DE10119625A1 - Verfahren zur Steuerung einer Windenergieanlage - Google Patents
Verfahren zur Steuerung einer WindenergieanlageInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Windenergieanlage und eine Windenergieanlage, insbesondere zur Ausführung des Verfahrens. DOLLAR A Windenergieanlagen sind seit langer Zeit allgemein bekannt und werden als umweltfreundliche Energieerzeuger in jüngster Zeit vermehrt verwendet. DOLLAR A Dabei liegt es in der Natur der Sache, dass diese Anlagen den Witterungseinflüssen ausgesetzt sind. Eines der Probleme, das bei Windenergieanlagen eine große Bedeutung hat, ist Feuchtigkeit, da Windenergieanlagen mit ihren elektrischen Systemen davor weitgehend geschützt werden müssen. DOLLAR A Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, diese von der Feuchtigkeit ausgehende Gefahr zu beseitigen. DOLLAR A Verfahren zur Steuerung einer Windenergieanlage, gekennzeichnet durch das Erfassen der Temperatur des Generators und der Temperatur der Luft in der Umgebung der Windenergieanlage, das Ermitteln der Temperaturdifferenz und das Aufheizen des Generators, wenn die Temperatur des Generators unterhalb der Temperatur der Umgebungsluft liegt.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Windenergie
anlage und eine Windenergieanlage, insbesondere zur Ausführung des Verfahrens.
Windenergieanlagen sind seit langer Zeit allgemein bekannt und werden als um
weltfreundliche Energieerzeuger in jüngster Zeit vermehrt verwendet.
Dabei liegt es in der Natur der Sache, dass diese Anlagen den Witterungseinflüssen
ausgesetzt sind. Eines der Probleme, das bei Windenergieanlagen eine große
Bedeutung hat, ist Feuchtigkeit, da Windenergieanlagen mit ihren elektrischen
Systemen davor weitgehend geschützt werden müssen.
Solche Anlagen können jedoch nicht hermetisch abgeschlossen werden, um ein
Eindringen von Feuchtigkeit sicher zu vermeiden, so dass Feuchtigkeit von be
stimmten Anlagenteilen durch eine weitere Kapselung wie einen Schrank fernge
halten werden muß. Insbesondere im Bereich der Gondel mit großen metallischen
Massen, wie dem Generator ist jedoch eine solche Kapselung nicht möglich.
Andererseits führen aber gerade große Massen zu einem beträchtlichen Problem,
wenn diese zum Beispiel über Nacht abgekühlt sind und nun die Temperatur in der
Umgebung der Anlage ansteigt.
Da warme Luft mehr Feuchtigkeit speichern kann, als kalte Luft, dringt also diese
mit Feuchtigkeit angereicherte warme Luft auch in die Gondel ein und trifft dort auf
den bei Stillstand der Anlage noch kalten Generator. Die Feuchtigkeit schlägt sich
dann auf dem Generator nieder und kondensiert zu Wasser, das dann in großer
Menge auftreten kann.
Ein besonderes Problem ist dies bei Windenergieanlagen mit einem Ringgenerator,
wo das Wasser in den Generator gelangt und dann beim Anfahren des Generators,
wenn er mit Erreger-Energie beaufschlagt wird, zu beträchtlichen Schäden führen
kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, diese von dem Wasser ausge
hende Gefahr zu beseitigen.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst durch
die Schritte:
- a) Erfassen der Temperatur des Generators und der Temperatur der Luft in der Umgebung der Windenergieanlage,
- b) Ermitteln der Temperaturdifferenz, und
- c) Aufheizen des Generators, wenn die Temperatur des Generators unterhalb der Temperatur der Umgebungsluft ist.
Außerdem wird die Aufgabe gelöst durch eine Windenergieanlage der eingangs
genannten Art mit einer Vorrichtung zum Kurzschließen des Stators, einer Steuerung
mit wenigstens zwei Temperaturaufnehmern zum Aufnehmen der Temperatur
des Generators und der Umgebungsluft, einer Vorrichtung zum Vergleichen der
Temperaturen, so dass die Steuerung in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz
den Stator des Generators kurzschließen und den Läufer mit einem vorgebbaren
Erregerstrom beaufschlagen kann.
Alternativ oder in Ergänzung der vorbeschriebenen Lösung kann auch vorgesehen
sein, dass innerhalb der Gondel einer Windenergieanlage, z. B. an Teilen des
Generators oder anderen elektrisch empfindlichen Teilen ein Feuchtigkeits- und/-
oder Niederschlagssensor als Mittel zum Erfassen der sich dort eingestellten
Feuchtigkeit bzw. des eingestellten Niederschlags vorgesehen ist und dass der von
dem Sensor erfasste Wert in einer Steuereinrichtung verarbeitet wird und eine
Erwärmung des Generators mit den in dieser Anmeldung beschriebenen Mitteln
oder eine Erwärmung anderer Teile der Windenergieanlage erfolgt, wenn der
gemessene Feuchtigkeits- und/oder Niederschlagswert über einem vorbestimmten
Wert liegt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher beschrieben. Dabei
zeigen:
Fig. 1 vereinfacht einen Stator und einen Läufer eines Generators;
Fig. 2 ebenfalls einen Stator und einen Läufer eines Generators in einer
alternativen Ausführungsform.
In Fig. 1 ist stark vereinfacht ein Generator mit einem Stator 10 und einem Läufer
12 dargestellt. Der Stator 10 weist Anschlussklemmen auf, an welchem im Nor
malbetrieb die elektrische Energie abgegriffen werden kann. Der Läufer 12 weist
ebenfalls Anschlussklemmen auf, über welche der Erregerstrom zugeführt wird.
Zwischen den Anschlussklemmen des Stators 10 ist ein Kontakt dargestellt, der
von der Steuerungseinrichtung 20 betätigt wird und die Stator-Anschlüsse kurz
schließt.
Die Steuerungseinrichtung 20 erfasst über 2 Temperatursensoren 22, 24 die
Temperatur des Generators (in diesem Fall des Stators) sowie die Temperatur in der
Umgebung der Windenergieanlage.
Ist die mit dem Sensor 22 erfasste Temperatur des Stators geringer, als die mit
dem Sensor 24 erfasste Temperatur der Umgebung, wird der Kontakt zwischen
den Anschlussklemmen des Stators geschlossen und damit ein Kurzschluss herbei
geführt.
Sodann wird ein vorgebbarer Erregerstrom in den Läufer 12 über dessen An
schlussklemmen eingespeist. Durch die Höhe des in den Läufer 12 eingespeisten
Erregerstromes kann die in dem Stator des Generators induzierte Leistung beein
flußt werden.
Wird der Stator kurzgeschlossen, ist die Stator-Spannung sehr klein und dabei fließt
ein sehr hoher Strom (Kurzschlußstrom), der eine entsprechende Stromwärme im
Stator entstehen läßt. Durch diese Stromwärme wird der Generator insgesamt
aufgeheizt, so dass die Feuchtigkeit verdunstet. Selbst die Bildung von Kondens
wasser wird mithin bei der Erfindung im optimierten Generatorgehäuse mittels
messtechnischer Überwachung registriert und in diesem Fall startet die Wind
energieanlage (beim Anfahren) automatisch im weitestgehend spannungslosen
Erwärmungslauf, der die Restfeuchte im Generator verdampfen lässt. Um den
Feuchtigkeitseintritt in die Gondel der Windenergieanlage so gering wie möglich zu
gestalten, ist das gesamte Gondelgehäuse wasserdicht gestaltet, so dass durch die
Außenverkleidung (der Gondel) das Eintreten von leitendem Material wie Feuchtig
keit verhindert wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die Aufheizung des Genera
tors so lange fortgesetzt, bis die Temperatur des Generators die Temperatur der
Umgebungsluft um ein vorgegebenes Maß überschreitet, bevor die Windenergie
anlage in den Normalbetrieb übergeht, d. h., bevor der Kurzschluss des Stators
aufgehoben und eine normale Erregerleistung eingespeist wird.
Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform des Generators mit Stator 10 und
Läufer 12.
In dieser Ausführungsform sind an Stator 10 und Läufer 12 gleichförmig auf dem
Umfang verteilte Heizwiderstände 14 angeordnet. Stellt nun die (nicht dargestellte)
Steuerung 20 die Temperaturdifferenz zwischen dem Stator 10 des Generators und
der Umgebungsluft fest, werden die Heizwiderstände 14 eingeschaltet und so der
Generator aufgeheizt. Die Feuchtigkeit in dem Generator verdunstet und nach einer
vorgegebenen Zeit oder bei Erreichen einer vorgegebenen Temperaturdifferenz
zwischen der Temperatur von Stator 10 und Läufer 12 und der Umgebung kann der
Normalbetrieb aufgenommen werden.
Eine eigene Heizung kann nicht nur für den Generator, sondern auch für andere
elektrisch empfindliche Teile der Windenergieanlage in ihrem Innern vorgesehen
sein. Eine solche Heizung wird regelmäßig wie die Generatorheizung gesteuert,
d. h., dass eine Erwärmung dann erfolgt, wenn das zu wärmende Teil eine Tempe
ratur aufweist, die geringer ist als die Außenumgebungstemperatur, so dass der
Niederschlag von Feuchtigkeit an dem elektrischen Teil verhindert wird.
Schließlich ist es auch möglich, alternativ oder in Ergänzung zur Temperaturerfas
sung des Generators bzw. der Umgebungsluft einen (oder mehrere) Feuchtigkeits-
/Niederschlagssensor vorzusehen, welcher am Generator (oder anderen empfindli
chen Teilen) angebracht ist und welcher die sich auf dem Generator niederschla
gende Feuchtigkeit/Niederschläge erfasst und wenn dieser Sensor mit der Steue
rungseinrichtung verbunden ist, wird automatisch eine Generatorheizung ausgelöst,
wenn der mit dem Sensor gemessene Niederschlag einen bestimmten Wert über
schreitet.
Schließlich wird auch vorgeschlagen, weitere verdunstungsunterstützende Mittel
vorzusehen, falls häufiger das Problem auftreten könnte, dass sich ein Feuchtig
keitsniederschlag am Generator oder anderen elektrisch empfindlichen Teilen bildet.
Zur Unterstützung einer Schnelltrocknung des Generators oder anderer elektrisch
empfindlicher Teile kann auch ein wie ein Fön arbeitendens Gebläse vorgesehen
werden, welches erwärmte Luft auf die jeweiligen Teile leitet, die zu trocknen sind.
So können beispielsweise auch die normalerweise in jeder Windenergieanlage
vorgesehenen Gebläse zur Zuführung von Frischluft einer Heizung nachgeordnet
sein, so dass die zugeführte Frischluft erwärmt in das Innere der Generatorgondel
gelenkt wird und einen Niederschlag von feuchter Luft an elektrisch empfindlichen
Teilen, z. B. dem Generator, somit verhindert wird.
Die Erfindung der vorliegenden Anmeldung schließt auch ein, die sich auf oder am
Generator oder anderen elektrischen Teilen der Windenergieanlage bildende Feuch
tigkeit (Feuchtigkeitsniederschlag) auf jede erdenklich Weise nur festzustellen. Dies
kann auch dadurch geschehen, dass an besonders empfindlichen Bereichen gemes
sen wird, ob sich dort oberflächlich ein Stromfluss einstellen kann, was nur dann
möglich ist, wenn sich ein Feuchtigkeitsniederschlag gebildet hat.
Claims (10)
1. Verfahren zur Steuerung einer Windenergieanlage, gekennzeichnet durch die
Schritte:
- - Erfassen der Temperatur des Generators und der Temperatur der Luft in der Umgebung der Windenergieanlage,
- - Ermitteln der Temperaturdifferenz, und
- - Aufheizen des Generators, wenn die Temperatur des Generators unterhalb der Temperatur der Umgebungsluft liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Schritte:
- - Kurzschließen des Generator-Stators und
- - Beaufschlagen des Generator-Läufers mit einem vorgebbaren Erre gerstrom.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Heizung des Generators für eine vorgegebene
Zeit oder so lange erfolgt, bis die Temperatur des Generators die Umgebungs
temperatur um ein vorgegebenes Maß überschreitet.
4. Windenergieanlage, insbesondere zur Ausführung des Verfahrens nach
einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Temperaturaufnehmer vorgesehen
sind, von denen der eine die Temperatur des Generators der Windenergieanlage
oder anderer Teile der Windenergieanlage erfasst und der andere Temperaturauf
nehmer die Temperatur in der Umgebung der Windenergieanlage erfasst, dass
ferner eine Vergleichseinrichtung vorgesehen ist, die die Temperaturwerte der
beiden Temperaturaufnehmer vergleicht und eine Erwärmung des Generators oder
anderer Teile der Windenergieanlage erfolgt, wenn eine Temperaturdifferenz in den
beiden aufgenommenen Temperaturen festgestellt wurde, wonach die Temperatur
des Generators oder andere Teile innerhalb der Windenergieanlage unterhalb der
Temperatur der Umgebungsluft liegt.
5. Windenergieanlage, insbesondere zur Ausführung des Verfahrens nach
einem der vorstehenden Ansprüche,
mit einem elektrischen Generator zum Erzeugen elektrischer Energie, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Kurzschließen des Sta tors,
eine Steuerung mit wenigstens zwei Temperaturaufnehmern zum Aufnehmen der Temperatur des Generators und der Umgebungsluft, einer Vorrichtung zum Vergleichen der Temperaturen, so dass die Generator-Heizung in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz steuerbar ist.
mit einem elektrischen Generator zum Erzeugen elektrischer Energie, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Kurzschließen des Sta tors,
eine Steuerung mit wenigstens zwei Temperaturaufnehmern zum Aufnehmen der Temperatur des Generators und der Umgebungsluft, einer Vorrichtung zum Vergleichen der Temperaturen, so dass die Generator-Heizung in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz steuerbar ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufheizung des Generators erfolgt, wenn die
Temperatur des Generators um einen vorbestimmten Wert unterhalb der Tempera
tur der Umgebungsluft oder der Temperatur in der Generatorgondel liegt.
7. Windenergieanlage, insbesondere zur Ausführung des Verfahrens nach
einem der vorstehenden Ansprüche,
mit einem elektrischen Generator zum Erzeugen elektrischer Energie, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Heizen des Generators oder anderer elektrisch empfindlicher Teile innerhalb der Windener gieanlage,
eine Steuerung mit wenigstens zwei Temperaturaufnehmern zum Aufnehmen der Temperatur des Generators und der Umgebungsluft, einer Vorrichtung zum Vergleichen der Temperaturen, so dass die Generator-Heizung in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz steuerbar ist.
mit einem elektrischen Generator zum Erzeugen elektrischer Energie, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Heizen des Generators oder anderer elektrisch empfindlicher Teile innerhalb der Windener gieanlage,
eine Steuerung mit wenigstens zwei Temperaturaufnehmern zum Aufnehmen der Temperatur des Generators und der Umgebungsluft, einer Vorrichtung zum Vergleichen der Temperaturen, so dass die Generator-Heizung in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz steuerbar ist.
8. Verfahren zur Steuerung einer Windenergieanlage,
gekennzeichnet durch die Schritte:
- - Messen/Erfassen eines Feuchtigkeitsniederschlags auf Teilen des Generators oder anderen elektrisch empfindlichen Teilen der Wind energieanlage und
- - Aufheizen des Generators, wenn der Feuchtigkeitsniederschlag über einem vorbestimmten Wert liegt.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
gekennzeichnet durch die Schritte:
- - Kurzschließen des Generator-Stators und
- - Beaufschlagen des Generator-Läufers mit einem vorgebbaren Erreger strom.
10. Windenergieanlage, insbesondere zur Ausführung des Verfahrens nach
einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Messen/Erfassen der Feuchtigkeit und/
oder eines Feuchtigkeitsniederschlags, der sich innerhalb einer Windenergieanlage
bildet, vorgesehen ist, wobei die Mittel insbesondere die Feuchtigkeit und/oder den
Feuchtigkeitsniederschlag an Teilen des Generators der Windenergieanlage oder
anderen elektrisch empfindlichen Teilen der Windenergieanlage erfasst und eine
Erwärmung des Generators oder anderer Teile der Windenergieanlage erfolgt, wenn
der gemessene Feuchtigkeits- und/oder Niederschlagswert einen vorbestimmten
Wert überschreitet.
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