Einige Inhalte dieser Anwendung sind momentan nicht verfügbar.
Wenn diese Situation weiterhin besteht, kontaktieren Sie uns bitte unterFeedback&Kontakt
1. (WO2018192851) SEIL ZUR ORTSFESTEN FIXIERUNG EINES HÖHENWINDKRAFTWERKS
Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

Seil zur ortsfesten Fixierung eines Höhenwindkraftwerks

Die Erfindung betrifft ein Seil zur ortsfesten Fixierung eines Höhenwindkraftwerks, wobei das Seil z.B. an einem Erdanker befestigt ist und an einer Hülle des

Höhenwindkraftwerkes angreift.

Es sind Höhenwindkraftwerke bekannt, welche ein Windrad oder einen Rotor beinhalten. Diese sind auch teilweise mit Helium oder einem anderen Gas, welches leichter als Luft ist, gefüllt, so dass sie eine Auftriebswirkung erzielen.

Höhenwindkraftwerke werden üblicherweise von einem an der Erde verankerten Seil gehalten (US 2008/0290665 AI) .

Aufgrund der fixen Verbindung mit dem Boden muss das Seil allen Wind- und Wetterverhältnisse standhalten. Weiterhin muss der Energietransport entlang des Seiles erfolgen.

Aufgrund der großen Leistung ist es wichtig, das Gewicht des Energietransportmittels zu reduzieren. Im Falle der

Weiterleitung von Strom erhitzt sich ein Stromkabel im

Betrieb .

Zumindest ein Teil dieser Probleme wird erfindungsgemäß bei einem Seil zur ortsfesten Fixierung eines

Höhenwindkraftwerks, wobei das Seil z.B. an einem Erdanker befestigt ist und an einer Hülle des Höhenwindkraftwerkes angreift, dadurch gelöst, dass das Seil einen

Polyaramidwerkstoff aufweist und zusätzlich als Träger für eine Energieübertragungsvorrichtung ausgebildet ist und selbst von einer Tragvorrichtung gehalten wird, welche ein Trägergas beinhaltet. Bevorzugte Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den Ansprüchen.

Als Energieübertragungsvorrichtung eignet sich gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Luftschlauch für den

Transport von Druckluft, die von Kompressoren im

Höhenwindkraftwerk erzeugt wird. An der Erdoberfläche stehen direkt Druckluftspeicher oder Lageenergiespeicher zur

Verfügung. Zur Erzeugung von Strom werden die

Druckluftspeicher entleert und dadurch ein Generator

angetrieben. Der Wirkungsgrad liegt bei ca. 65% inklusive der Speicherung. Bevorzugt ist der Luftschlauch isoliert, insbesondere mittels Kryptongas, Aerogelen oder einer

Vakuumdämmung. Das Seil oder deren Hülle weist eine

aerodynamische Form auf, um dynamische Kräfte zu reduzieren, wohingegen die Energieübertragungsvorrichtung, d.h. der

Luftschlauch, eine runde Form besitzt und aufgrund der

Druckluft eigenstabil ist.

Die Erfindung betrifft ein Seil für ein Höhenwindkraftwerk welches am Boden befestigt ist und sich in großen Höhenlagen zwischen 2.000 m und 15.000 m, insbesondere zwischen 8.000 m und 12.000 m (Jetstream) befindet. Das Höhenwindkraftwerk ist dafür ausgelegt, Luftgeschwindigkeiten von 200 bis 500 km/h zu nutzen und eine lange Zeit in derartigen Höhenlagen zu verbleiben. Hierzu besteht die Hülle aus einer reißfesten Oberfläche um allen Wetterbedingungen standhalten zu können.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Tragvorrichtung von einer Vielzahl von abgeschlossenen Tragkörpern gebildet wird. Vorteilhaft besitzt das Seil eine annähernd komplette Verkleidung, welche die mit einem

Trägergas gefüllten Tragkörper aufweist.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Vielzahl von abgeschlossenen Tragkörpern in Seilrichtung

hintereinander und/oder radial nebeneinander und/oder radial ineinander geschachtelt sind. Das Seil besitzt an annähernd der gesamten Oberfläche Trageinheiten, welche dem Seil und der Energietransporteinheit den erforderlichen Auftrieb verleihen. Die Trageinheiten sind fix mit dem Halteseil verbunden .

Dabei ist das Seil flexibel oder biegeschlaff ausgebildet und aus einem allen in der Gebrauchslage vorkommenden Wind- und Wetterverhältnissen beständigen Material, insbesondere

Polyaramidwerkstoff , hergestellt. Die Polyaramidwerkstoffe (Kohlefaser) besitzen ein sehr geringes Eigengewicht und eine hohe Zugkraft .

Zum Energietransport ist wenigstens ein elektrischer Leiter am Seil befestigt ist. Dabei ist der elektrische Leiter bevorzugt gasisoliert ist und/oder von den Tragkörpern umgeben. Im Gegensatz zu den bekannten gasisolierten Leitern, welche einen nicht flexiblen Aufbau haben, ist die

erfindungsgemäße Variante flexibel ausgestaltet. Dies wird dadurch erreicht, dass sowohl der innere Kern als auch die äußere Hülle aus flexiblen Materialen bestehen und nicht aus einer fixen Hülle. Zusätzlich ist eine gasdichte Isolierung zwischen den Leitern angebracht, um ein Austreten des

Isoliergases zu vermeiden.

Varianten der Erfindung sehen vor, dass der elektrische

Leiter ein Stromkabel, ein Supraleiter oder eine

Funkenentladungsstrecke ist. Weiterhin dient das Seil nicht nur für die Halterung und Fixierung des Höhenwindkraftwerkes sondern auch für den Energietransport . Der Energietransport erfolgt bei geringem Gewicht und höchster Energiedichte. Hierzu kann der Energietransport als Supraleiter oder mit einem gasisolierten Leiter oder auch als Faraday' scher Käfig konzipiert sein. Am oberen Ende des elektrischen Leiters ist ein Spannungswandler angebracht, welcher den Strom in eine Funkenentladung umwandelt. Die Funkenentladung wird in einem doppelten Faraday' sehen Käfig an die Erdoberfläche geleitet. Hier wird die Funkenentladung wieder in elektrischen Strom umgewandelt .

Bei einer Ausführungsart der Erfindung besteht das Kabel aus einem doppelten Faraday' sehen Käfig. Hier wird die

Funkenentladung zwischen den beiden Metallen angelegt. Die Metalle sind aus flexiblen, biegeschlaffen Materialien, welche eine Bewegung des Seils zulassen.

Dabei weist die Funkenentladungsstrecke vorteilhaft

elektrisch leitende Wände auf und die Wände sind mit Abstand zueinander angeordnet . Die Wände verlaufen röhrenförmig und sind koaxial zueinander angeordnet und werden von einem gasförmigen und/oder festen Isolator getrennt.

Für eine weitere Möglichkeit des gewichtsreduzierten

Energietransports werden supraleitende Kabel verwendet. Das supraleitende Kabel wird hierbei am Halteseil befestigt. Die Behälter für die Kühlflüssigkeit für das supraleitende Kabel befinden an den jeweiligen Enden des Kabels.

Gemäß einem Unteranspruch ist der elektrische Leiter

zumindest abschnitts- oder bereichsweise thermisch leitend ausgebildet und weist insbesondere Kühlelemente auf.

Zusätzlich besteht die Möglichkeit, dem stromführenden Kabel eine kühlende Außenhaut hinzuzufügen, bei der die kalte

Umgebungsluft das Stromkabel kühlt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben werden.

In der Zeichnung zeigen:

Figur 1: einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform der Erfindung mit Seil mit elektrischem Leiter;

Figur 2 : eine Seitenansicht des Seils mit elektrischem

Leiter gemäß Figur 1;

Figur 3 : einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit Seil mit elektrischem Leiter;

Figur 4 : einen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform der Erfindung mit Seil mit elektrischem Leiter; und

Figur 5 : eine Seitenansicht des Seils mit elektrischem

Leiter gemäß einer vierten Ausführungsform.

In der Figur 1 ist im Querschnitt ein Halteseil 10

dargestellt, dem ein als Stromkabel 12 ausgeführter

elektrischer Leiter 14 benachbart liegt. Das Seil 10 und das Stromkabel 12 werden von einer Halterung 16 zusammengehalten und in axialer und radialer Richtung fixiert. Sowohl das Seil 10 und als auch das Stromkabel 12 bestehen aus deinem

biegeschlaffen Material. Das Seil 10 kann auf Zug belastet werden und besteht aus einem Polyaramidmaterial .

Bei einer Alternativen Ausführungsform der Erfindung ist ebenfalls ein Halteseil vorgesehen, dem jedoch ein

Luftschlauch 12 benachbart ist. Mittels dieses Luftschlauches 12 wird Druckluft, die mittels eines oder mehrerer

Kompressoren im Höhenwindkraftwerk erzeugt wird, auf die Erdoberfläche geleitet und dort gespeichert oder in eine andere Energieform, z.B. in elektrische Energie umgewandelt.

Das Seil 10 und das Stromkabel 12 werden von einer

Tragvorrichtung 18 umschlossen, die eine gasdichte Hülle aufweist und von einem Trägergas 20 gefüllt ist, das leichter als Luft ist, z.B. Helium. Die Hülle ist so groß, dass das gesamte Gewicht des Seils 10 und des elektrischer Leiters 14 getragen werden kann.

In der Figur 2 ist in der Seitenansicht das Seil 10 mit elektrischem Leiter 14 erkennbar, wobei diese von einer

Vielzahl einzelner Trageinheiten 22 umgeben sind. Am oberen Ende des Stromkabels 12 befindet sich ein Spannungswandler 24, der sich im (nicht dargestellten) Höhenwindkraftwerk befindet. Ein weiterer Spannungswandler 24 befindet sich auf der Erdoberfläche 26.

In der Figur 3 ist im Querschnitt einer zweiten

Ausführungsform das Seil 10 dargestellt, dem der elektrische Leiter 14 benachbart liegt. Der elektrische Leiter 14, der von einem ersten Leiter 28 und einer diesen biegeschlaff umgebenden Außenschicht 28 gebildet wird, wird von einem Gas 32 angefüllt. Mittels elektrischen Isolatoren 34 werden der erste Leiter 28 und die Außenschicht 28 auf Abstand gehalten. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Tragvorrichtung mit dem Trägergas 20 ausgefüllt.

In der Figur 4 ist im Querschnitt einer dritten

Ausführungsform das Seil 10 dargestellt, dem der elektrische Leiter 14 benachbart liegt. Dieser elektrische Leiter 14 wird von einem Kern 36, einem inneren biegeschlaffen Metallring 38 und einem äußeren biegeschlaffen Metallring 40 gebildet. Der Kern 36 und die beiden Metallringe 38 und 40 werden von elektrischen Isolatoren 34 auf Abstand gehalten und erzeugen einen doppelten Faraday' sehen Käfig.

Die flexible Hülle des gasisolierten elektrischen Leiters 14 besteht aus mehreren Kabeln, die vom Kern 36 und den Ringen 38 und 40 gebildet werden, welche über die elektrischen

Isolatoren 34 miteinander verbunden sind. Anschließend wird der elektrische Leiter 14 mit einem elektrisch nicht

leitenden Gas gefüllt. Im nächsten Schritt kann durch den gasisolierten Leiter 14 der Strom transportiert werden.

In der Figur 5 ist eine Seitenansicht einer vierten

Ausführungsform des Seils 10 mit einem als Supraleiter 44 ausgeführten elektrischen Leiter 14 dargestellt. Der

Supraleiter 44 wird von Kühleinheiten 42 gekühlt, die sich auf der Erdoberfläche 26 und im (nicht dargestellten)

Höhenwindkraftwerk befinden.