DE202020000307U1

DE202020000307U1 - Vertical wind turbine

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Publication number: DE202020000307U1
Application number: DE202020000307.7U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-01-27
Filing date: 2020-01-27
Publication date: 2020-03-31
Anticipated expiration: 2030-01-28

Abstract

Vertikale Windenergieanlage (2), mit(a) zumindest einem Rotor (4) zum Antreiben einer Arbeitsmaschine (8), der an einer drehbar gelagerten Rotorwelle (6) angeordnet ist, und(b) einem Gehäuse (10), das die Rotorwelle (6) und den Rotor (4) zumindest teilumfänglich umgibt und relativ zu der Rotorwelle (6) drehbar an einer Basis (20) gelagert ist, gekennzeichnet durch(c) zumindest eine Drehvorrichtung (24), die eingerichtet ist, das Gehäuse (10) automatisch in Abhängigkeit zumindest eines Parameters zu drehen und dabei den Rotor (4) derart in einen Windschatten des Gehäuses (10) zu bringen, dass ein kinetischer Parameter der Rotorwelle (6) über einen Windgeschwindigkeits-Betriebsbereich und/oder einen Windrichtungs-Betriebsbereich einem Sollwert entspricht.Vertical wind turbine (2), with (a) at least one rotor (4) for driving a work machine (8), which is arranged on a rotatably mounted rotor shaft (6), and (b) a housing (10), which holds the rotor shaft ( 6) and at least partially surrounds the rotor (4) and is rotatably mounted on a base (20) relative to the rotor shaft (6), characterized by (c) at least one rotating device (24) which is set up to remove the housing (10) automatically rotate depending on at least one parameter and thereby bring the rotor (4) into a slipstream of the housing (10) such that a kinetic parameter of the rotor shaft (6) over a wind speed operating range and / or a wind direction operating range a setpoint corresponds.

Description

Die Erfindung betrifft eine vertikale Windenergieanlage, mit (a) zumindest einem Rotor zum Antreiben einer Arbeitsmaschine, der an einer drehbar gelagerten Rotorwelle angeordnet ist, und (b) einem Gehäuse, das die Rotorwelle und den Rotor zumindest teilumfänglich umgibt und relativ zu der Rotorwelle drehbar an einer Basis gelagert ist sowie ein Verfahren zum Betreiben einer vertikalen Windenergieanlage.The invention relates to a vertical wind turbine, comprising (a) at least one rotor for driving a work machine, which is arranged on a rotatably mounted rotor shaft, and (b) a housing which at least partially surrounds the rotor shaft and the rotor and is rotatable relative to the rotor shaft is mounted on a base and a method for operating a vertical wind turbine.

Windenergieanlagen dienen zur Nutzbarmachung der kinetischen Energie des Windes. Konventionelle Windenergieanlagen werden üblicherweise unterschieden in Anlagen mit horizontaler Drehachse, die auch als horizontale Windenergieanlagen bezeichnet werden können, bei denen die Rotor-Drehachse im Wesentlichen orthogonal zum Schwerefeld der Erde und horizontal zum Wind ausgerichtet ist und in Anlagen mit vertikaler Drehachse, die auch als vertikale Windenergieanlagen bezeichnet werden können, bei denen die Rotor-Drehachse im Wesentlichen parallel zum Schwerefeld der Erde und vertikal zum Wind verläuft.Wind turbines are used to harness the kinetic energy of the wind. Conventional wind turbines are usually differentiated in systems with a horizontal axis of rotation, which can also be referred to as horizontal wind turbines, in which the rotor axis of rotation is oriented essentially orthogonally to the gravitational field of the earth and horizontally to the wind, and in systems with a vertical axis of rotation, which is also called vertical Wind turbines can be described in which the rotor axis of rotation runs essentially parallel to the gravitational field of the earth and vertically to the wind.

Bei Windenergieanlagen mit horizontaler Drehachse gibt es Ausführungsformen mit einem, zwei oder drei Flügeln, wobei die Flügel in sich verwunden sind, um bei radial sich verändernden Flügelumfangs-Geschwindigkeiten optimale Strömungsverhältnisse zu realisieren. Die Auslegung erfolgt in Anlehnung an Tragflächen von Flugzeugen.In wind energy plants with a horizontal axis of rotation, there are embodiments with one, two or three blades, the blades being twisted in themselves in order to achieve optimum flow conditions with radially changing blade peripheral speeds. The design is based on the wings of aircraft.

Nachteilig bei diesen Ausführungsformen ist die nicht unerhebliche Geräuschentwicklung aufgrund der hohen Umfangsgeschwindigkeit im äußeren Radiusbereichen. Obwohl die Drehzahl von großen Windenergieanlagen nur ca. 10 bis 40 U/min beträgt, entstehen Umfangsgeschwindigkeiten bis zu 300 km/h. Dies erzeugt Strömungsgeräusche.A disadvantage of these embodiments is the considerable noise development due to the high peripheral speed in the outer radius areas. Although the speed of large wind turbines is only approx. 10 to 40 rpm, peripheral speeds of up to 300 km / h occur. This creates flow noise.

Als weiterer Nachteil sind die hohen Kosten aufgrund der Bauform zu nennen. Das komplette Maschinenhaus befindet sich mit allen seinen technischen Einrichtungen in der Nabe des Windrades. Die Nabenhöhe beträgt bei neueren Anlagen bis zu 100 m über dem Erdboden. Folglich müssen alle Einrichtungen in diese Höhe transportiert, montiert und auch gewartet werden. Des Weiteren werden auch die Schlagschatten von in der Nähe einer Windenergieanlage lebenden Anwohnern als störend empfunden.Another disadvantage is the high cost due to the design. The complete machine house with all its technical equipment is in the hub of the wind turbine. In newer systems, the hub height is up to 100 m above the ground. As a result, all facilities must be transported, assembled and maintained at this height. Furthermore, the drop shadows of residents living near a wind turbine are perceived as disturbing.

Üblicherweise wird ab einer Windgeschwindigkeit von rund 9 bis 12 m/s die aus der Auftriebskraft resultierende Rotorleistung begrenzt bzw. geregelt, um die vorgegebene Nennleistung nicht zu übersteigen, da es sonst zu Überlastungen und Materialschäden kommen könnte. Zu den hierzu erforderlichen Hauptkonzepten gehören die sogenannten Stall- und Pitch-Regelungen. Für die Stall-Regelung benötigt der Flügel ein vorgegebenes Profil, das einen gezielt ausgelegten Strömungsabriss bei einer bestimmten, aus Umfangsgeschwindigkeit und Windgeschwindigkeit resultierenden, Strömungsgeschwindigkeit bewirkt. Bei der Pitch-Regelung werden die Flügel zusätzlich zu aerodynamischen Maßnahmen mechanisch verdreht.From a wind speed of around 9 to 12 m / s, the rotor power resulting from the buoyancy force is usually limited or regulated in order not to exceed the specified nominal power, since otherwise overloading and material damage could result. The main concepts required for this include the so-called stable and pitch controls. For the stable control, the wing requires a predetermined profile, which causes a specifically designed stall at a specific flow speed resulting from peripheral speed and wind speed. With pitch control, the blades are rotated mechanically in addition to aerodynamic measures.

Die Windrichtungsnachführung erfolgt am Turm der Anlage beispielsweise durch ein sogenanntes Azimut-Getriebe. Dieses Getriebe besteht meist aus einem Ritzel und einem Zahnkranz. In deren Verzahnung treten Spiele auf, die Geräusche verursachen. Zur Vermeidung und zur Verringerung dieser Geräusche sind schwingungsdämpfende Maßnahmen erforderlich, wie zum Beispiel das sogenannte elektrische Verspannen mehrerer Getriebe oder zusätzliche Bremsen. Windrichtungsnachführung, Leistungsregelung und Abschaltung sind komplexe Systeme und bedeuten daher einen großen technischen Aufwand.The wind direction is tracked on the tower of the system, for example by a so-called azimuth gear. This gearbox usually consists of a pinion and a ring gear. Games that cause noise occur in their interlocking. To avoid and reduce these noises, vibration-damping measures are required, such as the so-called electrical bracing of several gears or additional brakes. Wind direction tracking, power control and shutdown are complex systems and therefore involve a great deal of technical effort.

Ein Beispiel eines Windrades mit vertikaler Drehachse ist der Savonius-Rotor, der in AT 103 819 B und DE 495 518 A beschrieben ist.An example of a wind turbine with a vertical axis of rotation is the Savonius rotor, which in AT 103 819 B and DE 495 518 A is described.

Ein weiteres Beispiel für eine Windenergieanlage mit vertikaler Drehachse ist der Darrieus-Rotor, der in US 1,835,018 beschrieben ist und mit senkrechten, auf einer Bogenlinie gekrümmten Blättern oder mit geraden Blättern als H-Rotor ausgebildet ist. Another example of a wind turbine with a vertical axis of rotation is the Darrieus rotor, which in US 1,835,018 is described and is designed with vertical blades curved on an arc line or with straight blades as an H rotor.

Daneben gibt es auch Kombinationen aus Savonius- und Darrieus-Rotor, insbesondere um Anlaufprobleme beim Darrieus-Rotor zu vermeiden, sowie Anordnungen mit verstellbaren Klappen oder Flügeln, deren Wirkprinzip darin besteht, dem Wind in der Windrichtung viel Widerstand entgegen zu setzen und auf der gegenüberliegenden Seite dem Wind nur wenig Widerstand entgegen zu setzen, wie beispielsweise in DE 29 52 657 A1 beschrieben.There are also combinations of Savonius and Darrieus rotors, in particular to avoid start-up problems with the Darrieus rotor, as well as arrangements with adjustable flaps or blades, the principle of which is to provide a lot of resistance to the wind in the wind direction and on the opposite one To offer little resistance to the wind, such as in DE 29 52 657 A1 described.

Aus der DE 24 05 767 A1 ist eine vertikale Windturbine bekannt, die von einer seitlich offenen und drehbaren Trommel umgeben ist. Diese weist ein Steuerruder auf, um die Windturbine stets in den Wind zu drehen, damit möglichst viel Wind durch die seitliche Windeintrittsöffnung in die Trommel einströmt.From the DE 24 05 767 A1 a vertical wind turbine is known, which is surrounded by a laterally open and rotatable drum. This has a rudder in order to always turn the wind turbine into the wind so that as much wind as possible flows into the drum through the side wind inlet opening.

Nachteilig ist jedoch, dass keine Leistungsregelung, Leistungsbegrenzung oder Abschaltung beispielsweise bei hohen Windgeschwindigkeiten möglich ist. Für netzeinspeisende Anlagen, bei denen nahezu konstante Rotordrehzahlen erforderlich sind, sind solche Regelungen jedoch unverzichtbar.However, it is disadvantageous that no power control, power limitation or shutdown is possible, for example at high wind speeds. However, such regulations are indispensable for grid-feeding systems where almost constant rotor speeds are required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Nachteile im Stand der Technik zu vermindern. The invention has for its object to reduce disadvantages in the prior art.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch eine vertikale Windenergieanlage, die sich durch zumindest eine Drehvorrichtung auszeichnet, die eingerichtet ist, das Gehäuse automatisch in Abhängigkeit zumindest eines Parameters zu drehen und dabei den Rotor derart in einen Windschatten des Gehäuses zu bringen, dass ein kinetischer Parameter der Rotorwelle über einen Windgeschwindigkeits-Betriebsbereich und/oder einen Windrichtungs-Betriebsbereich einem Sollwert entspricht.The invention solves this problem by means of a vertical wind energy installation which is characterized by at least one rotating device which is set up to automatically rotate the housing in dependence on at least one parameter and thereby to bring the rotor into a slipstream of the housing in such a way that a kinetic parameter the rotor shaft corresponds to a desired value over a wind speed operating range and / or a wind direction operating range.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe zudem durch ein Verfahren zum Betreiben einer vertikalen Windenergieanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die vertikale Windenergieanlage einem Wind ausgesetzt ist, mit den Schritten: (a) Bestimmen eines kinetischen Parameters der Rotorwelle, (b) Vergleichen des kinetischen Parameters mit einem Sollwert, und (c) Drehen des Gehäuses, sodass ein im Windschatten des Gehäuses liegender Anteil des Rotors verändert wird, bis der kinetische Parameter mit dem Sollwert übereinstimmt.The invention also achieves the stated object by a method for operating a vertical wind energy installation according to one of the preceding claims, the vertical wind energy installation being exposed to wind, with the steps: (a) determining a kinetic parameter of the rotor shaft, (b) comparing the kinetic Parameters with a setpoint, and (c) rotating the housing so that a portion of the rotor lying in the slipstream of the housing is changed until the kinetic parameter matches the setpoint.

Eine erfindungsgemäße Windenergieanlage weist zumindest einen Rotor auf, der an einer drehbar gelagerten Rotorwelle angeordnet ist. Dieser Rotor weist zumindest einen, vorzugsweise zumindest drei, weiter vorzugsweise zumindest sechs, insbesondere genau sechs oder genau 9 Flügel auf. Der zumindest eine Flügel weist vorzugsweise an seinem von der Rotorwelle abgewandten Ende eine Schaufel auf. Die Schaufel ist vorzugsweise gebogen, insbesondere zylindersegmentförmig ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die Schaufel halbzylindersegmentförmig ausgebildet.A wind turbine according to the invention has at least one rotor which is arranged on a rotatably mounted rotor shaft. This rotor has at least one, preferably at least three, more preferably at least six, in particular exactly six or exactly 9 blades. The at least one wing preferably has a blade at its end facing away from the rotor shaft. The blade is preferably curved, in particular in the form of a cylinder segment. The blade is particularly preferably designed in the shape of a half-cylinder segment.

Darunter, dass ein Bauteil zylindersegmentförmig ausgebildet ist, wird insbesondere verstanden, dass das Bauteil entlang eines gedachten Zylindersegments verläuft, also insbesondere einem Mantelflächensegment eines gedachten Zylinders folgt. Es ist bevorzugt, nicht aber notwendig, dass es sich bei dem Zylindersegment um ein Kreiszylindersegment handelt.The fact that a component is designed in the form of a cylinder segment means in particular that the component runs along an imaginary cylinder segment, that is to say in particular follows an outer surface segment of an imaginary cylinder. It is preferred, but not necessary, that the cylinder segment is a circular cylinder segment.

Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass die Rotorflügel eines Rotors oder aller Rotoren gleich lang sind. Bevorzugt weist jeder Rotor Flügel mit unterschiedlichen Längen auf, um einströmenden Wind über eine größere Breite einzufangen.It is possible, but not necessary, that the rotor blades of one rotor or all of the rotors have the same length. Each rotor preferably has blades with different lengths in order to capture incoming wind over a greater width.

Strömt ein Wind auf zumindest einen Flügel des Rotors, so wird hierdurch die drehbar gelagerte Rotorwelle in Drehung versetzt. Die hierbei entstehende Drehbewegung wird vorzugsweise zum Antreiben einer Arbeitsmaschine genutzt. Bei der Arbeitsmaschine handelt es sich vorzugsweise um einen Generator, beispielsweise um einen Generator oder Asynchrongenerator mit vier oder mehr Polen, um eine Pumpe oder einen Kompressor. Bevorzugt weist die Rotorwelle hierzu ein Kopplungselement zum Koppeln mit der Arbeitsmaschine auf. Es ist bevorzugt, nicht aber notwendig, dass die Arbeitsmaschine Teil der vertikalen Windenergieanlage ist.If a wind flows onto at least one wing of the rotor, this rotates the rotatably mounted rotor shaft. The resulting rotational movement is preferably used to drive a work machine. The working machine is preferably a generator, for example a generator or asynchronous generator with four or more poles, a pump or a compressor. For this purpose, the rotor shaft preferably has a coupling element for coupling to the working machine. It is preferred, but not necessary, that the working machine be part of the vertical wind energy installation.

Die vertikale Windenergieanlage weist zudem ein Gehäuse auf, das die Rotorwelle und den Rotor zumindest teilumfänglich umgibt. Das Gehäuse besteht vorzugsweise aus Metall oder einer Metalllegierung, insbesondere aus Stahl oder Aluminium. Vorzugsweise ist das Gehäuse versteift und/oder weist zumindest ein Versteifungselement auf.The vertical wind turbine also has a housing which surrounds the rotor shaft and the rotor at least partially around the circumference. The housing is preferably made of metal or a metal alloy, in particular steel or aluminum. The housing is preferably stiffened and / or has at least one stiffening element.

Das Merkmal, dass das Gehäuse die Rotorwelle und den Rotor teilumfänglich umgibt, umfasst auch, dass das Gehäuse Bereiche aufweist, in denen es die Rotorwelle und den Rotor vollumfänglich umgibt. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn das Gehäuse in Richtung entlang der Rotordrehachse fenestriert ist, also Gehäuse-Ausnehmungen aufweist, durch die der Wind durchströmen kann, wobei gleichzeitig Bereiche vorhanden sind, in denen das Gehäuse den Rotor und die Rotorwelle vollständig umschließt. Dies entspricht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der die Windenergieanlage insbesondere kein Windleitelement aufweist, und ist beispielsweise sinnvoll, um eine erhöhte Stabilität des Gehäuses zu gewährleisten, oder wenn die vertikale Windenergieanlage modular aufgebaut ist.The feature that the housing partially surrounds the rotor shaft and the rotor also includes that the housing has regions in which it completely surrounds the rotor shaft and the rotor. This is the case, for example, when the housing is fenestrated in the direction along the rotor axis of rotation, that is to say has housing recesses through which the wind can flow, and at the same time there are areas in which the housing completely surrounds the rotor and the rotor shaft. This corresponds to an embodiment of the present invention, in which the wind energy installation has in particular no wind guiding element, and is useful, for example, in order to ensure increased stability of the housing, or if the vertical wind energy installation has a modular structure.

Das Gehäuse ist relativ zu der Rotorwelle drehbar an einer Basis gelagert, vorzugswiese mittels eines Wälzlagers, insbesondere eines Kugellagers. Die Drehachse der Rotorwelle und die Drehachse des Gehäuses fallen dabei bevorzugt zusammen.The housing is rotatably mounted on a base relative to the rotor shaft, preferably by means of a roller bearing, in particular a ball bearing. The axis of rotation of the rotor shaft and the axis of rotation of the housing preferably coincide.

Zum Drehen des Gehäuses relativ zu der Rotorwelle weist die vertikale Windenergieanlage zumindest eine Drehvorrichtung auf, die eingerichtet ist, das Gehäuse automatisch in Abhängigkeit zumindest eines Parameters zu drehen.In order to rotate the housing relative to the rotor shaft, the vertical wind energy installation has at least one rotating device which is set up to automatically rotate the housing depending on at least one parameter.

Unter Drehvorrichtung im erfindungsgemäßen Sinne wird jedes Bauteil der vertikalen Windenergieanlage verstanden, das eingerichtet ist, das Gehäuse automatisch in Abhängigkeit zumindest eines Parameters zu drehen. Die Drehvorrichtung kann aus mehreren unterschiedlichen Bauteilen aufgebaut sein, die jeweils eingerichtet sind, das Gehäuse automatisch in Abhängigkeit zumindest eines Parameters zu drehen, wobei die Parameter jeweils identisch sein können oder aber unterschiedlich sind, was einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht.A rotating device in the sense of the invention is understood to mean any component of the vertical wind energy installation which is set up to automatically rotate the housing as a function of at least one parameter. The rotating device can be constructed from several different components, each of which is set up to automatically rotate the housing as a function of at least one parameter, the parameters being able to be identical or different, which corresponds to a preferred embodiment of the invention.

Die Drehvorrichtung weist vorzugsweise einen Stellantrieb auf, insbesondere in Form eines Azimut-Antriebs, der auch als Azimutgetriebe bezeichnet werden kann. Dieser weist ein Ritzel auf, das bevorzugt an der Basis angeordnet ist. Das Gehäuse weist einen zu dem Ritzel korrespondierenden Zahnkranz auf. Vorzugsweise weist der Stellantrieb eine Feststelleinrichtung und/oder Bremsen zum Blockieren und/oder Bremsen der Drehbewegung des Gehäuses auf.The rotating device preferably has an actuator, in particular in the form of an azimuth drive, which also functions as an azimuth gear can be designated. This has a pinion, which is preferably arranged on the base. The housing has a ring gear corresponding to the pinion. The actuator preferably has a locking device and / or brakes for blocking and / or braking the rotary movement of the housing.

Alternativ oder zusätzlich weist die Drehvorrichtung eine Windfahne auf, die insbesondere mit dem Gehäuse verbunden ist.
Wenn die Windenergieanlage einen Azimut-Antrieb und eine Windfahne aufweist, was einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht, so sind diese vorzugsweise derart eingerichtet und/oder ausgebildet, dass sie das Gehäuse gleichzeitig drehen, also das Gehäuse gleichzeitig mittels des Azimut-Getriebes und mittels der Windfahne mit einem Drehmoment beaufschlagt wird. Hierdurch ist es insbesondere möglich, das Gehäuse schneller zu drehen und so schneller auf sich ändernde Gegebenheiten wie Windrichtung und/oder Windgeschwindigkeit zu reagieren.Alternatively or additionally, the rotating device has a wind vane, which is connected in particular to the housing.
If the wind turbine has an azimuth drive and a wind vane, which corresponds to a preferred embodiment of the invention, these are preferably set up and / or designed such that they rotate the housing at the same time, i.e. the housing simultaneously by means of the azimuth gear and by means of the Torque is applied to the wind vane. This makes it possible, in particular, to rotate the housing faster and to react more quickly to changing conditions such as wind direction and / or wind speed.

Bei dem zumindest einen Parameter, in Abhängigkeit von dem das Gehäuse automatisch gedreht wird, handelt es sich vorzugsweise um die Windgeschwindigkeit, die Windrichtung, die Drehzahl oder Drehgeschwindigkeit der Rotorwelle und/oder Kombinationen daraus oder daraus abgeleitete oder errechnete Größen. Zum Bestimmen des zumindest einen Parameters weist die vertikale Windenergieanlage vorzugsweise zumindest einen Sensor und/oder eine elektronische Datenverarbeitungseinrichtung auf, die beispielsweise Teil einer elektronischen Steuervorrichtung ist. Der zumindest eine Sensor umfasst vorzugsweise ein Anemometer.The at least one parameter, depending on which the housing is automatically rotated, is preferably the wind speed, the wind direction, the rotational speed or rotational speed of the rotor shaft and / or combinations thereof or variables derived or calculated therefrom. To determine the at least one parameter, the vertical wind turbine preferably has at least one sensor and / or an electronic data processing device, which is part of an electronic control device, for example. The at least one sensor preferably comprises an anemometer.

Bei dem kinetischen Parameter der Rotorwelle handelt es sich vorzugsweise um die Drehzahl oder die Drehgeschwindigkeit der Rotorwelle. Insbesondere bei netzeinspeisenden Windenergieanlagen ist es notwendig, dass die Rotorwelle auch bei unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten eine konstante Drehzahl aufweist. Unter einem konstanten Parameter oder dem Konstanthalten eines Parameters wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere verstanden, dass der Parameter um höchstens ± 20%, insbesondere höchstens ± 10% schwankt.The kinetic parameter of the rotor shaft is preferably the speed or the speed of rotation of the rotor shaft. In particular in the case of grid-feeding wind energy plants, it is necessary for the rotor shaft to have a constant speed even at different wind speeds. In the context of the present invention, a constant parameter or keeping a parameter constant means in particular that the parameter fluctuates by at most ± 20%, in particular at most ± 10%.

Darunter, dass der kinetische Parameter einem Sollwert entspricht wird insbesondere verstanden, dass er höchstens ± 20%, bevorzugt höchstens ± 10% um den Sollwert schwankt. Diese Schwankungsbreite wird auch als Nennbereich bezeichnet. Der Sollwert ist bei Verwendung der Drehzahl als kinetischem Parameter die Nenn-Drehzahl.The fact that the kinetic parameter corresponds to a target value means in particular that it fluctuates at most ± 20%, preferably at most ± 10%, around the target value. This fluctuation range is also called the nominal range. When using the speed as a kinetic parameter, the setpoint is the nominal speed.

Darunter, dass der Rotor in den Windschatten des Gehäuses gebracht wird, wird insbesondere verstanden, dass der Rotor durch eine Drehung des Gehäuses teilweise, insbesondere auch vollständig in dessen Windschatten gebracht wird. Es ist insbesondere nicht gemeint, dass der Rotor selbst in den Windschatten des Windschattenelements bewegt wird.The fact that the rotor is placed in the slipstream of the housing means in particular that the rotor is partially, in particular completely, brought into its slipstream by rotating the housing. In particular, it is not meant that the rotor itself is moved in the slipstream of the slipstream element.

Der kinetische Parameter entspricht über einen Windgeschwindigkeits-Betriebsbereich und/oder einen Windrichtungs-Betriebsbereich einem Sollparameter. Der Windgeschwindigkeits-Betriebsbereich reicht von einer Nenn-Windgeschwindigkeit bis zu einer Abschalt-Windgeschwindigkeit und ist insbesondere durch die konkrete Ausgestaltung der jeweiligen vertikalen Windenergieanlage determiniert. Vorzugsweise liegt die Nenn-Windgeschwindigkeit im Bereich von 10 m/s bis 16 m/s, insbesondere beträgt sie 12 m/s. Die Abschalt-Windgeschwindigkeit liegt vorzugsweise im Bereich von 20 m/s bis 34 m/s. Darunter, dass die Windgeschwindigkeiten einen bestimmten Wert betragen wird insbesondere verstanden, dass der tatsächliche Wert nicht mehr als ± 20 %, insbesondere nicht mehr als ± 10 % von dem genannten Wert abweicht.The kinetic parameter corresponds to a target parameter over a wind speed operating range and / or a wind direction operating range. The wind speed operating range extends from a nominal wind speed to a shutdown wind speed and is determined in particular by the specific design of the respective vertical wind power plant. The nominal wind speed is preferably in the range from 10 m / s to 16 m / s, in particular it is 12 m / s. The cut-off wind speed is preferably in the range from 20 m / s to 34 m / s. The fact that the wind speeds are a certain value means in particular that the actual value does not deviate from the value mentioned by more than ± 20%, in particular not more than ± 10%.

Ein weiterer Parameter von Windenergieanlagen ist die Anlauf-Windgeschwindigkeit. Dies ist die Windgeschwindigkeit, ab der sich die Rotorwelle infolge des auf den zumindest einen Rotor strömenden Windes zu Drehen beginnt. Diese Anlauf-Windgeschwindigkeit der erfindungsgemäßen vertikalen Windenergieanlage beträgt vorzugsweise 2,5 m/s bis 4,5 m/s. Von der Anlauf-Windgeschwindigkeit bis zur Nenn-Windgeschwindigkeit liegt der sogenannte Drehzahl-variable Bereich. In diesem ist vorzugsweise ein Generator, der von der Windenergieanlage angetrieben wird, von einem Stromnetz getrennt. In einer bevorzugten Ausführungsform bleibt der Generator auch im Drehzahl-variablen Bereich über zumindest einen Frequenzumrichter mit dem Stromnetz verbunden.Another parameter of wind turbines is the starting wind speed. This is the wind speed at which the rotor shaft begins to turn as a result of the wind flowing onto the at least one rotor. This starting wind speed of the vertical wind energy installation according to the invention is preferably 2.5 m / s to 4.5 m / s. The so-called speed variable range lies from the starting wind speed to the nominal wind speed. In this, a generator, which is driven by the wind energy installation, is preferably separated from a power grid. In a preferred embodiment, the generator remains connected to the power grid in the variable-speed range via at least one frequency converter.

Daneben gibt es die Überlebens-Windgeschwindigkeit, ab der der Windenergieanlage, insbesondere trotz bereits erfolgter Abschaltung, strukturelle Schäden infolge der Windeinwirkung drohen. Die Überlebens-Windgeschwindigkeit der erfindungsgemäßen vertikalen Windenergieanlage liegt vorzugsweise im Bereich von 50 m/s bis 70 m/s.In addition, there is the survival wind speed at which the wind turbine, particularly in spite of having already been switched off, is at risk of structural damage as a result of the wind. The survival wind speed of the vertical wind energy installation according to the invention is preferably in the range from 50 m / s to 70 m / s.

Darunter, dass der kinetische Parameter über einen Windrichtungs-Betriebsbereich einem Sollwert entspricht, wird insbesondere verstanden, dass der kinetische Parameter auch bei unterschiedlichen, insbesondere sich ändernden Windrichtungen dem Sollwert entspricht. Dies wird insbesondere über ein Drehen des Gehäuses in Abhängigkeit der Windrichtung realisiert. Vorzugsweise ist die Drehvorrichtung eingerichtet, das Gehäuse automatisch auch oder ausschließlich in Abhängigkeit von der Windrichtung zu drehen. Dies kann auch als Windrichtungsnachführung bezeichnet werden. Der Windrichtungs-Betriebsbereich umfasst insbesondere die Windrichtungen, bei denen die Windenergieanlage betrieben werden kann. Bevorzugt ist die Windenergieanlage bei Wind aus allen Windrichtungen betreibbar. Hierzu ist das Gehäuse vorzugsweise vollständig um die Rotorwelle herum drehbar.The fact that the kinetic parameter corresponds to a target value over a wind direction operating range means in particular that the kinetic parameter corresponds to the target value even in the case of different, in particular changing wind directions. This is achieved in particular by rotating the housing depending on the wind direction. The rotating device is preferably set up, the housing also automatically or exclusively as a function of the wind direction to turn. This can also be called wind direction tracking. The wind direction operating range includes, in particular, the wind directions in which the wind energy installation can be operated. The wind turbine can preferably be operated from all wind directions in the event of wind. For this purpose, the housing can preferably be rotated completely around the rotor shaft.

Mittels des drehbaren Gehäuses ist es möglich, die Fläche des Rotors, die von einem durch die vertikale Windenergieanlage strömenden Wind erfasst wird, einzustellen und vorzugeben. So ist es beispielsweise möglich, einem schwachen Wind eine große oder maximale Angriffsfläche auf den Rotor zu bieten und diese Angriffsfläche bei stärkeren Winden zu verkleinern. Auf diese Weise ist es möglich, die Rotorwellen-Drehzahl auch bei unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten konstant zu halten. Dabei werden beispielsweise größere Windgeschwindigkeiten durch eine entsprechend kleinere Angriffsfläche an dem Rotor ausgeglichen. Ab einer gewissen Windgeschwindigkeit, die insbesondere der Abschalt-Windgeschwindigkeit entspricht, ist es jedoch trotz Verringerns der vom Wind erfassten Fläche des Rotors nicht mehr möglich, die Rotordrehzahl konstant oder in dem Nennbereich zu halten. Dann ist es vorzugsweise mittels des Gehäuses möglich, den Rotor vollständig vom Wind abzuschatten und die Anlage so abzuschalten. Auf diese Weise können Beschädigungen am Rotor und/oder an der Rotorwelle vermieden werden.By means of the rotatable housing, it is possible to set and specify the area of the rotor that is captured by a wind flowing through the vertical wind energy installation. It is possible, for example, to offer a weak or a large or maximum contact surface to the rotor and to reduce this contact surface in stronger winds. In this way it is possible to keep the rotor shaft speed constant even with different wind speeds. For example, larger wind speeds are compensated for by a correspondingly smaller contact surface on the rotor. Above a certain wind speed, which corresponds in particular to the cut-off wind speed, it is no longer possible to keep the rotor speed constant or within the nominal range despite reducing the area of the rotor that is covered by the wind. Then it is preferably possible by means of the housing to completely shade the rotor from the wind and thus to switch off the system. In this way, damage to the rotor and / or to the rotor shaft can be avoided.

Zudem ist es durch die Drehbarkeit des Gehäuses wie bereits beschrieben möglich, bei der vorliegenden vertikalen Windenergieanlage eine Windrichtungsnachführung zu realisieren. Dabei wird das Gehäuse beispielsweise in Abhängigkeit von der Windrichtung gedreht, um eine gewünschte vom Wind erfasste Fläche des Rotors einzustellen. Die Windenergieanlage weist vorzugsweise eine Höhe von zumindest 6 m auf, weiter vorzugsweise von zumindest 20 m, besonders bevorzugt von zumindest 60 m auf. Die Höhe ist vorzugsweise kleiner als 200 m. Der Durchmesser der Windenergieanlage beträgt vorzugsweise bis zu 10%, insbesondere genau 10% der Höhe der vertikalen Windenergieanlage. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weist eine Höhe von 60 m und einen Durchmesser von 10m auf.In addition, the rotatability of the housing, as already described, makes it possible to implement wind direction tracking in the present vertical wind energy installation. For example, the housing is rotated depending on the wind direction in order to set a desired area of the rotor that is covered by the wind. The wind power plant preferably has a height of at least 6 m, more preferably of at least 20 m, particularly preferably of at least 60 m. The height is preferably less than 200 m. The diameter of the wind turbine is preferably up to 10%, in particular exactly 10% of the height of the vertical wind turbine. A preferred embodiment of the invention has a height of 60 m and a diameter of 10 m.

Vorzugsweise weist die vertikale Windenergieanlage Stelzen auf, über die sie mit dem Erdboden verbunden ist. Für die Bestimmung der Höhe der Windenergieanlage wird die Höhe der Stelzen vorzugsweise nicht mit eingerechnet. Die Höhe der Stelzen liegt bevorzugt im Bereich von 2 m bis 15 m, insbesondere beträgt sie 10 m ± 20 %.The vertical wind energy installation preferably has stilts via which it is connected to the ground. The height of the stilts is preferably not included in the determination of the height of the wind turbine. The height of the stilts is preferably in the range from 2 m to 15 m, in particular it is 10 m ± 20%.

Bevorzugt erzielt die erfindungsgemäße vertikale Windenergieanlage im Betrieb bei Nenn-Drehzahl eine Leistungsabgabe von 20 bis 100 kW, vorzugsweise 40 bis 60 kW. Bei einer Windgeschwindigkeit von 12 m/s erzielt die vertikale Windenergieanlage vorzugsweise eine maximale Leistungsabgabe von 300 W pro Quadratmeter winddurchströmte Fläche (W/ m²) ± 20 %, weiter vorzugsweise 300 W/m² ± 10 %, insbesondere genau 300 W/m².The vertical wind turbine according to the invention preferably achieves a power output of 20 to 100 kW, preferably 40 to 60 kW, when operating at the nominal speed. At a wind speed of 12 m / s, the vertical wind turbine preferably achieves a maximum power output of 300 W per square meter of wind-flowed area (W / m ² ) ± 20%, more preferably 300 W / m ² ± 10%, in particular exactly 300 W / m ^2nd

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auch auf vertikale Klein-Windenergieanlagen mit einer Leistungsabgabe bei Nenndrehzahl von 0,5 kW bis 5 kW, insbesondere 1 kW. Eine solche Klein-Windenergieanlage weist beispielsweise eine Höhe von 6 m und einen Durchmesser von 1 m auf.The invention also relates in particular to vertical small wind turbines with a power output at a nominal speed of 0.5 kW to 5 kW, in particular 1 kW. Such a small wind turbine has a height of 6 m and a diameter of 1 m, for example.

Der Rotor und/oder die Rotorwelle bestehen bevorzugt aus einem Metall oder einer Metalllegierung, insbesondere aus Stahl oder Aluminium. In einer alternativen Ausführungsform bestehen der Rotor und/oder die Rotorwelle aus einem Kunststoff, was insbesondere bei Klein-Windenergieanlagen vorteilhaft ist.The rotor and / or the rotor shaft preferably consist of a metal or a metal alloy, in particular of steel or aluminum. In an alternative embodiment, the rotor and / or the rotor shaft are made of a plastic, which is particularly advantageous in small wind turbines.

Vorzugsweise weist das Gehäuse ein zylindersegmentförmiges Windschattenelement auf, in dessen Windschatten der Rotor zumindest teilweise bringbar ist.The housing preferably has a cylindrical windshield element in the wind shadow of which the rotor can be at least partially brought.

Darunter, dass der Rotor zumindest teilweise in den Windschatten des Windschattenelements bringbar ist, wird insbesondere verstanden, dass der Rotor durch eine Drehung des Windschattenelements teilweise, insbesondere auch vollständig in dessen Windschatten gebracht werden kann. Es ist insbesondere nicht gemeint, dass der Rotor selbst in den Windschatten des Windschattenelements bewegt wird.The fact that the rotor can be brought at least partially into the slipstream of the slipstream element means in particular that the rotor can be partly, in particular completely, brought into its slipstream by rotating the slipstream element. In particular, it is not meant that the rotor itself is moved in the slipstream of the slipstream element.

In der einfachsten Ausführungsform der Erfindung wird das Gehäuse vollständig durch das Windschattenelement gebildet. Bevorzugt ist das zylindersegmentförmige Windschattenelement halbzylindersegmentförmig ausgebildet. Unter einem Halbzylinder ist ein längsgeschnittener Zylinder zu verstehen, wobei die Schnittebene durch die Zylinderachse verläuft. Bevorzugt verläuft das Windschattenelement kreiszylindersegmentförmig, also im Querschnitt entlang eines Kreisbogens. Das Windschattenelement wird durch die Drehvorrichtung, insbesondere die Windfahne und/oder den Stellantrieb automatisch bewegt.In the simplest embodiment of the invention, the housing is completely formed by the slipstream element. The cylinder-segment-shaped slipstream element is preferably designed in the form of a semi-cylinder segment. A half-cylinder is to be understood as a longitudinally cut cylinder, the cutting plane running through the cylinder axis. The slipstream element preferably runs in the shape of a circular cylinder segment, that is to say in cross section along an arc of a circle. The slipstream element is automatically moved by the rotating device, in particular the wind vane and / or the actuator.

Bevorzugt weist das Gehäuse ein Windleitelement zum Leiten von Wind auf den Rotor zu auf.The housing preferably has a wind guiding element for guiding wind towards the rotor.

Bei dem Windleitelement handelt es sich vorzugsweise um ein gebogenes Windleitblech. Das Windleitelement ist vorzugsweise konkav in Richtung auf die Rotorwelle ausgebildet. Bevorzugt liegt das Windleitelement dem Windschattenelement radial gegenüber. Das Windleitelement und das Windschattenelement sind vorzugsweise über weitere Gehäusebauteile, beispielsweise einen unteren und/oder oberen Abschlussboden, miteinander verbunden und drehen sich synchron zueinander.The wind deflector is preferably a curved wind deflector. The wind deflector is preferably concave in the direction of the rotor shaft. The wind deflection element preferably lies on the slipstream element radially opposite. The wind guiding element and the wind shadow element are preferably connected to one another via further housing components, for example a lower and / or upper end plate, and rotate synchronously with one another.

Das Windschattenelement und das Windleitelement bilden zumindest eine Windzuleitungsöffnung und zumindest eine Windableitungsöffnung aus. Durch die Windzuleitungsöffnung tritt anströmender Wind in die Windenergieanlage ein und durch die Windableitungsöffnung wieder aus.The slipstream element and the wind deflection element form at least one wind feed opening and at least one wind discharge opening. Inflowing wind enters the wind power installation through the wind feed opening and exits again through the wind discharge opening.

Bevorzugt weist das Gehäuse im Bereich der Windzuleitungsöffnung ein winddurchlässiges Schutzelement auf, beispielsweise ein Gitter oder einen Maschendraht, um insbesondere zu verhindern, dass Gegenstände oder Lebewesen beispielsweise mit dem Wind durch die Windzuleitungsöffnung in die Windenergieanlage eindringen können und dort Schaden nehmen oder verursachen können. Wenn die Windenergieanlage ein fenestriertes Gehäuse mit Gehäuse-Ausnehmungen aufweist, so ist vorzugsweise zumindest ein winddurchlässiges Schutzelement im Bereich der Gehäuseausnehmungen angeordnet.The housing preferably has a wind-permeable protective element in the region of the wind supply opening, for example a grille or a wire mesh, in order in particular to prevent objects or living beings, for example, from entering the wind power installation through the wind supply opening and being able to suffer damage or cause damage there. If the wind energy installation has a fenestrated housing with housing recesses, then at least one wind-permeable protective element is preferably arranged in the region of the housing recesses.

Bevorzugt weist auch die Windableitungsöffnung ein solches winddurchlässiges Schutzelement auf, wodurch auch bei Stillstand der Anlage gewährleistet ist, dass keine Lebewesen oder Gegenstände in die Windenergieanlage eindringen können.The wind discharge opening preferably also has such a wind-permeable protective element, which ensures, even when the installation is at a standstill, that no living organisms or objects can penetrate the wind energy installation.

Bevorzugt sind das Windschattenelement und/oder das Windleitelement versteift und/oder weisen zumindest ein Versteifungselement auf.The slipstream element and / or the wind deflection element are preferably stiffened and / or have at least one stiffening element.

Bevorzugt weist die Drehvorrichtung eine Windfahne auf, die zumindest ein Feder-Dämpfer-Element besitzt.The rotating device preferably has a wind vane which has at least one spring-damper element.

Die Windfahne ist derart an dem Gehäuse, insbesondere an dem Windschattenelement, befestigt, dass ein Anstellwinkel der Windfahne relativ zu dem Gehäuse, insbesondere relativ zum Windschattenelement, veränderbar ist. Bevorzugt ist die Windfahne über ein Gelenk an dem Gehäuse, insbesondere an der Windfahne befestigt.The wind vane is fastened on the housing, in particular on the slipstream element, in such a way that an angle of attack of the wind vane can be changed relative to the housing, in particular relative to the slipstream element. The wind vane is preferably fastened to the housing, in particular to the wind vane, via a joint.

Bevorzugt weist das Windschattenelement einen unteren und/oder einen oberen Abschlussboden auf, an welchem das Feder-Dämpfer-Element bevorzugt befestigt ist. Die Steifigkeits- und Dämpfungseigenschaften des Feder-Dämpfer-Elements sind vorzugsweise vor dessen Inbetriebnahme variabel einstellbar, sodass beispielsweise eine Kennlinie des Feder-Dämpfer-Elements voreinstellbar ist. Hierzu weist das Feder-Dämpfer-Element vorzugsweise Stellelemente zum Justieren der Eigenschaften auf. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass die Kennlinie ausschließlich durch die Wahl von Material und/oder Geometrie des Feder-Dämpfer-Elements eingestellt wird. Die Kennlinie ist beispielsweise die Abhängigkeit der Federkraft von der Windgeschwindigkeit des Windes, der auf die Windfahne wirkt.The slipstream element preferably has a lower and / or an upper end plate, to which the spring-damper element is preferably attached. The stiffness and damping properties of the spring-damper element can preferably be variably adjusted before it is put into operation, so that, for example, a characteristic curve of the spring-damper element can be preset. For this purpose, the spring-damper element preferably has adjusting elements for adjusting the properties. It is possible, but not necessary, that the characteristic curve is set exclusively by the choice of material and / or geometry of the spring-damper element. The characteristic curve is, for example, the dependence of the spring force on the wind speed of the wind that acts on the wind vane.

Vorzugsweise steigt die Federkraft des Feder-Dämpfer-Elements mit steigender Windgeschwindigkeit, sodass Veränderungen des Anstellwinkels bei größeren Windgeschwindigkeiten stärker gedämpft werden. Das Feder-Dämpfer-Element weist vorzugsweise zumindest eine konische Feder auf. Die Kennlinie des Feder-Dämpfer-Elements kann darüber hinaus auch durch die Anlenkungsposition an der Windfahne und/oder am Gehäuse beeinflusst werden. Hierzu ist vorzugsweise eine Mehrzahl an Anlenkungselementen, beispielsweise Ausnehmungen oder Ösen, an dem Gehäuse und/oder der Windfahne angeordnet. Auf diese Weise kann die Anlenkungsposition des Feder-Dämpfer-Elements auch nach der Montage der Windenergieanlage auf einfache Weise geändert werden und so beispielsweise die Kennlinie des Feder-Dämpfer-Elements zu verändern.The spring force of the spring-damper element preferably increases with increasing wind speed, so that changes in the angle of attack are damped more at higher wind speeds. The spring-damper element preferably has at least one conical spring. The characteristic curve of the spring-damper element can also be influenced by the articulation position on the wind vane and / or on the housing. For this purpose, a plurality of articulation elements, for example recesses or eyelets, are preferably arranged on the housing and / or the wind vane. In this way, the articulation position of the spring-damper element can be changed in a simple manner even after the installation of the wind energy installation and thus, for example, change the characteristic curve of the spring-damper element.

Das Feder-Dämpfer-Element ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung passiv ausgebildet, sodass sich die eingestellten Eigenschaften während des Betriebs, also insbesondere die Kennlinie, nicht verändern. Unter einem passiven Feder-Dämpfer-Element wird verstanden, dass keine gespeicherte elektrische oder mechanische Energie aufgewendet wird, um das Feder-Dämpfer-Element zu bewegen.According to one embodiment of the invention, the spring-damper element is designed to be passive, so that the set properties, in particular the characteristic curve, do not change during operation. A passive spring-damper element is understood to mean that no stored electrical or mechanical energy is used to move the spring-damper element.

Ein passives Feder-Dämpfer-Element ist beispielsweise vorteilhaft, wenn die vertikale Windenergieanlage in Regionen eingesetzt wird, in denen keine stationäre Stromversorgung besteht. Dann ist es möglich, über das Feder-Dämpfer-Element und die diesem aufgeprägten Eigenschaften die Drehung des Gehäuses in Abhängigkeit der Windgeschwindigkeit so zu wählen, dass keine aktive Steuerung nötig ist. Hierzu wird beispielsweise das Feder-Dämpfer-Element derart eingestellt, dass bei unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten eine Nenndrehzahl der Rotorwelle eingehalten wird. Unter Einhalten der Nenndrehzahl wird insbesondere verstanden, dass die Nenndrehzahl um nicht mehr als 20 % über- oder unterschritten wird, bevorzugt um nicht mehr als 10 % über- oder unterschritten wird.A passive spring-damper element is advantageous, for example, if the vertical wind turbine is used in regions where there is no stationary power supply. Then it is possible to choose the rotation of the housing depending on the wind speed via the spring-damper element and the properties imprinted on it, so that no active control is necessary. For this purpose, the spring-damper element is set, for example, in such a way that a nominal speed of the rotor shaft is maintained at different wind speeds. Maintaining the nominal speed means in particular that the nominal speed is not exceeded or fallen below by more than 20%, preferably is not exceeded or fallen below by more than 10%.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Windfahne zusätzlich oder anstelle des Feder-Dämpfer-Elements ein aktives Stellelement, beispielsweise einen Linearmotor oder Linearantrieb. Mittels des aktiven Stellelements ist es beispielsweise möglich, den Anstellwinkel der Windfahne relativ zum Windschattenelement aktiv einzustellen und zu bestimmen. Wenn die Windenergieanlage ein aktives Stellelement aufweist, weist die Drehvorrichtung vorzugsweise keinen Azimut-Antrieb auf.In a further embodiment of the present invention, the wind vane has an active adjusting element, for example a linear motor or linear drive, in addition to or instead of the spring-damper element. By means of the active control element it is possible, for example, to actively activate the angle of attack of the wind vane relative to the slipstream element adjust and determine. If the wind turbine has an active control element, the rotating device preferably has no azimuth drive.

Bei einem Linearmotor wird beispielsweise eine Spule im Magnetfeld eines Stators, beispielsweise Permanentmagneten, bewegt. Zum Bremsen und/oder Arretieren der Windfahne bei einem bestimmten Anstellwinkel weist der Linearmotor vorzugsweise eine Brems- und/oder Feststelleinrichtung auf. Die Brems- und/oder Feststellvorrichtung ist vorzugsweise im Basisgehäuse angeordnet.In the case of a linear motor, for example, a coil is moved in the magnetic field of a stator, for example permanent magnets. To brake and / or lock the wind vane at a certain angle of attack, the linear motor preferably has a braking and / or locking device. The braking and / or locking device is preferably arranged in the base housing.

Besonders bevorzugt handelt es sich bei der aktiven Stelleinrichtung um einen Linearantrieb mit einer Trapezgewindespindel. Diese bietet den Vorteil, dass im unbewegten Zustand eine starre Verbindung hergestellt ist und somit insbesondere keine Brems- oder Feststelleinrichtung notwendig ist.The active actuating device is particularly preferably a linear drive with a trapezoidal threaded spindle. This offers the advantage that a rigid connection is established in the unmoved state and thus in particular no braking or locking device is necessary.

Die aktive Stelleinrichtung kann manuell, beispielsweise von einer Leitzentrale aus, gesteuert werden oder aber, was eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist, automatisch in Abhängigkeit zumindest eines Parameters, wie beispielsweise der Drehzahl des Rotors und/oder der Windgeschwindigkeit und/oder der Windrichtung gesteuert werden.The active actuating device can be controlled manually, for example from a control center, or, which is a preferred embodiment of the invention, can be controlled automatically as a function of at least one parameter, such as the speed of the rotor and / or the wind speed and / or the wind direction .

Wenn das Gehäuse den Rotor nicht vollständig gegenüber dem anströmenden Wind abschattet, so strömt der Wind auf der einen Seite der Windenergieanlage auf den Rotor und das vorzugsweise vorhandene Windleitelement auf der radial gegenüberliegenden Seite an dem Gehäuse entlang. Der Rotor und/oder das vorzugsweise vorhandene Windleitelement setzen dem Wind hierbei einen größeren Widerstand entgegen als das übrige Gehäuse, sodass das Gehäuse durch den anströmenden Wind mit einem Drehmoment in Drehrichtung beaufschlagt wird.If the housing does not completely shade the rotor from the inflowing wind, the wind flows on one side of the wind energy installation onto the rotor and the wind deflector, which is preferably present, on the radially opposite side along the housing. The rotor and / or the wind deflector, which is preferably present, provide the wind with a greater resistance than the rest of the housing, so that the inflowing wind acts on the housing with a torque in the direction of rotation.

Die Drehvorrichtung, also insbesondere der Azimut-Antrieb und/oder das Feder-Dämpfer-Element und/oder das aktive Stellelement sind vorzugsweise derart ausgebildet und/oder eingerichtet, dass das Gehäuse erst ab Erreichen der Nenn-Windgeschwindigkeit eine Drehbewegung in Abhängigkeit des zumindest einen Parameters erfährt, damit bis zum Erreichen der Nenn-Windgeschwindigkeit eine maximale Angriffsfläche für den Wind vorliegt. Durch den anströmenden Wind und dessen Einwirkung auf das Gehäuse entsteht wie bereits beschrieben schon vor Erreichen der Nenn-Windgeschwindigkeit ein auf das Gehäuse wirkendes Drehmoment. Die Drehvorrichtung muss diesem Drehmoment folglich bis zum Erreichen der Nenn-Windgeschwindigkeit entgegenwirken, um eine Drehung des Gehäuses bei geringeren Windgeschwindigkeiten zu verbinden. Im Falle des Azimut-Antriebs wird dieser beispielsweise mittels einer Brems- und/oder Feststelleinrichtung gebremst oder blockiert. Im Falle des aktiven Stellelements wird der Anstellwinkel der Windfahne durch Verkürzen oder Verlängern des Abstands zwischen dessen Anlenkungspunkten derart eingestellt und geregelt, dass das Gehäuse keine Drehbewegung erfährt. Das Feder-Dämpfer-Element ist vorzugsweise gegen einen Anschlag vorgespannt, um eine Auslenkung der Windfahne erst ab Erreichen der Nenn-Windgeschwindigkeit zu gestatten.The rotating device, that is to say in particular the azimuth drive and / or the spring-damper element and / or the active adjusting element, are preferably designed and / or set up in such a way that the housing only rotates depending on the at least one when the nominal wind speed is reached Parameters experiences so that there is a maximum area of attack for the wind until the nominal wind speed is reached. As already described, the inflowing wind and its action on the housing create a torque acting on the housing before the nominal wind speed is reached. The rotating device must therefore counteract this torque until the nominal wind speed is reached in order to connect a rotation of the housing at lower wind speeds. In the case of the azimuth drive, this is braked or blocked, for example, by means of a braking and / or locking device. In the case of the active control element, the angle of attack of the wind vane is adjusted and regulated by shortening or lengthening the distance between its articulation points in such a way that the housing does not undergo any rotational movement. The spring-damper element is preferably prestressed against a stop in order to permit deflection of the wind vane only after the nominal wind speed has been reached.

Bevorzugt ist eine Federkraft des zumindest einen Feder-Dämpfer-Elements einstellbar und dem Feder-Dämpfer-Element ist eine Einstellvorrichtung zugeordnet, die eingerichtet ist, die Federkraft in Abhängigkeit der Windgeschwindigkeit automatisch einzustellen.A spring force of the at least one spring-damper element is preferably adjustable and the spring-damper element is assigned an adjusting device which is set up to automatically adjust the spring force as a function of the wind speed.

Bei einem solchen aktiv ansteuerbaren Feder-Dämpfer-Element ist es möglich, dass dem Feder-Dämpfer-Element keine feste Kennlinie aufgeprägt werden muss, sondern die Steifigkeits- und Dämpfungseigenschaften aktiv einstellbar sind. Auf diese Weise kann beispielsweise auf eine Vielzahl von Gegebenheiten wie beispielsweise Windrichtungsänderungen oder Änderungen der Windgeschwindigkeit aktiv reagiert werden. Hierdurch ist eine größere Flexibilität möglich, als mit einem passiven Feder-Dämpfer-Element, dessen Kennlinie im Betrieb festgelegt ist.With such an actively controllable spring-damper element, it is possible that the spring-damper element does not have to be impressed with a fixed characteristic curve, but rather that the stiffness and damping properties can be actively adjusted. In this way, for example, a multitude of circumstances, such as changes in wind direction or changes in wind speed, can be actively reacted to. This allows greater flexibility than with a passive spring-damper element, the characteristic of which is fixed during operation.

Bevorzugt steigt die Federkraft des Feder-Dämpfer-Element mit steigender Windgeschwindigkeit. Besonders bevorzugt steigt sie jedoch erst ab Erreichen eines kinetischen Sollparameters, wie beispielsweise einer Nenn-Drehzahl und/oder der Sollleistung eines angeschlossenen Generators und/oder der Nenn-Windgeschwindigkeit, mit steigender Windgeschwindigkeit an. Die Nenn-Windgeschwindigkeit kann auch als Auslegungs-Windgeschwindigkeit bezeichnet werden.The spring force of the spring-damper element preferably increases with increasing wind speed. However, it particularly preferably only increases with increasing wind speed once a kinetic target parameter, such as a nominal speed and / or the target power of a connected generator and / or the nominal wind speed, has been reached. The nominal wind speed can also be referred to as the design wind speed.

Bevorzugt weist die vertikale Windenergieanlage eine elektronische Steuereinrichtung auf, die eingerichtet ist, automatisch auf die zumindest eine Drehvorrichtung einzuwirken.The vertical wind energy installation preferably has an electronic control device which is set up to act automatically on the at least one rotating device.

Diese Einwirkung kann beispielsweise aktiv in Abhängigkeit des zumindest einen Parameters erfolgen, beispielsweise durch aktives Drehen oder Stoppen einer Drehung des Gehäuses. Darüber hinaus ist es beispielsweise möglich, sofern vorhanden, die Charakteristika des Feder-Dämpfer-Systems aktiv zu verändern oder die Windfahne aktiv zu schwenken und somit den Anstellwinkel relativ zu dem Gehäuse, insbesondere relativ zu dem Windschattenelement, zu verändern.This action can take place, for example, actively as a function of the at least one parameter, for example by actively rotating or stopping rotation of the housing. In addition, it is possible, for example, if present, to actively change the characteristics of the spring-damper system or to actively pivot the wind vane and thus to change the angle of attack relative to the housing, in particular relative to the slipstream element.

Bevorzugt ist die elektronische Steuereinrichtung eingerichtet, automatisch bei Überschreiten einer Nenn-Windgeschwindigkeit und/oder eines kinetischen Soll-Parameters, das Gehäuse zu drehen, um den im Windschatten des Gehäuses liegenden Anteil des Rotors zu vergrößern.The electronic control device is preferably set up, automatically when exceeded a nominal wind speed and / or a kinetic target parameter to rotate the housing in order to increase the proportion of the rotor lying in the slipstream of the housing.

Bei dem kinetischen Sollparameter handelt es sich beispielsweise um die Nenn-Drehzahl oder Nenn-Drehgeschwindigkeit der Rotorwelle.The kinetic target parameter is, for example, the nominal speed or nominal rotational speed of the rotor shaft.

Wie bereits beschrieben, werden Windenergieanlagen üblicherweise mit einer Nenndrehzahl bzw. in einem Nennbereich, beispielsweise Nenndrehzahl ± 20%, insbesondere Nenndrehzahl ±10 % betrieben. Sofern die obere Grenze des Nennbereichs erreicht oder nahezu erreicht wird, wird das Gehäuse automatisch derart gedreht, dass der im Windschatten des Gehäuses liegende Anteil des Rotors vergrößert wird. Somit verringert sich die Angriffsfläche des Windes auf den Rotor und die Drehzahl der Rotorwelle sinkt. Die Drehung des Gehäuses wird beispielsweise in der Position gestoppt, in der die Nenndrehzahl wieder erreicht ist.As already described, wind energy plants are usually operated at a nominal speed or in a nominal range, for example nominal speed ± 20%, in particular nominal speed ± 10%. If the upper limit of the nominal range is reached or almost reached, the housing is automatically rotated in such a way that the proportion of the rotor lying in the slipstream of the housing is increased. This reduces the wind's area of attack on the rotor and the speed of the rotor shaft decreases. The rotation of the housing is stopped, for example, in the position in which the nominal speed is reached again.

Gleiches gilt umgekehrt für den Fall, dass die untere Grenze des Nennbereichs erreicht oder nahezu erreicht wird. Dann wird das Gehäuse entsprechend derart gedreht, dass der im Windschatten des Gehäuses liegende Anteil des Rotors verkleinert wird, sofern dies möglich ist. Hierdurch vergrößert sich die Angriffsfläche des Windes auf den Rotor und die Drehzahl der Rotorwelle steigt. Bei hohen Windgeschwindigkeiten, insbesondere ab Erreichen der Abschalt-Windgeschwindigkeit, kann die Drehzahl auch nicht durch Vergrößern des im Windschatten liegenden Anteils des Rotors derart verringert werden, dass sie wieder der Nenndrehzahl entspricht. Bei solchen starken Winden wird die Windenergieanlage vorzugsweise durch vollständiges Abschatten des Rotors abgeschaltet.The same applies in reverse if the lower limit of the nominal range is reached or almost reached. Then the housing is rotated accordingly in such a way that the portion of the rotor lying in the slipstream of the housing is reduced, if this is possible. As a result, the area of attack of the wind on the rotor increases and the speed of the rotor shaft increases. At high wind speeds, in particular from reaching the cut-off wind speed, the speed cannot be reduced by increasing the proportion of the rotor lying in the slipstream in such a way that it corresponds to the nominal speed again. In such strong winds, the wind turbine is preferably switched off by completely shading the rotor.

Bevorzugt weist die Basis ein Basisgehäuse auf, in dem die Arbeitsmaschine angeordnet ist. Das Basisgehäuse befindet sich vorzugsweise am unteren, also dem Erdboden näheren Ende der vertikalen Windenergieanlage. Bevorzugt ist das Basisgehäuse im betriebsbereiten Zustand mit dem Erdboden direkt oder über Stelzen verbunden. Dies ist vorteilhaft, da die Arbeitsmaschine, beispielsweise ein Generator, nicht in großer Höhe montiert werden muss, sondern möglichst bodennah. Dies erleichtert sowohl die Montage als auch Wartungsarbeiten.The base preferably has a base housing in which the work machine is arranged. The base housing is preferably located at the lower end of the vertical wind turbine, that is, closer to the ground. The base housing is preferably connected to the ground directly or via stilts when ready for operation. This is advantageous since the working machine, for example a generator, does not have to be installed at great heights, but as close to the ground as possible. This simplifies both assembly and maintenance work.

Bevorzugt besteht die vertikale Windenergieanlage aus zumindest zwei Modulen, wobei jedes Modul (a) zumindest einen Rotor aufweist, der an einem Rotorwellenteilstück angeordnet ist, und (b) jeweils ein Gebäudeteilstück aufweist, wobei die Rotorwellenteilstücke miteinander zusammenwirken und die Rotorwelle bilden und die Gehäuseteilstücke miteinander zusammenwirken und das Gehäuse bilden.The vertical wind turbine preferably consists of at least two modules, each module (a) having at least one rotor which is arranged on a rotor shaft section, and (b) each having a building section, the rotor shaft sections interacting with one another and forming the rotor shaft and the housing sections together interact and form the housing.

Vorzugsweise sind diese Module identisch aufgebaut. Zum Errichten einer vertikalen Windenergieanlage werden zumindest zwei Module in Bezug auf das Schwerefeld der Erde aufeinander angeordnet, wobei die Gehäuseteilstücke miteinander zusammenwirken, beispielweise miteinander in Eingriff treten und die Rotorwellenteilstücke miteinander zusammenwirken, beispielsweise miteinander in Eingriff treten oder mechanisch gekoppelt werden, sodass diese sich wie ein Bauteil verhalten. Bevorzugt werden zumindest vier, weiter bevorzugt zumindest sechs, besonders bevorzugt zumindest 10, insbesondere genau zehn Module aufeinander angeordnet. Bevorzugt sind höchstens 30 Module aufeinander angeordnet.These modules are preferably constructed identically. To erect a vertical wind turbine, at least two modules are arranged on top of one another with respect to the gravitational field of the earth, the housing sections interacting with one another, for example engaging with one another, and the rotor shaft sections interacting with one another, for example engaging with one another or being mechanically coupled, so that they act like one another a component behave. At least four, more preferably at least six, particularly preferably at least 10, in particular exactly ten, modules are preferably arranged one on top of the other. A maximum of 30 modules are preferably arranged one on top of the other.

Bevorzugt wird das unterste Modul auf einem Basisbauteil angeordnet, welches die Basis der Windenergieanlage bildet, an der das Gehäuse drehbar gelagert ist.The lowermost module is preferably arranged on a base component which forms the base of the wind energy installation on which the housing is rotatably mounted.

Bevorzugt können die Module auch jeweils einzeln eine eigenständige Windenergieanlage bilden, sofern sie insbesondere mit einem Basisbauteil verbunden sind.The modules can preferably also each individually form an independent wind energy installation, provided that they are connected in particular to a base component.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen lediglich das im montierten Zustand unterste Modul einen unteren Abschlussboden und/oder das im montierten Zustand oberste Modul einen oberen Abschlussboden auf. Die übrigen Module weisen Zwischenböden auf, die vorzugsweise jeweils einen Rahmen, der zu dem Querschnitt des Gehäuses korrespondiert, und eine Aufnahme für die Rotorwelle aufweisen. Der Rahmen und die Aufnahme sind vorzugsweise über eine Mehrzahl von Streben miteinander verbunden. Hierdurch können insbesondere Material und Gewicht eingespart werden.According to a preferred embodiment, only the bottom module in the assembled state has a bottom bottom and / or the top module in the assembled state has an top bottom. The other modules have intermediate floors, each of which preferably has a frame that corresponds to the cross section of the housing and a receptacle for the rotor shaft. The frame and the receptacle are preferably connected to one another via a plurality of struts. This saves material and weight in particular.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer vertikalen Windenergieanlage, wobei die vertikale Windenergieanlage einem Wind ausgesetzt ist, wird zunächst ein kinetischer Parameter der Rotorwelle bestimmt. Bei diesem kinetischen Parameter handelt es sich beispielsweise um die Drehzahl oder die Drehgeschwindigkeit der Rotorachse.In the method according to the invention for operating a vertical wind energy installation, the vertical wind energy installation being exposed to a wind, a kinetic parameter of the rotor shaft is first determined. This kinetic parameter is, for example, the speed or the speed of rotation of the rotor axis.

Anschließend wird der kinetische Parameter mit einem Sollparameter verglichen. Bei diesem Sollparameter handelt es sich beispielsweise um eine Nenndrehzahl der Windenergieanlage.The kinetic parameter is then compared with a target parameter. This target parameter is, for example, a nominal speed of the wind energy installation.

Anschließend wird das Gehäuse derart gedreht, dass ein im Windschatten des Gehäuses liegender Anteil des Rotors verändert wird, bis der kinetische Parameter mit dem Sollwert übereinstimmt. Unter Übereinstimmen wird insbesondere verstanden, dass der kinetische Parameter nicht mehr als ±20%, insbesondere nicht mehr als ±10% von dem Sollparameter abweicht.The housing is then rotated in such a way that a portion of the rotor lying in the slipstream of the housing is changed until the kinetic parameter matches the setpoint. Agreement is understood in particular to mean that the kinetic parameter does not deviate from the target parameter by more than ± 20%, in particular not more than ± 10%.

Alternativ oder zusätzlich werden andere Parameter, wie beispielsweise die Windgeschwindigkeit bestimmt und die Drehung des Gehäuses erfolgt zumindest teilwiese oder vollständig in Abhängigkeit von diesen Parametern. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, ab Erreichen einer bestimmten Abschalt-Windgeschwindigkeit den Rotor vollständig abzuschatten und die Windenergieanlage so abzuschalten. Alternatively or additionally, other parameters, such as the wind speed, are determined and the housing is rotated at least partially or completely as a function of these parameters. In this way, it is possible, for example, to completely shade the rotor once a certain shutdown wind speed has been reached, and to shut down the wind energy installation in this way.

Bevorzugt ist der kinetische Parameter die Drehzahl der Rotorwelle, wobei die Rotorwelle bei einer Nenn-Windgeschwindigkeit ihre Nenn-Drehzahl aufweist, wobei das Gehäuse bei einer Überschreitung der Nenn-Windgeschwindigkeit derart gedreht wird, dass der im Windschatten des Gehäuses liegende Anteil des Rotors monoton in Abhängigkeit von der Überschreitung vergrößert wird.The kinetic parameter is preferably the rotational speed of the rotor shaft, the rotor shaft having its nominal rotational speed at a nominal wind speed, the housing being rotated when the nominal wind speed is exceeded such that the portion of the rotor lying in the slipstream of the housing is monotonously in Dependence on the overshoot is increased.

Dies erfolgt jedoch vorzugsweise nur bis zum Erreichen der Abschalt-Windgeschwindigkeit. Dann wird der Rotor bevorzugt vollständig abgeschattet und die Windenergieanlage damit abgeschaltet.However, this is preferably only done until the shutdown wind speed is reached. The rotor is then preferably completely shaded and the wind energy installation is thus switched off.

Alternativ ist der kinetische Parameter die Momentanleistung eines von der Rotorwelle angetriebenen Generators.Alternatively, the kinetic parameter is the instantaneous power of a generator driven by the rotor shaft.

Das Gehäuse und der Rotor können in den äußeren Abmessungen im Durchmesser über 2 m und in der Höhe über 60 m gebaut werden. Die Höhe kann durch eine Übereinander - Anordnung von Modulen erreicht werden. Im Durchmesser ist eine Längsteilbarkeit des - Gehäuses und des Rotors zum einfacheren Transport vorgesehen. Hierdurch kann die Transportbreite reduziert werden, wodurch kostenintensive Sondertransporte auf der Straße, der Schiene oder Schiff vermieden werden. Die Gehäuse- und Rotorabschnitte werden dann vorzugsweise mit Laschen verbunden. Die Montage erfolgt am Aufstellort.The outer dimensions of the housing and the rotor can be over 2 m in diameter and over 60 m in height. The height can be achieved by stacking modules. The diameter of the housing and the rotor can be divided lengthways for easier transport. This allows the transport width to be reduced, thereby avoiding costly special transports by road, rail or ship. The housing and rotor sections are then preferably connected with tabs. Installation takes place at the installation site.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen

1 eine schematische Perspektivdarstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 eine Draufsicht auf die Ausführungsform gemäß 1,
3 eine schematische Perspektivdarstellung einer Weiterbildung der Ausführungsformen gemäß den 1 und 2,
4 eine Draufsicht auf die Ausführungsform gemäß 3 in einer ersten Position,
5 eine Draufsicht auf die Ausführungsform gemäß 3 in einer zweiten Position,
6 eine schematische Perspektivdarstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
7 eine schematische Darstellung von drei Windenergieanlagen mit unterschiedlich stark gedrehten Gehäusen,
8 eine Perspektivdarstellung eines Windparks mit vier vertikalen Windenergieanlagen, und
9 unterschiedliche Kennlinien in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit.
10 eine Ausführungsform mit Längsteilung

The invention is explained in more detail below with reference to the attached figures. Show it

1 2 shows a schematic perspective illustration of an embodiment of the present invention,
2nd a plan view of the embodiment according to 1 ,
3rd is a schematic perspective view of a development of the embodiments according to the 1 and 2nd ,
4th a plan view of the embodiment according to 3rd in a first position
5 a plan view of the embodiment according to 3rd in a second position,
6 2 shows a schematic perspective illustration of a further embodiment of the present invention,
7 1 shows a schematic representation of three wind energy plants with differently rotated housings,
8th a perspective view of a wind farm with four vertical wind turbines, and
9 different characteristics depending on the wind speed.
10th an embodiment with longitudinal division

1 zeigt die schematische Perspektivansicht einer vertikalen Windenergieanlage 2, die einen Rotor 4 aufweist, der an einer Rotorwelle 6 gelagert ist. Die Rotorwelle 6 ist drehbar innerhalb eines Gehäuses 10 gelagert, welches die Rotorwelle 6 teilumfänglich umgibt. Die Rotorwelle 6 ist funktionell mit einer angedeuteten Arbeitsmaschine 8 verbunden und treibt diese an. Bei der Arbeitsmaschine 8 handelt es sich vorzugsweise um einen Generator. Die Arbeitsmaschine 8 kann separat zu der Windenergieanlage 2 ausgebildet sein, vorzugsweise ist sie jedoch Teil der Windenergieanlage 2. 1 shows the schematic perspective view of a vertical wind turbine 2nd who have a rotor 4th has on a rotor shaft 6 is stored. The rotor shaft 6 is rotatable within a housing 10th which the rotor shaft 6 partially surrounds. The rotor shaft 6 is functional with an implied work machine 8th connected and drives them. At the work machine 8th it is preferably a generator. The work machine 8th can be separate from the wind turbine 2nd be formed, but it is preferably part of the wind turbine 2nd .

Das Gehäuse 10 weist ein halbzylindersegmentförmiges Windschattenelement 12 sowie ein konkaves Windleitelement 14 auf. Das Windleitelement 14 ist konkav in Richtung auf die Rotorwelle 6 ausgebildet. Das Gehäuse 10 weist zudem einen unteren Abschlussboden 16 und einen oberen Abschlussboden 18 auf, der obere Abschlussboden 18 ist in 1 nach Art einer Explosionsdarstellung dargestellt. Er weist eine Ausnehmung 28 auf, durch die die Rotorwelle 6 in der vorliegenden Ausführungsform im zusammengesetzten Zustand zumindest teilweise hindurchragt. Auf diese Weise ist es möglich, beispielsweise im Rahmen eines modularen Aufbaus, in 1 nicht dargestellte Module 52 auf der dargestellten Ausführungsform anzuordnen und die Windenergieanlage 2 so zu vergrößern.The housing 10th has a semi-cylindrical segmented slipstream element 12th and a concave wind deflector 14 on. The wind control element 14 is concave towards the rotor shaft 6 educated. The housing 10th also has a lower bottom 16 and an upper bottom 18th on, the top closing floor 18th is in 1 represented in the manner of an exploded view. It has a recess 28 through which the rotor shaft 6 in the present embodiment protrudes at least partially in the assembled state. In this way it is possible, for example in the context of a modular structure, in 1 modules not shown 52 to arrange on the illustrated embodiment and the wind turbine 2nd so enlarge.

Das Windschattenelement 12 und das Windleitelement 14 bilden eine, der Übersichtlichkeit in 1 nicht bezeichnete, Windzuleitungsöffnung 19 sowie eine ebenfalls nicht bezeichnete Windableitungsöffnung 21 für den angedeuteten Wind W aus.The slipstream element 12th and the wind control element 14 form one, the clarity in 1 unsigned, wind inlet opening 19th as well as a wind discharge opening, also not designated 21 for the indicated wind W out.

Das Gehäuse 10 ist drehbar an einer Basis 20 gelagert. Die Basis 20 weist dazu ein Basis-Gegenlager 22 auf, welches vorliegend flanschartig ausgebildet ist. Das Gehäuse 10 ist relativ zu dem Basis-Gegenlager 22 vorzugsweise mittels einer Kugel- oder Wälzlagerung drehbar gelagert.The housing 10th is rotatable on a base 20th stored. The base 20th has a base counter bearing 22 on which is flange-shaped in the present case. The housing 10th is relative to the base counter bearing 22 preferably rotatably supported by means of a ball or roller bearing.

Die vertikalen Windenergieanlage 2 weist zudem eine in 1 angedeutete elektronische Steuereinrichtung 23 auf. Diese kann Bestandteil der vertikalen Windenergieanlage 2, beispielsweise der Basis 20 sein, oder Teil einer Steuerzentrale. Die Steuereinrichtung 23 ist eingerichtet, das Gehäuse 10 in Abhängigkeit zumindest eines Parameters zu drehen.
Hierzu weist die vertikalen Windenergieanlage 2 und/oder die elektronische Steuereinrichtung 23 vorzugsweise zumindest einen Sensor zum Erfassen oder Ermitteln des zumindest einen Parameters auf.The vertical wind turbine 2nd also has an in 1 indicated electronic Control device 23 on. This can be part of the vertical wind turbine 2nd , for example the base 20th be or part of a control center. The control device 23 is set up the housing 10th depending on at least one parameter.
The vertical wind turbine points to this 2nd and / or the electronic control device 23 preferably at least one sensor for detecting or determining the at least one parameter.

Die vertikalen Windenergieanlage 2 weist zum Drehen des Gehäuses 10 relativ zu der Basis 20 eine Drehvorrichtung 24 auf, die vorliegend als Azimutantrieb 26 ausgebildet ist. Der Azimutantrieb 26 besteht aus einem Innenzahnkranz, der an dem Gehäuse 10 angeordnet ist, sowie einem Ritzel, welches an der Basis 20 angeordnet ist.The vertical wind turbine 2nd points to rotating the housing 10th relative to the base 20th a rotating device 24th on, in the present case as an azimuth drive 26 is trained. The azimuth drive 26 consists of an internal ring gear attached to the housing 10th is arranged, and a pinion, which at the base 20th is arranged.

In 2 ist eine Draufsicht auf die in 1 dargestellte vertikalen Windenergieanlage 2 ohne oberen Abschlussboden18 dargestellt. Es ist zu erkennen, dass das Windschattenelement 12 und das Windleitelement 14 eine Windzuleitungsöffnung 19 und eine Windableitungsöffnung 21 für den Wind W ausbilden. In der in 2 dargestellten Stellung des Gehäuses 10 ist die Angriffsfläche, die der Rotor 4 dem Wind W bietet, maximal. Mit anderen Worten ist die vom Wind W durchströmte Fläche der vertikalen Windenergieanlage 2, die senkrecht zum Wind W verläuft, maximal groß.In 2nd is a top view of the in 1 shown vertical wind turbine 2nd shown without the top end plate18. It can be seen that the slipstream element 12th and the wind control element 14 a wind inlet opening 19th and a wind vent 21 for the wind W form. In the in 2nd shown position of the housing 10th is the target area that the rotor 4th the wind W offers, maximum. In other words, it's from the wind W Flow area of the vertical wind turbine 2nd that are perpendicular to the wind W runs, maximum size.

Vorliegend ist zu erkennen, dass der Rotor 4 an der Rotorwelle 6 gelagert ist und sechs Flügel 30 aufweist, die an ihren von der Rotorwelle 6 abgewandten Enden jeweils eine Schaufel 32 aufweisen. Die Schaufeln 32 weisen einen halbkreisförmigen Querschnitt auf und sind derart orientiert, dass sie dann, wenn sich der Flügel 30 im vom Wind durchströmten Bereich und senkrecht zum Wind befindet, konvex auf den Wind zu ausgebildet sind. 2 ist weiterhin zu entnehmen, dass die Flügel 30 unterschiedlich lang sind, so sind drei der sechs Flügel länger ausgebildet als die anderen drei Flügel. Die Anordnung ist dabei alternierend gewählt. Hierdurch ist es möglich, in der vollständigen vom Wind durchströmten Fläche den Wind W einzufangen und auch das Verhalten des Rotors bei stärker abschattenden Positionen des Gehäuses 10 zu beeinflussen.In the present case it can be seen that the rotor 4th on the rotor shaft 6 is stored and six wings 30th has at their by the rotor shaft 6 opposite ends each have a shovel 32 exhibit. The shovels 32 have a semicircular cross section and are oriented such that when the wing 30th located in the area through which the wind flows and perpendicular to the wind, are convex towards the wind. 2nd it can also be seen that the wing 30th are of different lengths, three of the six wings are longer than the other three wings. The arrangement is selected alternately. This makes it possible for the wind to flow in the entire area through which the wind flows W capture and also the behavior of the rotor in more shading positions of the housing 10th to influence.

In 2 ist zu erkennen, dass in der dort dargestellten Position der Rotor 4 durch das Windschattenelement 12 zur Hälfte abgeschattet ist.In 2nd it can be seen that in the position shown there the rotor 4th through the slipstream element 12th is half shadowed.

3 zeigt eine Weiterbildung der Ausführungsform aus den 1 und 2, in der die vertikalen Windenergieanlage 2 eine Windfahne 34 aufweist. Diese ist gelenkig an dem Gehäuse 10, vorliegend an dem Windschattenelement 12 des Gehäuses 10, befestigt. Daneben besitzt die Windfahne 34 zwei Feder-Dämpfer-Elemente 38, welche einerseits an der Windfahne 34 und andererseits an dem Gehäuse 10 angelenkt sind. Sofern die Windfahne 34 infolge auf sie auftreffenden Windes W relativ zu dem Gehäuse verschwenkt wird, so wird das Gehäuse 10 infolge des auf die Windfahne 34 einwirkenden Windes W gedreht und so beispielsweise die Windenergieanlage 2 dem Wind W nachgeführt. 3rd shows a development of the embodiment of the 1 and 2nd in which the vertical wind turbine 2nd a wind vane 34 having. This is articulated on the housing 10th , in the present case on the slipstream element 12th of the housing 10th , attached. In addition, the wind vane has 34 two spring-damper elements 38 which on the one hand on the wind vane 34 and on the other hand on the housing 10th are articulated. Unless the wind vane 34 as a result of the wind hitting them W is pivoted relative to the housing, so the housing 10th as a result of on the wind vane 34 wind W rotated and so, for example, the wind turbine 2nd the wind W updated.

In einer alternativen Ausgestaltung sind die Feder-Dämpfer-Elemente 38 durch aktive Stelleinrichtungen ersetzt. Mittels dieser ist es vorzugsweise möglich, die Windfahne 34 aktiv gegenüber dem Gehäuse 10, vorliegend dem Windschattenelement 12, zu verschwenken und damit den Anstellwinkel der Windfahne 34 relativ zu dem Gehäuse 10, vorliegend dem Windschattenelement 12 des Gehäuses 10 zu verändern. Bei der Stelleinrichtung handelt es sich vorzugsweise um einen Linearmotor oder um einen Linearantrieb.In an alternative embodiment, the spring-damper elements 38 replaced by active actuators. By means of this it is preferably possible to remove the wind vane 34 active towards the housing 10th , in the present case the slipstream element 12th to pivot and thus the angle of attack of the wind vane 34 relative to the housing 10th , in the present case the slipstream element 12th of the housing 10th to change. The actuating device is preferably a linear motor or a linear drive.

4 zeigt eine Draufsicht auf die Ausführungsform gemäß 3 ohne oberen Abschlussboden 18. Es ist zu erkennen, dass die Windfahne 34 über das Gelenk 36 gelenkig an dem Windschattenelement 12 befestigt ist. Das Feder-Dämpfer-Element 38 ist über einen Windfahnen-Anlenkungspunkt 40 und einen Gehäuse-Anlenkungspunkt 42 jeweils mit der Windfahne 34 und dem Gehäuse 10 verbunden. Vorliegend befindet sich der Gehäuse-Anlenkungspunkt 42 an dem Windleitelement 14. 4th shows a top view of the embodiment according to 3rd without top bottom 18th . It can be seen that the wind vane 34 about the joint 36 articulated on the slipstream element 12th is attached. The spring damper element 38 is about a wind vane articulation point 40 and a housing pivot point 42 each with the wind vane 34 and the housing 10th connected. The housing pivot point is located here 42 on the wind control element 14 .

In der in 4 dargestellten Situation strömt der Wind W parallel zu der Windfahne 34, wobei die Windgeschwindigkeit vorliegend nicht ausreicht, um die Windfahne aus ihrer dargestellten Position gegen das Feder-Dämpfer-Element 38 auszulenken, sodass das Gehäuse 10 in der dargestellten Position keine durch die Windfahne 34 vermittelte Drehbewegung erfährt.In the in 4th shown situation, the wind flows W parallel to the wind vane 34 , wherein the wind speed in the present case is not sufficient to move the wind vane from its illustrated position against the spring-damper element 38 deflect so that the housing 10th in the position shown none by the wind vane 34 mediated rotational movement experienced.

5 zeigt die Ausführungsform aus den 3 und 4 ohne oberen Abschlussboden, wobei es sich bei dem Wind W um einen Sturm handelt. Infolge der höheren Windgeschwindigkeit ist das Gehäuse 10 im Vergleich zu 4 gedreht, sodass der Rotor 4 größtenteils im Windschatten des Windschattenelements 12 befindet. 5 shows the embodiment of the 3rd and 4th without top bottom, which is the wind W is a storm. Due to the higher wind speed the housing is 10th compared to 4th rotated so that the rotor 4th mostly in the slipstream of the slipstream element 12th located.

Die Windfahne 34 ist um das Gelenk 36 ausgelenkt und in dem dargestellten Zustand parallel zu dem Wind W ausgerichtet. Durch die Drehung des Gehäuses ist der Abstand zwischen dem Gehäuse-Anlenkungspunkt 42 und dem Windfahnen-Anlenkungspunkt 40 gegenüber 4 verringert, sodass die Feder des Feder-Dämpfer-Elements im Vergleich zu der in 4 dargestellten Position komprimiert ist.The wind vane 34 is around the joint 36 deflected and in the state shown parallel to the wind W aligned. The distance between the housing pivot point is due to the rotation of the housing 42 and the wind vane pivot point 40 across from 4th reduced so that the spring of the spring-damper element compared to that in 4th position shown is compressed.

6 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der das Gehäuse 10 kein Windleitelement 14 aufweist. Die Windenergieanlage 2 ist über Stelzen 48 mit dem Erdboden verbunden. Das Gehäuse ist an einer Basis 20 gelagert, welche ein Basisgehäuse 46 aufweist, in dem vorzugsweise eine nicht dargestellte Arbeitsmaschine 8 angeordnet ist. 6 shows an embodiment of the present invention in which the housing 10th no wind deflector 14 having. The wind turbine 2nd is over stilts 48 connected to the ground. The case is on a base 20th stored which is a basic housing 46 has, in which preferably a work machine, not shown 8th is arranged.

Das Gehäuse 10 ist fenestriert und weist eine Mehrzahl an Gehäuseausnehmungen 47 auf, durch die der Wind W auf den innerhalb des Gehäuses 10 angedeuteten Rotor 4 strömen und auch wieder aus dem Gehäuse 10 ausströmen kann. Das Gehäuse 10 weist entsprechend horizontale Bereiche 49 auf, in denen das Gehäuse die Rotorwelle 6 vollumfänglich umgibt. Durch diese Ausführung weist das Gehäuse 10 in sich eine erhöhte Stabilität auf, sodass diese Ausführungsform beispielsweise in besonders sturmreichen Regionen bevorzugt einsetzbar ist.The housing 10th is fenestrated and has a plurality of housing recesses 47 through which the wind W on the inside of the case 10th indicated rotor 4th flow and also out of the housing 10th can flow out. The housing 10th has horizontal areas accordingly 49 in which the housing contains the rotor shaft 6 completely surrounds. Due to this design, the housing 10th increased stability in itself, so that this embodiment can preferably be used, for example, in particularly stormy regions.

In 7 sind drei Windenergieanlagen 2 abgebildet, die aber nur dieselbe Windenergieanlage 2 mit unterschiedlichen Positionen des Gehäuses 10 darstellen. Die Windenergieanlage 2 ist über Stelzen 48 mit dem Erdboden verbunden. In der dargestellten Ausführungsform der vertikalen Windenergieanlage 2 weist die Basis 20 ein Basisgehäuse 46, in welchem vorzugsweise eine nicht dargestellte Arbeitsmaschine 8 angeordnet ist.In 7 are three wind turbines 2nd shown, but only the same wind turbine 2nd with different positions of the housing 10th represent. The wind turbine 2nd is about stilts 48 connected to the ground. In the illustrated embodiment of the vertical wind turbine 2nd points the base 20th a base case 46 , in which preferably a work machine, not shown 8th is arranged.

Bei den unterschiedlichen Positionen des Gehäuses handelt sich Positionen, wie sie nach Drehen des Gehäuses 10 um unterschiedliche Wegstrecken erreichbar sind. Die vom Wind W durchströme Fläche 44 ist in 7 angedeutet und in der rechten Darstellung am größten und wird von rechts nach links infolge der Drehung des Gehäuses 10 kleiner. Auf diese Weise ist es möglich, die Menge des durch die vertikalen Windenergieanlage 2 strömenden Windes W zu regulieren und so Einfluss auf die Drehzahl der Rotorwelle 6 zu nehmen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, um die Windenergieanlage 2 auch bei unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten und/oder Windrichtungen mit einer Nenndrehzahl der Rotorwelle 6 zu betreiben.
8 zeigt einen Windpark 50 mit vier vertikalen Windenergieanlagen 2. Die vertikalen Windenergieanlagen 2 sind modular aufgebaut, wobei jeweils vier Module 54 übereinander angeordnet sind und das jeweils unterste Modul auf einem Basisbauteil 56, das ein Basisgehäuse 46 aufweist, gelagert ist.The different positions of the housing are positions such as those after turning the housing 10th to be reached by different routes. The wind W flow through area 44 is in 7 indicated and largest in the right representation and is from right to left due to the rotation of the housing 10th smaller. In this way it is possible to control the amount of wind energy generated by the vertical 2nd flowing wind W to regulate and thus influence the speed of the rotor shaft 6 to take. This is particularly advantageous to the wind turbine 2nd even with different wind speeds and / or wind directions with a nominal speed of the rotor shaft 6 to operate.
8th shows a wind farm 50 with four vertical wind turbines 2nd . The vertical wind turbines 2nd are modular, with four modules each 54 are arranged one above the other and the bottom module on a base component 56 which is a basic case 46 has, is stored.

Es ist zu erkennen, dass jedes Modul 52 jeweils ein Gehäuseteilstück 54 aufweist, wobei die Gehäuseteilstücke 54 jeweils zusammenwirken und ein Gehäuse 10 bilden. Dasselbe für die nicht dargestellten Rotorwellenteilstücke, die ebenfalls zusammenwirken und die Rotorwelle 6 bilden.It can be seen that every module 52 one housing section each 54 has, the housing sections 54 each cooperate and a housing 10th form. The same for the rotor shaft sections, not shown, which also interact and the rotor shaft 6 form.

Die vertikalen Windenergieanlagen 2 des Windparks 50 sind bevorzugt zumindest 20 m, weiter bevorzugt zumindest 40 m, besonders bevorzugt zumindest 60 m hoch, gerechnet vom Boden.The vertical wind turbines 2nd of the wind farm 50 are preferably at least 20 m, more preferably at least 40 m, particularly preferably at least 60 m high, calculated from the ground.

9 zeigt vier Kennlinien einer Ausführungsform der vertikalen Windenergieanlage 2. In Kennlinie a) ist die Generatorleistung eines von der Rotorwelle 6 angetriebenen Generators in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit dargestellt. Die Kennlinien sollen jedoch nur schematische Verläufe darstellen, und sind nicht maßstabsgetreu. 9 shows four characteristics of an embodiment of the vertical wind turbine 2nd . In characteristic curve a), the generator power is one of the rotor shaft 6 driven generator shown depending on the wind speed. However, the characteristic curves are only intended to represent schematic curves and are not to scale.

Es ist zu erkennen, dass bis sich die Rotorwelle 6 bis zum Erreichen einer unteren Grenz-Windgeschwindigkeit nicht dreht und der Generator damit keine Leistung abgibt. Mit weiter ansteigender Windgeschwindigkeit steigt die Generatorleistung vorliegend exponentiell an und erreicht ab einer Nenn-Windgeschwindigkeit ein Plateau. Die Nenn-Windgeschwindigkeit wird durch die linke der beiden senkrechten Linien angedeutet.It can be seen that until the rotor shaft 6 does not turn until a lower limit wind speed is reached and the generator therefore does not deliver any power. As the wind speed continues to increase, the generator power increases exponentially and reaches a plateau from a nominal wind speed. The nominal wind speed is indicated by the left of the two vertical lines.

Ab einem gewissen Punkt wird die Abschalt-Windgeschwindigkeit erreicht. Diese ist mit der rechten senkrechten Linie angedeutet. Bei Erreichen der Abschalt-Windgeschwindigkeit wird die Anlage abgeschaltet.At some point the shutdown wind speed is reached. This is indicated with the right vertical line. The system is switched off when the shutdown wind speed is reached.

In Kennlinie b) ist die Drehzahl der Rotorwelle 6 in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit dargestellt. Entsprechend der Ausführung zu a) dreht sich die Rotorwelle 6 bis zum Erreichen einer unteren Grenz-Windgeschwindigkeit nicht. Anschließend steigt sie bis zum Erreichen der Nennwindgeschwindigkeit degressiv an. Analog zu a) wird die Drehzahl anschließend bei steigender Windgeschwindigkeit auf einem Plateau gehalten. Bei Erreichen der Abschalt-Windgeschwindigkeit erfolgt wie bereits beschrieben die Abschaltung.The speed of the rotor shaft is in characteristic curve b) 6 shown depending on the wind speed. The rotor shaft rotates in accordance with the design of a) 6 until a lower limit wind speed is reached. Then it increases degressively until the nominal wind speed is reached. Analogous to a), the speed is then kept on a plateau with increasing wind speed. When the shutdown wind speed is reached, the shutdown takes place as already described.

Um ab Erreichen der Nennwindgeschwindigkeit Drehzahl und/oder Generatorleistung konstant halten zu können, wird die winddurchströmte Fläche 44 ab Erreichen der Nennwindgeschwindigkeit mit steigender Windgeschwindigkeit verringert. Dies erfolgt, um die ansonsten mit der Windgeschwindigkeit steigende Generatorleistung und/oder Drehzahl zu verringern und so konstant zu halten. Dies ist insbesondere daher wichtig, da Windenergieanlagen im Bereich einer Nenndrehzahl und/oder einer Nennleistung betrieben werden sollen und teilweise sogar müssen.In order to be able to keep the speed and / or generator power constant after reaching the nominal wind speed, the area through which the wind flows is determined 44 reduced from the nominal wind speed with increasing wind speed. This is done in order to reduce the generator power and / or speed, which otherwise increases with the wind speed, and thus to keep it constant. This is particularly important because wind turbines are to be operated in the range of a nominal speed and / or a nominal power and sometimes even have to.

Die Reduzierung der winddurchströmten Fläche ist jedoch begrenzt, da ab einem gewissen Zeitpunkt eine vollständige Abschattung des Rotors 4 erfolgt und die Anlage somit abgeschaltet wird.The reduction of the area through which the wind flows is limited, however, since the rotor is completely shaded from a certain point in time 4th takes place and the system is thus switched off.

Kennlinie d) zeigt die Abhängigkeit der Federkraft eines vorhandenen Feder-Dämpfer-Elements 38 von der Windgeschwindigkeit. Das Feder-Dämpfer-Element ist so abgestimmt, dass bis zum Erreichen der Nenn-Windgeschwindigkeit keine Drehung des Gehäuses stattfindet und somit keine Änderung der Federkraft eintritt. Mit Erreichen der Nennwindgeschwindigkeit steigt die Federkraft des Feder-Dämpfer-Elements 38 linear an. Dies führt zu einer stärkeren Drehung des Gehäuses 10, wobei sich der Abstand zwischen dem Windfahnen-Anlenkungspunkt und dem Gehäuse-Anlenkungspunkt verringert.Characteristic curve d) shows the dependence of the spring force of an existing spring damper element 38 from the wind speed. The spring-damper element is designed so that there is no rotation of the housing and therefore no change until the nominal wind speed is reached the spring force occurs. When the nominal wind speed is reached, the spring force of the spring-damper element increases 38 linear on. This leads to a stronger rotation of the housing 10th , whereby the distance between the wind vane articulation point and the housing articulation point decreases.

Bevorzugt werden die minimale winddurchströmte Fläche und die maximale Federkraft bei der Abschalt-Geschwindigkeit, also der rechten senkrechten Linie in den Kennlinien c) und d) erreicht. Da dies in der Praxis jedoch häufig nicht der Fall ist, ist dies in den Kennlinien c) und d) anders dargestellt.The minimum wind-flow area and the maximum spring force at the cut-off speed, that is to say the right vertical line in the characteristic curves c) and d), are preferably achieved. Since this is often not the case in practice, this is shown differently in the characteristic curves c) and d).

Über die Kennlinie von Federkraft zu Windgeschwindigkeit lässt sich das Verhalten der vertikalen Windenergieanlage 2 bei unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten einstellen. Dies kann beispielsweise ausgenutzt werden, wenn eine Windenergieanlage vollständig passiv betrieben werden soll, also keine aktive Steuerung der Drehung des Gehäuses 10 möglich oder gewollt ist.The behavior of the vertical wind turbine can be determined using the characteristic curve from spring force to wind speed 2nd adjust at different wind speeds. This can be used, for example, if a wind energy installation is to be operated completely passively, that is to say no active control of the rotation of the housing 10th is possible or wanted.

10 zeigt eine Ausführungsform mit Längsteilung. Das Gehäuse 10 und der Rotor 4 sind um eine Mittelebene in 2 Segmenten aufgebaut. Die Segmente werden vorzugsweise mit Laschen 60 verbunden. Die Montage erfolgt am Aufstellort. 10th shows an embodiment with longitudinal division. The housing 10th and the rotor 4th are built around a middle level in 2 segments. The segments are preferably with tabs 60 connected. Installation takes place at the installation site.

BezugszeichenlisteReference list

22nd: Vertikale WindenergieanlageVertical wind turbine
44th: Rotorrotor
66: RotorwelleRotor shaft
88th: Arbeitsmaschine Work machine
1010th: Gehäusecasing
1212th: WindschattenelementSlipstream element
1414: WindleitelementWind deflector
1616: Unterer AbschlussbodenLower bottom
1818th: Oberer AbschlussbodenUpper bottom
1919th: Windzuleitungsöffnung Wind inlet opening
2020th: BasisBase
2121: WindableitungsöffnungWind discharge opening
2222: Basis-GegenlagerBase counter bearing
2323: Elektronische SteuereinrichtungElectronic control device
2424th: DrehvorrichtungRotating device
2626: AzimutantriebAzimuth drive
2828: Ausnehmung Recess
3030th: Flügelwing
3232: Schaufelshovel
3434: WindfahneWind vane
3636: Gelenkjoint
3838: Feder-Dämpfer-Element Spring damper element
4040: Windfahnen-AnlenkungspunktWind vane articulation point
4242: Gehäuse-AnlenkungspunktHousing pivot point
4444: Winddurchströmte FlächeWind-flowed area
4646: BasisgehäuseBasic housing
4747: GehäuseausnehmungHousing recess
4848: StelzenStilts

4949: Horizontaler Bereich Horizontal area
5050: WindparkWind farm
5252: Modulmodule
5454: GehäuseteilstückHousing section
5656: Basisbauteil Basic component
DD: DrehrichtungDirection of rotation
WW: Windwind

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

AT 103819 B [0008]
DE 495518 A [0008]
US 1835018 [0009]
DE 2952657 A1 [0010]
DE 2405767 A1 [0011]

Claims

Vertical wind turbine (2), with (a) at least one rotor (4) for driving a work machine (8), which is arranged on a rotatably mounted rotor shaft (6), and (b) a housing (10), which holds the rotor shaft ( 6) and at least partially surrounds the rotor (4) and is rotatably mounted on a base (20) relative to the rotor shaft (6), characterized by (c) at least one rotating device (24) which is set up to remove the housing (10) to rotate automatically as a function of at least one parameter and to bring the rotor (4) into a slipstream of the housing (10) in such a way that a kinetic parameter of the rotor shaft (6) over a wind speed operating range and / or a wind direction operating range is a setpoint corresponds.

Vertical wind turbine (2) after Claim 1 , characterized in that the housing (10) has a cylinder segment-shaped slipstream element (12), in the slipstream of which the rotor (4) can be at least partially brought.

Vertical wind turbine (2) according to one of the Claims 1 or 2nd , characterized in that the housing (10) has a wind guiding element (14) for guiding wind (W) towards the rotor (4).

Vertical wind turbine (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotating device (24) has a wind vane (34) which has at least one spring-damper element (38).

Vertical wind turbine (2) after Claim 4 , characterized in that a spring force of the at least one spring-damper element (38) is adjustable and the spring-damper element (38) is assigned an adjusting device which is set up to set the spring force automatically as a function of a wind speed.

Vertical wind power plant (2) according to one of the preceding claims, characterized by an electronic control device (23) which is set up to act automatically on the at least one rotating device (24).

Vertical wind turbine (2) after Claim 6 , characterized in that the electronic control device (23) is set up to automatically rotate the housing (10) by a proportion of the amount lying in the slipstream of the housing (10) when a nominal wind speed and / or a kinetic target parameter is exceeded To enlarge the rotor (4).

Vertical wind turbine (2) according to one of the preceding claims, characterized in that it consists of at least two modules (52), each module (52) (a) each having at least one rotor (4) which is arranged on a rotor shaft section, and (b) each have a housing section (54), the rotor shaft sections interacting with one another and forming the rotor shaft (6), and the housing section pieces (54) interacting with one another and forming the housing (10).