a covering applied to it. The covering can actually be made of a cloth or film, in particular a synthetic fiber fabric. In order to achieve greater strength of the covering, the frame can be covered with thin metal sheets or plastic plates. The frame structure itself, which forms a load-bearing core, is made of a sufficiently strong material, in particular metal, wood or plastic. Such a construction of the rotor blades results in a minimal dead weight with sufficient strength and also in relatively easy repair if some struts break or the surface is damaged.

Gemäß einer anderen, vorteilhaften Ausführung der Erfindung bestehen die Rotorblätter jeweils aus einem Metall- oder Kunststoffgestänge und einem von diesem aufgespannten Segel. Das nach Art eines Mastes eines Segelschiffes wirkende Gestänge ist mit einem Segeltuch bestückt. Hierdurch läßt sich eine besonders einfache und leichte Gestaltung der Rotorblätter erreichen.According to another advantageous embodiment of the invention, the rotor blades each consist of a metal or plastic rod and a sail stretched across it. The rod, which acts like the mast of a sailing ship, is fitted with a sailcloth. This allows a particularly simple and lightweight design of the rotor blades to be achieved.

Um eine bestmögliche Ausnutzung der jeweiligen Windgeschwindigkeiten zu ermöglichen, ist in Weiterbildung der Erfindung eine Rotoranordnung mit variabler Rotorblätterfläche vorgesehen. Vorzugsweise kann die Rotorfläche automatisch an die jeweils vorherrschende Windstärke angepaßt werden. Hierzu sind entsprechende Mittel vorgesehen, die von einer Rotorflächen-Steuervorrichtung in Abhängigkeit der erfaßten Windstärke angesteuert werden. Hierfür können die Meßsignale der bereits genannten Windsensoren verwendet werden.In order to enable the best possible use of the respective wind speeds, a rotor arrangement with variable rotor blade area is provided in a further development of the invention. The rotor area can preferably be automatically adapted to the prevailing wind strength. For this purpose, appropriate means are provided which are controlled by a rotor area control device depending on the detected wind strength. The measurement signals from the wind sensors already mentioned can be used for this.

Die Variabilität der Rotorfläche kann verschiedenartig realisiert sein. Bei der zuvor genannten Segelkonstruktion der Rotorblätter kann eine Reffvorrichtung zur Verkleinerung und Vergrößerung der Segelfläche mit einem von der Steuerung automatisch steuerbaren Antrieb vorgesehen sein. Vorzugsweise werden als Antrieb ein Elektromotor und ein daran gekoppelter Seilzug vorgesehen. Beispielsweise können die entsprechenden Segel auf Teile der Gestänge aufgewickelt oder in das Innere entsprechender Gestängeteile gezogen werden.The variability of the rotor surface can be achieved in different ways. In the sail design of the rotor blades mentioned above, a reefing device can be provided for reducing and increasing the sail surface with a drive that can be controlled automatically by the control system. An electric motor and a cable pull coupled to it are preferably provided as the drive. For example, the corresponding sails can be wound onto parts of the rods or pulled into the interior of corresponding rod parts.

Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung kann die Rotoranordnung einen Rotor aufweisen, dessen Rotorblätter aus verschiedenen Rotorblattstücken modulartig zusammensetzbar sind, so daß durch Einsetzen zusätzlicher Rotorblattstücke oder anders bemessener Rotorblattstücke eine Flächenveränderung erzielt werden kann. Die Rotorblätter sind längenveränderlich, der Rotordurchmesser ist einstellbar. Durch die Veränderung der Rotorblätterfläche erhält die Windkraftanlage gewissermaßen eine „Gangschaltung", durch die ein gleichmäßigeres Leistungsbild erreicht werden kann. Die Leistung der Windkraftanlage wird verstetigt.According to a further embodiment of the invention, the rotor arrangement can have a rotor whose rotor blades can be assembled in a modular manner from various rotor blade pieces, so that a change in surface area can be achieved by inserting additional rotor blade pieces or differently sized rotor blade pieces. The rotor blades are variable in length, the rotor diameter is adjustable. By changing the rotor blade surface, the wind turbine is given a sort of "gear shift" through which a more uniform performance profile can be achieved. The performance of the wind turbine is stabilized.

Um die Stabilität der Rotorblätter in Leichtbauweise zu steigern, kann in vorteilhafter Weise eine Abspannung für die Rotorblätter vorgesehen sein. Insbesondere ist ein zentraler, sich entlang der Rotationsachse des entsprechenden Rotors erstrekkender Haltedorn vorgesehen, an dem Abspannseile für die Rotorblätter befestigt sind. Die Abspannung kann einseitig ausgebildet, insbesondere auf der Anströmseite der Rotorblätter angeordnet sein, um eine Überbeanspruchung der Rotor-In order to increase the stability of the rotor blades in a lightweight construction, a guying system for the rotor blades can advantageously be provided. In particular, a central holding mandrel extending along the axis of rotation of the corresponding rotor is provided, to which guy ropes for the rotor blades are attached. The guying system can be designed on one side, in particular arranged on the inflow side of the rotor blades, in order to prevent excessive stress on the rotor blades.

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blätter durch starke Böen zu verhindern. Gegebenenfalls kann die Abspannung auch beidseitig ausgeführt sein.blades caused by strong gusts. If necessary, the guying can also be carried out on both sides.

Um die Anforderungen an Ballonhüllen zu erfüllen, werden als Ballonstoffe vorzugsweise hochwertige Kunstfasermaterialien verwendet. Diese besitzen die erforderliche Gasdichtigkeit, Reißfestigkeit und gleichzeitig die notwendige Korrosionsbeständigkeit in Bezug auf Temperaturschwankungen, UV-Strahlung und Feuchte. Allerdings zersetzt die UV-Strahlung mit der Zeit die Polymere der Hülle, so daß die Gasdichtigkeit nicht mehr gegeben ist.In order to meet the requirements for balloon envelopes, high-quality synthetic fiber materials are preferably used as balloon materials. These have the required gas-tightness, tear resistance and at the same time the necessary corrosion resistance in relation to temperature fluctuations, UV radiation and moisture. However, UV radiation decomposes the polymers of the envelope over time, so that the gas-tightness is no longer guaranteed.

Zur Verlängerung der Lebensdauer der Ballonhülle wird vorgeschlagen, diese mit einer Schutzhülle aus einem einfachen, billigeren Material zu bespannen, das ausschließlich auf UV-Resistenz optimiert ist, insbesondere kann die Schutzhülle eine reflektierende Außenseite und eine schwarze absorbierende Innenseite aufweisen. Diese Schutzhülle verhindert ein direktes Aussetzen der eigentlichen Hülle gegenüber der UV-Strahlung. Ist die Schutzhülle verschlissen, so wird diese ersetzt, ohne daß eine neue teuere Ballonhülle benötigt wird. Auf diese Weise kann mit begrenzten Investitionen die Lebensdauer der Ballonhülle wesentlich verlängert werden. To extend the life of the balloon envelope, it is suggested to cover it with a protective cover made of a simple, cheaper material that is optimized exclusively for UV resistance. In particular, the protective cover can have a reflective outer side and a black absorbent inner side. This protective cover prevents the actual envelope from being directly exposed to UV radiation. When the protective cover is worn out, it is replaced without the need for a new, expensive balloon envelope. In this way, the life of the balloon envelope can be significantly extended with limited investment.

Der Ballon kann dabei in Mehrkammer- oder Einkammerausführung ausgebildet sein. Der Auftriebskörper erhält die notwendige Auftriebskraft durch eine Füllung, die aus einem Gas besteht, das leichter als Luft ist, vorzugsweise Wasserstoff und/oder Helium. Der Ballon kann vorzugsweise kugelförmig oder „zeppelinförmig", d.h. oval mit Heckflossen sein.The balloon can be designed as a multi-chamber or single-chamber version. The buoyancy body receives the necessary buoyancy force from a filling consisting of a gas that is lighter than air, preferably hydrogen and/or helium. The balloon can preferably be spherical or "zeppelin-shaped", i.e. oval with tail fins.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der folgenden weiteren Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen hervor, anhand derer ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher erläutert wird. In den Zeichnungen zeigen:These and other features emerge not only from the claims but also from the following description and the associated drawings, which explain a preferred embodiment in more detail. In the drawings:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Windkraftanlage im ÜberblickFig. 1 a schematic representation of the wind turbine at a glance

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10-10-

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Windkraftanlage ähnlich Fig. 1, die ausschnittsweise den Auftriebskörper, den Rotor, den Generator und das Leitwerk sowie die zugehörige Aufhängung an dem Auftriebskörper näher zeigt, .Fig. 2 is a schematic representation of the wind turbine similar to Fig. 1, showing in detail the lifting body, the rotor, the generator and the tail unit as well as the associated suspension on the lifting body.

Fig. 3 eine schematische ausschnittsweise Darstellung der Rotoranordnung und deren Aufhängung in ihrer Arbeitsposition,Fig. 3 is a schematic partial view of the rotor arrangement and its suspension in its working position,

Fig. 4 eine schematische ausschnittsweise Darstellung der Rotoranordnung und deren Aufhängung in einer Sicherungsstellung,Fig. 4 is a schematic partial view of the rotor arrangement and its suspension in a securing position,

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Windkraftanlage (a) in ihrer Arbeitsposition vor dem zu Boden Holen der Anlage vor einem Sturm und (b) in ihrer Sicherungsstellung nach dem zu Boden Holen bei einem Sturm, undFig. 5 is a schematic representation of the wind turbine (a) in its working position before the turbine is brought to the ground before a storm and (b) in its safety position after it has been brought to the ground during a storm, and

Fig. 6 eine Teilansicht eines Rotors, dessen Rotorblätter modulartig aus mehreren Rotorblattstücken zusammensetzbar sind.Fig. 6 is a partial view of a rotor whose rotor blades can be assembled in a modular manner from several rotor blade pieces.

Die in Fig. 2 gezeigte Windkraftanlage besitzt eine Rotoranordnung 1 mit einem einzigen Rotor 2, der im dort dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem dreiblättrigen horizontal laufenden Propeller besteht. Der Rotor 2 ist über eine Welle mit einem Generator 3 gekoppelt, der in einer Gondel 4 angeordnet ist. Gegebenenfalls kann vor den Generator 3 ein Untersetzungsgetriebe geschaltet sein, das ebenfalls in der Gondel angeordnet sein kann. Auf der stromabwärtigen Seite der Gondel 4 ist ein Leitwerk 5 mit Höhen- und Seitenleitflächen vorgesehen, das über einen Ausleger 6 nach Art einer Windfahne an der Gondel 4 befestigt ist.The wind turbine shown in Fig. 2 has a rotor arrangement 1 with a single rotor 2, which in the embodiment shown there consists of a three-bladed horizontally running propeller. The rotor 2 is coupled via a shaft to a generator 3, which is arranged in a nacelle 4. If necessary, a reduction gear can be connected in front of the generator 3, which can also be arranged in the nacelle. On the downstream side of the nacelle 4, a tail unit 5 with vertical and lateral control surfaces is provided, which is attached to the nacelle 4 via a boom 6 in the manner of a wind vane.

Die Gondel 4 bildet mit den darin aufgenommenen bzw. daran befestigten Bauteilen, d.h. dem Rotor 2, dem Generator 3 sowie dem Leitwerk 5 eine einheitliche Baugruppe. Die Gondel 4 ist an einer als Gerüst ausgebildeten Aufhängung 7 befe-The nacelle 4 forms a single assembly with the components accommodated in it or attached to it, i.e. the rotor 2, the generator 3 and the tail unit 5. The nacelle 4 is attached to a suspension 7 designed as a framework.

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stigt, wie später noch erläutert wird, welche wiederum an dem Auftriebskörper 8 befestigt ist, der im dargestellten Ausführungsbeispiel als Ballon ausgebildet ist. Dieser kann als Mehrkammer-Heliumballon ausgeführt sein und trägt die daran aufgehängten Bauteile., as will be explained later, which in turn is attached to the buoyancy body 8, which in the illustrated embodiment is designed as a balloon. This can be designed as a multi-chamber helium balloon and carries the components suspended from it.

Die Aufhängung 7 ist, wie Fig. 1 zeigt, über drei Halteseile 18 zum Erdboden hin abgespannt. Die Halteseile wiederum sind von hier nicht näher dargestellten Seilwinden, die am Boden angeordnet sind, aufgewickelt. Über die Seilwinden, die motorisch angetrieben sind, kann die Länge der Halteseile gezielt verändert werden. As shown in Fig. 1, the suspension 7 is anchored to the ground via three holding cables 18. The holding cables are in turn wound up by cable winches (not shown here) that are arranged on the ground. The length of the holding cables can be specifically changed via the cable winches, which are motor-driven.

Vom Generator 3 aus führt eine Stromleitung zu einem Umspannwerk, das am Erdboden angeordnet ist. Die Stromleitung kann entlang des Halteseiles zu Boden geführt sein. In Weiterbildung der Erfindung kann das Halteseil auch zugleich das Stromkabel bilden.A power line leads from the generator 3 to a transformer station that is located on the ground. The power line can be led along the holding cable to the ground. In a further development of the invention, the holding cable can also simultaneously form the power cable.

Wie Fig. 2 zeigt, ist für die Rotorblätter des Rotors 2 eine Abspannung 9 vorgesehen. Diese umfaßt mehrere Abspannseile 10, die alle jeweils mit einem Ende an einem zentralen Haltedorn 11 befestigt sind, der sich koaxial zur Rotationsachse des Rotors 2 nach vorne, d.h. zur Anströmseite des Rotors 2 hin erstreckt. Mit ihrem anderen Ende sind die Abspannseile 10 jeweils an einem der Rotorblätter des Rotors 2 befestigt.As shown in Fig. 2, a guying system 9 is provided for the rotor blades of the rotor 2. This comprises several guying cables 10, each of which is attached at one end to a central holding mandrel 11, which extends coaxially to the axis of rotation of the rotor 2 towards the front, i.e. towards the inflow side of the rotor 2. The other end of the guying cables 10 is attached to one of the rotor blades of the rotor 2.

Der als Auftriebskörper 8 vorgesehene Gasballon ist frei von inneren Gerüstkonstruktionen ausgebildet. Er besitzt eine gasdichte Hülle 12, die aus einem gasdicht beschichteten Gewebe, insbesondere einem geeigneten Kunstfasergewebe besteht. Über die gasdichte Hülle 12 ist eine UV-strahlungsabweisende Schutzhülle 13 gezogen, die die darunter liegende gasdichte Hülle 12 vor vorzeitiger Alterung und Zerstörung schützt.The gas balloon intended as a buoyancy body 8 is designed free of internal framework structures. It has a gas-tight shell 12 which consists of a gas-tight coated fabric, in particular a suitable synthetic fiber fabric. A UV radiation-repellent protective cover 13 is pulled over the gas-tight shell 12, which protects the gas-tight shell 12 underneath from premature aging and destruction.

Nachfolgend wird die Aufhängung der Rotoranordnung und des Generators näher erläutert.The suspension of the rotor assembly and the generator is explained in more detail below.

Die Gondel 4 mit den darin angeordneten bzw. daran befestigten Bauteilen ist um eine horizontale Gondelachse 14 schwenkbar an der Aufhängung 7 gelagert (vgl. Fig. 3, 4). Die Gondelachse 14 steht dabei in etwa senkrecht auf die Rotationsachse des Rotors 2. Der Gondelachse 14 ist ein Gondel-Drehmechanismus 15 zugeordnet, der als Schwenkantrieb einen nicht näher dargestellten elektrischen Stellmotor aufweist, mit Hilfe dessen die Gondel 4 um die Gondelachse 14 kippbar bzw. drehbar ist.The nacelle 4 with the components arranged therein or attached thereto is mounted on the suspension 7 so as to be pivotable about a horizontal nacelle axis 14 (see Fig. 3, 4). The nacelle axis 14 is approximately perpendicular to the axis of rotation of the rotor 2. A nacelle rotation mechanism 15 is assigned to the nacelle axis 14, which has an electric servomotor (not shown in detail) as a pivot drive, with the aid of which the nacelle 4 can be tilted or rotated about the nacelle axis 14.

Das Leitwerk 5 ist relativ zur Gondel 4 schwenkbar befestigt. Der das Leitwerk 5 tragende Ausleger 6 ist mit einem Kippgelenk 16 an der stromabwärtigen Seite der Gondel 4 befestigt. Die hierdurch definierte Leitwerk-Schwenkachse 17 erstreckt sich parallel zur Gondelachse 14 und ebenso wie diese horizontal.The tail unit 5 is pivotably mounted relative to the nacelle 4. The boom 6 supporting the tail unit 5 is attached to the downstream side of the nacelle 4 with a tilting joint 16. The tail unit pivot axis 17 defined by this extends parallel to the nacelle axis 14 and, like it, horizontally.

Um die Gondelachse 14 kann zunächst im Ausgleich für eine etwaige schräge Stellung des Halteseils 18 die Gondel 4 und damit die Rotoranordnung 1 in eine günstige Ausrichtung zur anströmenden Windrichtung gebracht werden. Dies kann durch den Drehmechanismus 15 erfolgen. Gegebenenfalls kann der Drehmechanismus 15 abgeschaltet und die Ausrichtung der Rotoranordnung um die Gondelachse 14 durch das Leitwerk 5 bewirkt werden. In der Arbeitsposition, die in Fig. 3 gezeigt ist, ist das Leitwerk 5 ausgeklappt, d.h. sein Ausleger 6 erstreckt sich im wesentlichen koaxial mit der Rotationsachse des Rotors 2. Um die Rotoranordnung 1 aus dem Wind in eine Sicherungsstellung zu bewegen, wird zunächst das Leitwerk 5 um einen etwa rechten Winkel weggeklappt. Hierzu wird der Ausleger 6 mit dem daran befestigten Leitwerk 5 um das Kippgelenk 16 geschwenkt. Der hierzu vorgesehene Kippmechanismus besitzt vorzugsweise einen nicht näher dargestellten elektrischen Stellmotor, der von der ebenfalls nicht dargestellten, am Boden angeordneten Steuervorrichtung in Abhängigkeit der Windstärke angesteuert wird.To compensate for any oblique position of the holding cable 18, the gondola 4 and thus the rotor arrangement 1 can first be brought into a favorable alignment with the oncoming wind direction around the gondola axis 14. This can be done by the rotating mechanism 15. If necessary, the rotating mechanism 15 can be switched off and the alignment of the rotor arrangement around the gondola axis 14 can be brought about by the tail unit 5. In the working position shown in Fig. 3, the tail unit 5 is folded out, i.e. its boom 6 extends essentially coaxially with the axis of rotation of the rotor 2. In order to move the rotor arrangement 1 out of the wind into a securing position, the tail unit 5 is first folded away by an approximately right angle. To do this, the boom 6 with the tail unit 5 attached to it is pivoted about the tilting joint 16. The tilting mechanism provided for this purpose preferably has an electric actuator (not shown in detail) which is controlled by the control device (also not shown) arranged on the ground depending on the wind strength.

Ferner wird zur Sturmsicherung der Gondel-Drehmechanismus 15 betätigt, was gleichzeitig mit oder im Anschluß an das Wegschwenken des Leitwerks 5 erfolgen kann. Der Gondel-Drehmechanismus 15 schwenkt die Gondel 4 in die in Fig. 4 ge-Furthermore, the nacelle rotation mechanism 15 is activated for storm protection, which can take place simultaneously with or after the pivoting of the tail unit 5. The nacelle rotation mechanism 15 pivots the nacelle 4 into the position shown in Fig. 4.

zeigte in etwa vertikale Stellung, in der die Rotorblätter des Rotors 2 in etwa in einer horizontalen Ebene liegen. Der Gondel-Drehmechanismus 15 wird ebenfalls von der nicht gezeigten Steuervorrichtung angesteuert. Diese wertet die mittels ebenfalls nicht dargestellter Windsensoren erfaßten Windstärken aus und gibt die entsprechenden Steuersignale an die entsprechenden Stellmotoren.showed an approximately vertical position in which the rotor blades of the rotor 2 lie approximately in a horizontal plane. The nacelle rotation mechanism 15 is also controlled by the control device (not shown). This evaluates the wind strengths detected by means of wind sensors (also not shown) and sends the corresponding control signals to the corresponding servomotors.

Um die Windkraftanlage gänzlich vor einem Sturm zu sichern, wird der Auftriebskörper 8 mit der daran befestigten Rotoranordnung 1, dem Generator 3 und dem Leitwerk 5 mittels der Seilwinden 19 auf den Boden gezogen, auf die das Halteseil 18 aufgewickelt ist. Die Seilwinden 19 werden dabei von der Steuervorrichtung angesteuert, die die in unterschiedlichen Höhen erfaßten Windstärken auswertet. Neben der Sturmsicherung kann die Höhen-Steuervorrichtung dazu genutzt werden, die Rotoranordnung in der optimalen Höhe zu positionieren. Die Steueranordnung wertet hierzu die Meßsignale der in unterschiedlicher Höhe positionierten Windsensoren aus.In order to completely protect the wind turbine from a storm, the buoyancy body 8 with the attached rotor assembly 1, the generator 3 and the tail assembly 5 is pulled to the ground by means of the cable winches 19 onto which the holding cable 18 is wound. The cable winches 19 are controlled by the control device, which evaluates the wind strengths recorded at different heights. In addition to storm protection, the height control device can be used to position the rotor assembly at the optimal height. To do this, the control device evaluates the measurement signals from the wind sensors positioned at different heights.

Fig. 6 zeigt die nähere Ausgestaltung des Rotors 2 bzw. dessen Rotorblätter. Das dort dargestellte Rotorblatt besteht aus mehreren Rotorblattstücken, die modulartig aneinander steckbar sind, so daß durch Austauschen bzw. Ergänzen der Rotorblattstücke 22 die Länge der Rotorblätter verändert werden kann. Zwischen den Rotorblattstücken 22 ist eine geeignete Verbindung, insbesondere eine Steckverbindung 23 vorgesehen, die die auftretenden Belastungen aufnehmen kann. Wie Fig. 6 zeigt, sind zweckmäßigerweise bei Verlängerung der Rotorblätter zusätzliche Abspannseile 10 vorgesehen, so daß jedes Rotorblatt an mehreren Stellen gegenüber dem zentralen Haltedorn 11 abgespannt ist. Die gezeigten Rotorblattstücke besitzen die eingangs beschriebene Leichtbaukonstruktion, um ein niedriges Gewicht des Rotors 2 zu erreichen.Fig. 6 shows the detailed design of the rotor 2 and its rotor blades. The rotor blade shown there consists of several rotor blade pieces that can be plugged together in a modular manner, so that the length of the rotor blades can be changed by exchanging or adding to the rotor blade pieces 22. A suitable connection, in particular a plug connection 23, is provided between the rotor blade pieces 22, which can absorb the loads that occur. As Fig. 6 shows, additional guy ropes 10 are expediently provided when the rotor blades are extended, so that each rotor blade is guyed at several points relative to the central holding mandrel 11. The rotor blade pieces shown have the lightweight construction described at the beginning in order to achieve a low weight of the rotor 2.

Die vorstehend beschriebene Windkraftanlage zeichnet sich dadurch aus, daß sie mit einem vertretbaren Aufwand herstellbar ist. Zusätzlich fallen die wichtigsten Beschränkungen für einen weiteren Ausbau der Windenergie weg.The wind turbine described above is characterized by the fact that it can be manufactured at a reasonable cost. In addition, the most important restrictions for the further expansion of wind energy are eliminated.

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Die beschriebene Windkraftanlage kann grundsätzlich überall aufgestellt werden. Durch die Arbeitshöhe der Rotoranordnung von bis zu 300 Metern sind für einen wirtschaftlichen Betrieb keine besonderen Windvorrangflächen mehr nötig.The wind turbine described can basically be set up anywhere. Due to the working height of the rotor arrangement of up to 300 meters, no special wind priority areas are required for economical operation.

Durch die Höhenregulierung und die variablen Rotoren ist auch in Zeiten schwachen Windes eine nennenswerte Stromproduktion zu erreichen. Damit wird - abgesehen von Sturmtagen - die Energieerzeugung verstetigt. Damit kann für einen größeren Anteil der Stromproduktion auf Windkraft gesetzt werden.Thanks to the height regulation and the variable rotors, a significant amount of electricity can be produced even in times of light wind. This means that energy production is more stable - apart from on stormy days. This means that a larger proportion of electricity production can be based on wind power.

Die ökologischen Argumente gegen Windkraftanlagen wie beispielsweise die Störung des Landschaftsbildes, die Geräuschemissionen, die Vibrationen oder die sogenannten Disco-Lichteffekte fallen weitgehend weg.The ecological arguments against wind turbines, such as the disruption of the landscape, noise emissions, vibrations or the so-called disco light effects, are largely eliminated.

Insbesondere in Gegenden, die bisher noch nicht mit einem flächendeckenden Leitungsnetz erschlossen sind, kann durch die Möglichkeit, nahezu beliebig dezentral Windkraftanlagen zu installieren, auf die klassische Stromverteilung durch Überlandleitungen teilweise verzichtet werden. Damit könnte die notwendige weitere Steigerung der Energieproduktion aus regenerativen Quellen mit wirtschaftlichen Kosten realisiert werden.Particularly in areas that do not yet have a comprehensive power grid, the possibility of installing wind turbines in almost any decentralized manner means that the traditional power distribution via overhead power lines can be partially dispensed with. This would enable the necessary further increase in energy production from renewable sources to be achieved at economic cost.

Claims (15)

1. Windkraftanlage mit einem Auftriebskörper (8), einer Verseilung (18) zur Verankerung des Auftriebskörpers an der Erdoberfläche, einer Rotoranordnung (1) und einem daran angekoppelten Generator (3), die mittels einer Aufhängung (7) an dem Auftriebskörper befestigt und relativ zu diesem schwenkbar sind, gekennzeichnet durch einen Schwenkantrieb (15, 17), mit dem die Rotoranordnung (1) von einer Arbeitsstellung aus dem Wind in eine Sturm- Sicherungsstellung schwenkbar ist, eine Winderfassungseinrichtung zur Erfassung der Windstärke, und eine Schwenk-Steuervorrichtung zur Ansteuerung des Schwenkantriebs in Abhängigkeit der erfaßten Windstärke. 1. Wind power plant with a buoyancy body ( 8 ), a cable ( 18 ) for anchoring the buoyancy body to the earth's surface, a rotor arrangement ( 1 ) and a generator ( 3 ) coupled thereto, which are fastened to the buoyancy body by means of a suspension ( 7 ) and can be pivoted relative to the latter, characterized by a pivot drive ( 15 , 17 ) with which the rotor arrangement ( 1 ) can be pivoted from a working position out of the wind into a storm-safe position, a wind detection device for detecting the wind strength, and a pivot control device for controlling the pivot drive depending on the detected wind strength. 2. Windkraftanlage nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei ein Leitwerk (5) nach Art einer Windfahne zur Anstellung der Rotoranordnung (1) vorgesehen und mittels eines Kippmechanismus (17) relativ zur Rotoranordnung (1) wegkippbar ist, wobei der Kippmechanismus einen Stellmotor aufweist, der von der Schwenk-Steuervorrichtung in Abhängigkeit der Windstärke ansteuerbar ist. 2. Wind power plant according to the preceding claim, wherein a tail unit ( 5 ) in the manner of a wind vane is provided for adjusting the rotor arrangement ( 1 ) and can be tilted away relative to the rotor arrangement ( 1 ) by means of a tilting mechanism ( 17 ), wherein the tilting mechanism has a servomotor which can be controlled by the swivel control device depending on the wind strength. 3. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schwenkantrieb (15) einen Stellmotor aufweist, der zwischen die Rotoranordnung (1) und deren Aufhängung (7) geschaltet ist und zum Schwenken der Rotoranordnung relativ zur Aufhängung um eine insbesondere horizontale Achse (14) vorgesehen ist. 3. Wind turbine according to one of the preceding claims, wherein the pivot drive ( 15 ) has a servo motor which is connected between the rotor arrangement ( 1 ) and its suspension ( 7 ) and is provided for pivoting the rotor arrangement relative to the suspension about a particularly horizontal axis ( 14 ). 4. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rotoranordnung (1), der Generator (3) und das Leitwerk (5) eine einheitliche Baugruppe bilden, die als Ganzes relativ zu der Aufhängung (7) schwenkbar ist. 4. Wind turbine according to one of the preceding claims, wherein the rotor arrangement ( 1 ), the generator ( 3 ) and the tail unit ( 5 ) form a unitary assembly which as a whole is pivotable relative to the suspension ( 7 ). 5. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Seilwinden (19) zur individuellen Einstellung der Länge der Seile der Verseilung (18) vorgesehen sind, durch die die Windkraftanlage exakt an einer Stelle positioniert und in der Höhe variabel eingestellt werden kann. 5. Wind turbine according to one of the preceding claims, wherein cable winches ( 19 ) are provided for individually adjusting the length of the cables of the cabling ( 18 ), by means of which the wind turbine can be positioned exactly at one point and variably adjusted in height. 6. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Höhenverstellung automatisch dadurch erfolgt, daß auf der Grundlage von Daten, die in unterschiedlichen Höhen angebrachte Windsensoren liefern, ein Computer die ideale Betriebshöhe errechnet, und ein entsprechender Steuerimpuls an die Seilwinden gegeben wird. 6. Wind turbine according to one of the preceding claims, wherein the height adjustment is carried out automatically by a computer calculating the ideal operating height on the basis of data supplied by wind sensors installed at different heights and giving a corresponding control impulse to the cable winches. 7. Windkraftanlage nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Höhen- Steuervorrichtung derart ausgebildet ist, daß der Auftriebskörper (8) mit der daran befestigten Rotoranordnung (1) bei Überschreiten einer vorbestimmten Windgeschwindigkeit auf die Erdoberfläche gezogen wird. 7. Wind power plant according to the preceding claim, wherein the height control device is designed such that the buoyancy body ( 8 ) with the rotor arrangement ( 1 ) attached thereto is pulled to the earth's surface when a predetermined wind speed is exceeded. 8. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der Verankerung der Verseilung (18) in der Erdoberfläche eine insbesondere durch einen Erdwall (21) umgebene Senke (20) zur Aufnahme des Auftriebskörpers (8) vorgesehen ist. 8. Wind power plant according to one of the preceding claims, wherein a depression ( 20 ), in particular surrounded by an earth wall ( 21 ), for receiving the buoyancy body ( 8 ) is provided at the anchoring of the stranding ( 18 ) in the earth's surface. 9. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rotoranordnung (1) einen Rotor (2) aufweist, dessen Rotorblätter ein innen liegendes Gerippe und eine darauf ruhende Bespannung aufweisen. 9. Wind turbine according to one of the preceding claims, wherein the rotor arrangement ( 1 ) has a rotor ( 2 ) whose rotor blades have an internal frame and a covering resting thereon. 10. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rotoranordnung (1) einen Rotor aufweist, dessen Rotorblätter ein Gestänge und ein von diesem aufgespanntes Segel aufweisen, wobei vorzugsweise eine Reff-Vorrichtung zur Verkleinerung und Vergrößerung der Segelfläche, insbesondere mit einem von einer Steuerung automatisch ansteuerbaren Antrieb, vorgesehen ist. 10. Wind power plant according to one of the preceding claims, wherein the rotor arrangement ( 1 ) has a rotor whose rotor blades have a rod system and a sail stretched by the rod system, wherein preferably a reefing device is provided for reducing and enlarging the sail area, in particular with a drive that can be controlled automatically by a controller. 11. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rotoranordnung (1) eine Abspannung (9) für die Rotorblätter, insbesondere einen zentralen, sich entlang der Rotationsachse erstreckenden Haltedorn (11) und daran befestigte Abspannseile (10) für die Rotorblätter aufweist. 11. Wind turbine according to one of the preceding claims, wherein the rotor arrangement ( 1 ) has a guy ( 9 ) for the rotor blades, in particular a central holding mandrel ( 11 ) extending along the axis of rotation and guy cables ( 10 ) for the rotor blades attached thereto. 12. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rotoranordnung (1) einen Rotor mit variabler Rotorblattfläche, insbesondere mit längenveränderlichen Rotorblättern aufweist. 12. Wind turbine according to one of the preceding claims, wherein the rotor arrangement ( 1 ) has a rotor with a variable rotor blade area, in particular with variable-length rotor blades. 13. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rotoranordnung (1) einen Rotor (2) aufweist, dessen Rotorblätter aus verschiedenen Rotorblattstücken (22) modulartig zusammensetzbar sind. 13. Wind turbine according to one of the preceding claims, wherein the rotor arrangement ( 1 ) has a rotor ( 2 ) whose rotor blades can be assembled in a modular manner from various rotor blade pieces ( 22 ). 14. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Auftriebskörper (8) eine gasdichte Hülle (12) und eine über dieser liegende UV- Schutzhülle (13) aufweist. 14. Wind turbine according to one of the preceding claims, wherein the buoyancy body ( 8 ) has a gas-tight casing ( 12 ) and a UV protective casing ( 13 ) located over the latter. 15. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eines der Halteseile (18) zugleich als stromführendes Kabel ausgebildet ist. 15. Wind turbine according to one of the preceding claims, wherein one of the holding cables ( 18 ) is simultaneously designed as a current-carrying cable.
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