阅读说明：本技术 用于位置固定地固位高空风力发电站的绳索 (Rope for the fixed-position retention of an aerial wind power station ) 是由 O.韦尔 于 2018-04-13 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于位置固定地固位高空风力发电站的绳索,其中该绳索例如紧固在地锚上,并且作用在高空风力发电站的护套上,其中绳索附加地构造为用于能量传递设备的载体,并且本身由包含承载气体的承载设备保持。(The invention relates to a cable for the stationary retention of an overhead wind power plant, wherein the cable is fastened, for example, to a ground anchor and acts on a jacket of the overhead wind power plant, wherein the cable is additionally designed as a carrier for energy transfer devices and is itself held by a carrier device containing a carrier gas.)

用于位置固定地固位高空风力发电站的绳索

技术领域

本发明涉及一种用于位置固定地固位高空风力发电站的绳索，其中该绳索例如紧固在地锚上，并且作用在高空风力发电站的护套上。

背景技术

已知了一种高空风力发电站，其包含风轮或转子。高空风力发电站也部分被填充以氦或者比空气轻的其他气体，从而高空风力发电站获得浮力效应。高空风力发电站通常由锚固在地面上的绳索保持（US 2008/0290665 A1）。

基于与地面的固位连接，绳索必须承受所有风和天气情况。此外，能量传输必须沿绳索进行。基于大的功率重要的是，减小能量传输器件的重量。在电流的进一步传导的情况下，电缆在运行中会发热。

发明内容

这些问题的至少一部分根据本发明在用于位置固定地固位高空风力发电站的绳索中以如下方式解决，即绳索具有聚芳酰胺物质，并且附加地构造为用于能量传递设备的载体且本身由包含承载气体的承载设备保持，其中绳索例如紧固在地锚上并且作用在高空风力发电站的护套上。优选的实施例由从属权利要求得到。

根据本发明的实施方式，作为能量传递设备，空气软管适用于传输由压缩机在高空风力发电站中产生的压缩空气。在地表上，压缩空气存储器或势能存储器是直接可用的。为了产生电流，压缩空气存储器被排空，并且由此驱动发电机。效率是大约65%（包括存储）。优选地，空气软管是绝缘的、尤其是借助氪气、气凝胶或真空绝热而被隔绝。绳索或其护套具有空气动力学的形状，以便减小动态力，相反地，能量传递设备，即空气软管具有圆形的形状，并且基于压缩空气是自身稳定的。

本发明涉及一种用于高空风力发电站的绳索，高空风力发电站紧固在地面上并且位于2000m和15000m之间、尤其是8000m和12000m（Jetstream）之间的大的高度位置中。高空风力发电站为此设计用于利用200至500km/h的空气速度，并且在这种高度位置中保持一段长的时间。为此，护套由抗撕裂的表面构成，以便可以承受所有天气条件。

根据本发明的优选的实施例，承载设备由多个封闭的承载体形成。有利地，绳索具有几乎完整的外罩，其具有被填充以承载气体的承载体。

本发明的改进方案设置的是，多个封闭的承载体沿绳索方向依次和/或径向并排地和/或径向交错地套插。绳索在几乎整个表面上具有承载单元，承载单元给绳索和能量传输单元赋予必需的浮力。承载单元与保持绳索固定地连接。

在此，绳索柔性地或柔软地构造，并且由抵抗在使用位置中出现的所有风和天气情况的材料、尤其是聚芳酰胺物质制造。聚芳酰胺物质（碳纤维）具有非常小的自重和大的拉力。

为了能量传输，至少一个电导体紧固在绳索上。在此，电导体优选是气体隔绝性的，和/或被承载体包围。与已知的具有非柔性结构的气体隔绝性导体不同地，根据本发明的变型方案柔性地设计。这以如下方式实现，即内芯和外护套都由柔性的材料构成，并且不由固定的护套构成。附加地，气密性的隔绝件安置在导体之间，以便避免逸出隔绝性气体。

本发明的变型方案设置的是，电导体是电缆、超导体或火花放电路径。此外，绳索不仅用于保持和固位高空风力发电站，而且也用于能量传输。能量传输在很小的重量和最高的能量密度中实现。为此，能量传输可以设计为超导体，或者设计有气体隔绝性导体，或者也设计为法拉第笼。在电导体的上端部上安置了电压转换器，其将电流转换为火花放电。火花放电在双重的法拉第笼中被引导至地表。在此，火花放电又转换为电流。

在本发明的实施方式中，线缆由双重的法拉第笼构成。在此，在两个金属之间施加火花放电。金属由柔性的、柔软的、允许绳索运动的材料构成。

在此，火花放电路径有利地具有导电的壁，并且壁相互间隔开地布置。壁呈管形地延伸，并且相互同轴地布置，并且与气态的和/或固态的隔绝体分离。

为了重量减小的能量传输器的另外的可能性使用超导线缆。超导线缆在此紧固在保持绳索上。用于超导线缆的冷却液体的容器位于线缆的相应的端部上。

根据从属权利要求，电导体至少部分或局部导热地构造，并且尤其是具有冷却元件。附加地存在给引导电流的线缆添加冷却外皮的可能性，其中冷的环境空气冷却电缆。

附图说明

本发明的另外的优点、特征和细节由从属权利要求和随后的说明书得到，在说明书中参考附图描述本发明的特别优选的实施例。

在附图中：

图1示出穿过本发明的第一实施方式的横截面图，其具有带有电导体的绳索；

图2示出根据图1的具有电导体的绳索的侧视图；

图3示出穿过本发明的第二实施方式的横截面图，其具有带有电导体的绳索；

图4示出穿过本发明的第三实施方式的横截面图，其具有带有电导体的绳索；和

图5示出根据第四实施方式的具有电导体的绳索的侧视图。

具体实施方式

图1以横截面图示出保持绳索10，实施为电缆12的电导体14与保持绳索相邻。绳索10和电缆12由保持设备16保持在一起，并且沿轴向和径向方向固位。绳索10和电缆12都由柔软的材料构成。绳索10可以被加载拉力，并且由聚芳酰胺材料构成。

在本发明的备选的实施方式中，同样设置了保持绳索，然而空气软管12与之相邻。借助空气软管12将借助一个或多个压缩机在高空风力发电站中产生的压缩空气引导至地表上，并且存储在那里，或者转换为另一能量形式，例如电能。

绳索10和电缆12被承载设备18包围，承载设备具有气密性的护套，并且由比空气更轻的承载气体20、例如氦填充。护套是很大的，从而可以承载绳索10和电导体14的总重量。

在图2中，在侧视图中可看到具有电导体14的绳索10，其中绳索被多个单个的承载单元22包围。在电缆12的上端部上存在电压转换器24，其位于（未示出的）高空风力发电站中。另外的电压转换器24位于地表26上。

在图3中以第二实施方式的横截面图示出了绳索10，电导体14与该绳索相邻。由第一导体28和柔软地包围第一导体的外层28形成的电导体14被气体32填充。第一导体28和外层28借助电隔绝体34保持间隔开。在该实施例中，承载设备也被填充以承载气体20。

在图4中以第三实施方式的横截面图示出了绳索10，电导体14与该绳索相邻。该电导体14由芯36、内部的柔软的金属环38和外部的柔软的金属环40形成。芯36和两个金属环38和40由电隔绝体34保持间隔开，并且产生双重的法拉第笼。

气体隔绝性的电导体14的柔性的护套由多个线缆构成，线缆由芯36和环38和40形成，芯和环通过电隔绝体34相互连接。随后，电导体14被填充以不导电的气体。在下一步骤中，可以通过气体隔绝性的导体14传输电流。

在图5中示出了绳索10的第四实施方式的侧视图，该绳索具有实施为超导体44的电导体14。超导体44被冷却单元42冷却，冷却单元位于地表26上和（未示出的）高空风力发电站中。