阅读说明：本技术 拴在地面上的高空风力发电站 (High-altitude wind power station tied on ground ) 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在不同的高度位置中产生电能的高空风力发电站,其具有与地面的柔性的连接件和包围承载气体的外壳,其中外壳至少部分地形成优选固定的叶片,并且多个转子安置在叶片中。(The invention relates to an overhead wind power station for generating electrical energy in different height positions, having a flexible connection to the ground and a housing enclosing a carrier gas, wherein the housing at least partially forms a preferably stationary blade and a plurality of rotors are arranged in the blade.)

拴在地面上的高空风力发电站

技术领域

本发明涉及一种用于在不同的高度产生能量的高空风力发电站，其具有与地面的柔性的连接件和包围承载气体的外壳。

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）。

高空风力发电站也以不同的形式、大多以圆形存在。高空风力发电站由一种物质或类似的材料形成，例如在气球或滑翔器中形成（DE 656194 C）。

已知的高空风力发电站然而不设计为，其在更长的时间段中保持在该高度中并且可以承受所有风和气象情况。

基于与地面的固定连接和所有风和气象情况在更长的时间段中必须由该结构支撑的事实，为此必须存在耐风的和耐气象的叶片，其也可以自动沿风方向取向。

此外，在大的高度中，气压明显小于地表上的气压，并且平均温度明显更小。这导致的是，迄今为止使用的针对风力产生的电子控制单元不再是有效的。

用于接收承载气体、例如氦的体积由叶片的尺寸限界。

如果在高空风力发电站中产生电流，那么该电流可以以不适用于传输的电流类型存在。此外，当前的电源电压不能够适用于电流传输。如果在高空风力发电站中产生压缩空气，那么压缩空气必须以适当的方式朝地表传输。

另一问题范围是将绳索紧固在叶片上。基于大的拉力，绳索必须适用于接收该力。

迄今为止仅已知了一种具有转子的高空风力发电站。这导致功率受到转子尺寸的限界。

发明内容

问题的至少一部分根据本发明在高空风力发电站中以如下方式解决，即外壳至少部分地形成空气动力学的叶片并且将多个转子安置在叶片中，所述高空风力发电站用于在不同高度中产生压缩空气或电能并且具有与地面的柔性的连接件和包围承载气体的外壳。在一个或多个转子与一个或多个能量产生器之间优选存在一个或多个传动装置。

本发明涉及一种高空风力发电站，其紧固在地面上并且位于2000m至15000m之间、尤其是8000m至12000m（Jetstream）之间的高高度位置中。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，外壳由抗撕裂的表面制成，以便可以承受所有气象条件。外壳装备有方向和升降舵。此外，承载气***于高空风力发电站的外壳中。同样，针对电子部件的压力腔位于高空风力发电站中。

为了转变或转换产生的电能，变压器位于高空风力发电站中。为了产生压缩空气而设置压缩机，一个或多个传动装置前置于压缩机。借助压缩机压缩的空气借助隔绝性的空气软管朝地表传输。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）。

必须确保恒定的能量产生的高空风力发电站必须可以承受所有风和气象情况。相应地，外壳和锚固绳索由柔性的和抗拉的材料、尤其是碳纤维或聚芳酰胺（Kevlar）构造。

为此，转子安置在叶片的内部，以便例如可以承受冰雹损害。

为此，叶片必须由相对于风和气象稳定的材料制造，并且同时还具有可以匹配于风情况的能力。这例如通过安装对叶片进行取向的方向和高度引导机构实现。

通过将压力舱和热隔绝件至少安置在叶片的一部分中，可以实现确保正常运转的控制电子器件的条件。附加地，在需要时还可以安置加热装置。

为了提高承载气体的体积，叶片或在叶片中或上的特殊的气体罐被填充以承载气体。叶片或罐中的压力被提高，由此提高承载气体的体积和外壳的刚性。

该电流类型通过转换器转换为另一电流类型，并且在需要时改变电压或电流强度。基于安全原因，这可以在叶片中在法拉第笼里发生。

变压器也可以给储能器充电，从而可以产生闪光，以便转换电流。

为了减小绳索在外壳上的紧固部位处的拉力，尤其是可以安置预紧的液压缸，其接收一部分力。

备选地或者也附加地可以安置电磁体，其可以接收能量的另外的部分。

为了提高功率，将多个转子安置在叶片中。

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示出了高空风力发电站的前视图；

图2示出了穿过根据图1的高空风力发电站的纵截面图II-II；和

图3示出了根据图1的高空风力发电站的俯视图III。

具体实施方式

在图1中，在前视图中看到形式为飞翼的叶片10。在该飞翼中存在多个转子12。在此，叶片10由外壳14形成，在外壳中，在转子12旁设置了填充以承载气体的稳定器16。针对承载气体的附加的空间也在外壳14的上方和/或下方位于一种空气管17中。稳定器16和/或空气管17由根据气象气球的类型的抗拉的材料制成，气象气球也可以接收膨胀的气体的压力。稳定器16具有固有刚性并且是压力密封的，并且用作针对外壳14和转子12的承载架。在外壳14本身中同样框架式地布置有支撑物。叶片10紧固在保持绳索18上，其中在保持绳索18中连接有液压缸20。保持绳索18在液压缸20后分岔，并且在多个点作用在叶片10的外壳14上。叶片10的侧面的端部具有用于进行稳定化的小翼22。能量传输借助电缆进行，电缆在液压缸20后紧固到保持绳索18上。最后还可看到电磁体26，其同样用于阻尼叶片10。

图2以纵截面图II-II示出根据图1的叶片10。可看到的是转子12，转子位于空气管28中。在叶片10的端部上示出其中两个小翼22。在空气管28中存在紧固件30，利用紧固件保持机器间32。保持绳索18以预紧的压力或液压缸20和电磁体以及电缆24作用在叶片10的下侧和前端部上。在机器间32中存在变压器34和加热装置36。利用附图标记42示出风向。

图3以俯视图示出叶片10。在侧面示出小翼22，其使叶片10稳定化。在叶片10的后端部存在升降和方向舵38。机器间32被热隔绝件40包围，并且承载针对转子12的轴。

叶片10被填充以推进气体氦，从而叶片10的整个重量通过氦承载。为此，氦被填入叶片10的稳定器16中。叶片10通过保持绳索18与地表连接。

风沿方向42流过转子12，其中转子12驱动位于机器间32中的发电机，由此，风能转换为电能。电能通过紧固在保持绳索18上的电缆24传输至地表。为了得到匹配的电流类型和电压，改变在变压器34中产生的电能。备选地，压缩机也可以设置用于产生压缩空气，压缩机由转子驱动。

借助方向和升降舵38，叶片10可以最佳地迎接风。小翼22提高了叶片10的稳定性。

在空气管28内部向内设置的转子12阻止例如通过冰雹的损坏。此外，空气最佳地输送至转子12。在此，空气管28可以设有空气引导板材，并且相邻的转子12也可以是反向运动的。

构造为压力腔的机器间32以及加热装置36可以制造环境条件，其例如在地表上出现。为此附加地还在机器间32周围或在机器间中使用热隔绝件40。

为了接收通过风导致的拉力，预紧的压力或液压缸20接收一部分机械能。另一部分可以通过连接的电磁体26接收。电磁体26从发电机取得电能。电磁体26仅在需要时接通。

产生的压缩空气借助一个或多个空气软管引导至地表，并且存储在那里，或者转换为其他的能量类型，例如电能。空气软管紧固在保持绳索18上。