DE10160836A1

DE10160836A1 - Wind power system has modular construction with preferably uniform modules that are preferably mechanically and/or electrically connected together by slide-in connection mechanism

Info

Publication number: DE10160836A1
Application number: DE10160836A
Authority: DE
Inventors: Mathias Krohn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-12-03
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2003-06-12

Abstract

The wind power system has a modular construction and consists of at least two preferably uniform modules that are connected together. The modules (10) are preferably mechanically and/or electrically connected together by a slide-in connection mechanism (17). The system preferably contains profile elements (35). AN Independent claim is also included for the following: a module for an inventive system.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Windkraftanlage. The invention relates to a wind turbine.

Auf diesem Gebiet überwiegen die leistungsstarken Großanlagen. The high-performance large systems predominate in this area.

Diese bekannten Anlagen bestehen aus einem Mast mit aufgesetztem Generator, welcher mittels angebrachtem Propeller Windenergie in elektrischen Strom umwandelt. These known systems consist of a mast with an attached generator, which means attached propeller converts wind energy into electricity.

Bedingt durch Bauart und Größe können diese Anlagen nicht überall zur flächendeckenden Nutzung der Windenergie aufgestellt werden. Sie kommen überwiegend in bevölkerungsschwachen zumeist ländlichen Gebieten oder auf See zum Einsatz. Die oft langen Verbindungsleitungen zum Stromnetz verteuern die Anlagen. Meist bilden mehrere Anlagen sogenannte Windparks. Geeignete Flächen hierfür sind rar. Due to their design and size, these systems cannot be used everywhere Use of wind energy. They mostly come in underpopulated mostly rural areas or at sea. The often long ones Connection lines to the power grid make the systems more expensive. Usually form several plants so-called wind farms. Suitable areas for this are rare.

Die großen rotierenden Propeller werden von vielen Menschen als störend empfunden und die öffentliche Meinung reagiert abweisend. Die positive Einstellung der Bevölkerung zur Windenergie schwindet. The large rotating propellers are perceived as annoying by many people and that public opinion is dismissive. The positive attitude of the population towards Wind energy is dwindling.

Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus einer eingeschränkten Nutzbarkeit der windstärkenabhängigen Anlagen. Während bei schwachem Wind die Kraft nicht ausreicht um den großen und schweren Anlagenpropeller zu bewegen wird bei starkem Wind der Propeller aus Sicherheitsgründen festgesetzt. So wird einer Zerstörung des Generators oder dem Abreißen des Propellers durch zu schnelle Rotation vorgebeugt. In beiden Fällen produziert die Anlage keinen Strom. Another disadvantage arises from the limited usability of the wind-dependent systems. While in weak winds the power is not enough The large and heavy plant propeller will move the propeller in strong winds fixed for security reasons. This will destroy the generator or tear it off of the propeller prevented by too fast rotation. The plant produces in both cases no power.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Windkraftanlage anzugeben, die unabhängig von den örtlichen Gegebenheiten, gerade auch in Gebieten mit hoher Bevölkerungsdichte bei nahezu allen Windverhältnissen universell und flächendeckend einsetzbar ist. The invention is therefore based on the object of specifying a wind turbine which regardless of the local conditions, especially in areas with high Population density in almost all wind conditions universal and nationwide can be used.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Windkraftanlage einen modularen Aufbau aufweist und aus mindestens zwei miteinander verbundenen vorzugsweise einheitlichen Modulen besteht. This object is achieved in that the wind turbine has a modular structure and preferably consists of at least two interconnected uniform modules.

Durch den erfindungsgemäß modularen Aufbau lassen sich die unterschiedlichsten Windkraftanlagen realisieren. Die vorzugsweise einheitlichen Module können dabei schnell und einfach zu einer in Größe und Form dem Aufstellort optimal angepaßten Anlage zusammengefügt werden. Hausbesitzern ermöglicht die erfindungsgemäße Anlage eine eigene Stromproduktion aus Windkraft. So können gerade auch private Kleinanlagen zu einer intensiveren Nutzung der Windkraft beitragen. Due to the modular structure according to the invention, the most varied can be Realize wind turbines. The preferably uniform modules can quickly and simply to a system that is optimally adapted in size and shape to the installation site be put together. The system according to the invention enables homeowners to have their own Electricity production from wind power. This means that even small private systems can become one contribute to more intensive use of wind power.

Nach einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens verfügen die Module über ein Einschubsystem. Dieses verbindet die Module mechanisch miteinander und stellt in einer bevorzugten Ausführung auch die elektrische Verbindung der Module her. Durch die Ein- und Ausschiebbarkeit der einzelnen Module läßt sich eine schnelle und einfache, kostengünstige Reparatur der Windkraftanlage realisieren. According to an embodiment of the inventive concept, the modules have one Slot system. This mechanically connects the modules together and provides them in one preferred embodiment also the electrical connection of the modules. Through the input and Extendability of the individual modules can be quick and easy, inexpensive Realize repair of the wind turbine.

Eine weitere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens sind Profilelemente. Sie unterscheiden sich vorzugsweise in Konstruktions- und Rahmenelemente, die in unterschiedlichsten Längen und Formen zur Anwendung kommen. Die Konstruktionselemente werden zwischen den Modulen eingesetzt und ermöglichen einen horizontal und vertikal winklig bis bogenförmigen Aufbau bzw. Verlauf der erfindungsgemäßen Windkraftanlage. Dies wird durch die unterschiedliche Anordnung der Moduleinschübe in den Konstruktionselementen erreicht. Daraus ergeben sich unterschiedlichste Querschnittformen der Konstruktionselemente. Es sind quadratische, dreieckige, bogenförmige sowie weitere symmetrische und asymmetrische Formen möglich. Die Rahmenelemente bilden vorzugsweise den Sockel und/oder die Umrahmung der Windkraftanlage und weisen Vorrichtungen auf, um die Anlage im Boden und/oder an Bauwerken und/oder Konstruktionen zu verankern. Zusätzlich verleiht die Umrahmung der Anlage Stabilität. A further embodiment of the inventive concept are profile elements. They are different preferably in construction and frame elements, in different lengths and Forms are used. The construction elements are between the modules used and enable a horizontally and vertically angular to arched structure or course of the wind turbine according to the invention. This is due to the different Arrangement of the module inserts in the construction elements achieved. This results in Different cross-sectional shapes of the construction elements. They are square, triangular, arched and other symmetrical and asymmetrical shapes possible. The Frame elements preferably form the base and / or the frame of the Wind turbine and have devices to the plant in the ground and / or Anchoring structures and / or structures. In addition, the frame gives the Plant stability.

Erfindungsgemäß ist die Windkraftanlage auch während des Betriebs veränderbar. Unabhängig von defekten Modulen, deren Reparatur oder Austausch oder einem Anlagenumbau produzieren die restlichen Module weiter Strom. According to the invention, the wind power plant can also be changed during operation. Independently of defective modules, their repair or exchange or a plant conversion the remaining modules continue to use electricity.

Durch ihren erfindungsgemäß modularen Aufbau kann die Windkraftanlage in bzw. an bestehende Bauwerke und Konstruktionen wie Gebäude, Dächer, Fassaden, Brücken, Türme, Bohrinseln, Kräne, Strommasten, Verkehrsschildmasten und Ampelanlagen integriert bzw. angebracht werden. Sie ist ebenso als mobile Konstruktion errichtbar, die je nach Anforderung von einem zum nächsten Standort verbracht werden kann. Auch eigenständige Bauwerke wie Zäune und Windfänge sind mit den erfindungsgemäßen Modulen realisierbar. An Bahntrassen und Tunneln, Start- und Landebahnen von Flughäfen und Autobahnrandstreifen, in nahezu allen Bereichen wo Luftströmungen auftreten, können diese mit der erfindungsgemäßen Anlage in elektrischen Strom umgewandelt werden. Due to its modular construction according to the invention, the wind turbine can be in or on existing structures and constructions such as buildings, roofs, facades, bridges, towers, Oil rigs, cranes, power poles, traffic sign masts and traffic light systems integrated or be attached. It can also be erected as a mobile construction, depending on the requirements can be moved from one location to the next. Even independent structures such as Fences and wind catchers can be realized with the modules according to the invention. On railway lines and tunnels, runways of airports and motorway edge strips, in almost all Areas where air flows occur can be done with the system according to the invention in electrical current can be converted.

Nach einer bevorzugten Ausführung bestehen die erfindungsgemäßen Module aus einem ein Gehäuse bildenden rechteckigen Rahmen in den ein Generator mit Windrad integriert ist. Dabei ist der Generator vorzugsweise in der Windradnabe untergebracht. Diese Kompaktbauweise ermöglicht einen flächesparenden Aufbau der Anlage und eine effektive Nutzung der Windkraft. Vorzugsweise sind Module von Anlagen in Größe und Form einheitlich. Von Anlage zu Anlage können sie sich unterscheiden. In einer weiteren Ausgestaltung sind die Module mit einem Schutzgitter versehen das verhindert, dass Vögel in die Anlage geraten. According to a preferred embodiment, the modules according to the invention consist of one Rectangular frame forming housing in which a generator with a wind turbine is integrated. there the generator is preferably housed in the wind turbine hub. This compact design enables a space-saving construction of the system and an effective use of wind power. Modules of plants are preferably uniform in size and shape. From plant to plant they can differ. In a further embodiment, the modules have a Protective grids prevent birds from getting into the system.

In einer Spezialisierung des Erfindungsgedankens wird die Windradstellung der sich ändernden Windrichtung horizontal und vertikal angepaßt. Dies führt zu einer besseren Ausnutzung der Windenergie. Durch die erfindungsgemäße Verstellung der Windradflügel wird der Anlaufwiderstand des Windrads den Windverhältnissen angepaßt. So wird auch bei schwachem Wind eine Rotation des Windrads ermöglicht. Die vorzugsweise über Stellmotoren ausführbaren jeweiligen Verstellungen verbessern die Windkraftnutzung und erhöhen somit die Effektivität der erfindungsgemäßen Anlage. In a specialization of the inventive concept, the wind turbine position is changing Wind direction adjusted horizontally and vertically. This leads to better utilization of the Wind energy. By adjusting the wind turbine blades according to the invention Starting resistance of the wind turbine adapted to the wind conditions. This is also the case with weak ones Wind allows rotation of the pinwheel. The preferably executable via servomotors respective adjustments improve the use of wind power and thus increase effectiveness the system according to the invention.

In einer weiteren Spezialisierung der Erfindung verfügt jedes Modul über eine eigene Meß- und Regeltechnik. Diese Elektronik steuert direkt die Radflügelstellung des Moduls und meldet Defekte. Die einzelnen Modulelektroniken sind vorzugsweise miteinander verbunden und bilden ein Datennetzwerk über das die Windradeinstellungen der erfindungsgemäßen Anlage gesteuert werden. In a further specialization of the invention, each module has its own measuring and Control technology. This electronics directly controls and reports the wheel wing position of the module Defects. The individual module electronics are preferably connected to one another and form a data network controlled by the wind turbine settings of the system according to the invention become.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung der der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen. Further details, advantages and features of the invention result not only from the Claims, the features to be extracted from these - individually and / or in combination -, but also from the following description of the drawing preferred embodiments.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 drei miteinander verbundene Module mit Konstruktionselement auf einem Rahmenelement als Sockel. Fig. 1 three interconnected modules with construction element on a frame element as a base.

Fig. 2 Draufsicht auf eine Windkraftanlage mit von links nach rechts winklig bis runder Anordnung der Module und Profilelemente. Fig. 2 top view of a wind turbine with from left to right angular to round arrangement of the modules and profile elements.

Von den dargestellten Ausführungsbeispielen kann in vielfacher Hinsicht abgewichen werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Dies betrifft sowohl die Module und Profilelemente mit allen ihren Teilen als auch deren Anordnung. There can be deviations from the illustrated exemplary embodiments in many ways: without leaving the basic idea of the invention. This affects both the modules and Profile elements with all their parts as well as their arrangement.

In Fig. 1 sind drei Module (10) mittels Einschubsystem (17) miteinander verbunden. Das linksseitig mit den Modulen (10) verbundene Konstruktionselement (30) dient der winkligen Anordnung weiterer Module (10). Durch diese Konstruktionselemente (30) wird eine den Örtlichkeiten horizontal und vertikal individuell angepaßte Flächenausformung der erfindungsgemäßen Windkraftanlage ermöglicht. Das unterseitig angeordnete Rahmenelement (35) bildet dabei den Boden der Anlage. Fig. 1 verdeutlicht, dass direkt miteinander verbundene Module (10) nur eine gerade Ausrichtung der Anlage ermöglichen. Die Module (10) sind in einer bevorzugten Ausführung dargestellt, während die Moduleinschübe nur eine beliebige Ausführung zeigen. Der Modulgenerator ist vorzugsweise in die Nabe des Windrads (15) integriert. In Fig. 1, three modules ( 10 ) are connected to one another by means of a slide-in system ( 17 ). The construction element ( 30 ) connected on the left side to the modules ( 10 ) serves for the angular arrangement of further modules ( 10 ). These construction elements ( 30 ) enable a surface configuration of the wind power plant according to the invention which is individually adapted to the localities horizontally and vertically. The frame element ( 35 ) arranged on the underside forms the bottom of the system. Fig. 1 illustrates that directly connected modules ( 10 ) only allow a straight alignment of the system. The modules ( 10 ) are shown in a preferred embodiment, while the module inserts show only an arbitrary embodiment. The module generator is preferably integrated in the hub of the wind turbine ( 15 ).

Die Fig. 2 gibt eine stark vereinfachte Draufsicht einer beliebig gestalteten Anlage mit von links nach rechts winklig bis bogenförmig angeordneten Modulen wieder. Dabei sind die Module (10) über richtungsweisende Konstruktionselemente (30) miteinander verbunden. Unterschiedliche Querschnittformen der Konstruktionselemente (30) ergeben sich aus den entsprechenden Winkelanordnungen der Moduleinschübe (17). Den jeweils linken und rechten horizontalen Anlagenabschluss bilden die beiden Rahmenelemente (30). Auf die Darstellung des oberen vertikalen Rahmenabschlusses wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. FIG. 2 is a highly simplified plan view of a plant of any desired design with from left to right at an angle to arcuately arranged modules again. The modules ( 10 ) are connected to one another via trend-setting construction elements ( 30 ). Different cross-sectional shapes of the construction elements ( 30 ) result from the corresponding angular arrangements of the module inserts ( 17 ). The left and right horizontal plant ends form the two frame elements ( 30 ). For the sake of clarity, the upper vertical frame end was not shown.

Claims

1. Wind power plant, characterized in that it has a modular structure and consists of at least two interconnected, preferably uniform modules ( 10 ).

2. Wind power plant according to claim 1, characterized in that the modules ( 10 ) are preferably mechanically and / or electrically connected by means of an insert ( 17 ).

3. Wind power plant according to claim 1 to 2, characterized in that it preferably has profile elements ( 35 , 30 ).

4. Wind power plant according to claim 1 to 3, characterized in that its structure can also be changed during operation and modules ( 10 ) are interchangeable.

5. Wind turbine according to claim 1 to 4, characterized in that it is in existing structures can be integrated and / or as a mobile construction and / or independent building can be created.

6. Module of the wind power plant according to claim 1 to 5, characterized in that it preferably consists of a frame ( 12 ) with generator and wind wheel ( 15 ).

7. Module ( 10 ) according to claim 6, characterized in that the position of the wind wheel ( 15 ) and / or its wheel blades ( 16 ) is preferably variable, and this adapts automatically to the wind conditions.

8. Module ( 10 ) according to claim 6 to 7, characterized in that it preferably has a measurement and control technology.