CN105745804B - 用于进行雷电预警的方法和风能设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助于多个风能设备、尤其风电厂的一部分进行雷电预警的方法，其中风能设备各处于一个位置处并且多个风能设备中的每一个具有用于检测环境参数的传感器装置，所述传感器装置包括至少一个风速计、温度传感器和/或湿度传感器，其中传感器装置具有用于检测电场的另一传感器、尤其电场计，并且该方法包括下述步骤，即：借助于传感器装置的传感器与多个风能设备检测环境参数的至少一个值，所述环境参数至少包括电场；以及评估环境参数的至少一个值以对多个风能设备的位置预报雷电预警。此外，本发明涉及一种用于进行雷电预警的风能设备和/或具有多个风能设备的风电厂和/或由风能设备构成的网络和/或由风电厂构成的网络以及设计一种其用于形成进行天气预报、尤其用于雷雨预报和/或雷电预报的系统的应用。

Description

用于进行雷电预警的方法和风能设备

技术领域

本发明涉及一种用于借助多个风能设备、尤其风电厂的一部分进行雷电预警的方法，并且本发明涉及用于进行雷电预警的风能设备和风电厂以及由风能设备和/或风电厂设备构成的网络，以及本发明涉及系统的用于天气预报、尤其用于雷雨和/或雷电预警的应用。

背景技术

风能和风力在全球发电中占据越来越大的份额从而占据重要的地位。但是随着风能设备和风电厂设备的数量的提高，风能设备和风电厂的维护耗费和维护时间也同时提高。然而，高的维护耗费与有高的成本耗费和维护工作和维护人员的高的后勤规划联系在一起。在维护工作的规划中重要的视点是：避免不必要的停机时间，其中在风能设备中，维护工作由于天气条件、尤其在具有雷击的雷雨天中被中断。尤其在风能设备中存在受雷击的提高的概率，因为这些风能设备由于其结构经常在环境中形成最高的点从而对于大气放电而言是优选的点。

通常使用公众天气预报用于雷电和/或雷雨预警，所述天气预报局部地、尤其这涉及风能设备的特定的位置，是非常不准确的或者完全不许可雷电预报。

然而对于风能设备中的、尤其在维护工作持续时间期间的雷击的预报必须是非常可靠的，因为在实际雷击的情况下存在高的安全风险并且甚至存在对维护人员的生命危险。但是另一方面，当实际上存在雷击的足够概率时才应中断维护工作，以便不必要地中断维护工作。

因此会期望：提供一种方法和一种设备，借助于所述方法和设备及早预报或者识别特定的风能设备中的雷电、尤其雷击并且输出相应的预警通知，使得维护人员能够中断维护工作和/或切断风能设备。如果雷击的危险随后降低，那么能够再次投入维护工作和/或再次接通风能设备。特别地，会期望以精确且可靠的方式预报雷击的潜在的地点和时间。

对于天气预报而言，尤其也对于雷雨预报而言，从大气的过去的和当前的天气状态中已知的是：利用已知的物理规律，推导出或预报未来大气的状态。在此，使用所谓的非线性方程，其中起始条件中的小的变化已知引起结果、当前为天气预测的大的变化。这种现象也称作为词条蝴蝶效应。

提供关于大气的当前状态的信息的、环境和/或大气条件的初始条件或者数据、尤其测量数据或测量值，借助于地面测量站的网络检测。测量站在此典型地检测风速、温度、气压和空气湿度以及降雨量。仅当存在足够多的收集天气数据的测量站时，可靠的天气预报才是可行的。

然而从现有技术中已知的测量站通常设置在地面附近，以至于所检测的(天气)测量数据、尤其环境参数由地面效应、例如由储存在地面中的热或冷歪曲。但是有误的测量数据不允许特定地点的可靠的天气预报。此外，借助已知的地面测量站也无法收集关于电场或电磁场的数据，使得雷电预报实际上是不可行的。

德国专利商标局对此检索了下述文献：DE 10 2012 222 973 A1、AT 389 012 B和brieselang.net(关于预防性的雷电防护的网页)。

发明内容

在这一点上，本发明建立如下目的：提供一种改进的方法和一种改进设备和/或一种改进的系统以用于天气预报、尤其用于雷雨和/或雷电预警，所述方法/所述设备关于现有技术改进，但是至少针对在上文中所提到的问题的一个进行改进。特别地，本发明的目的是，提供用于借助多个风能设备进行雷电预警的一种方法和一种设备。

该目的根据本发明通过用于借助于多个风能设备或者风电厂的多个风能设备进行雷电预警的方法来实现，其中所述风能设备各处于一个位置处并且所述多个风能设备中的每一个具有用于检测环境参数的传感器装置，所述传感器装置包括至少一个风速计、温度传感器和/或湿度传感器，其中所述传感器装置具有用于检测电场的另一传感器、即电场计，并且所述方法包括下述步骤：-借助于所述传感器装置的传感器与所述多个风能设备检测所述环境参数的至少一个值，所述环境参数至少包括电场；以及-评估所述环境参数的至少一个所述值以对所述多个风能设备的所述位置预报雷电预警，其中所述多个风能设备与服务器连接，其特征在于，所述方法还包括下述步骤：-将所述环境参数的至少一个所述值从所述多个风能设备发送至所述服务器；-借助于所述环境参数的至少一个所述值和所述多个风能设备的所述位置建立多个地图；以及-评估所述多个地图以对所述多个风能设备的所述位置预报雷电预警，其中借助于所述多个风能设备的每个传感器装置检测所述环境参数的多个值，并且借助于所述环境参数的所述多个值建立所述多个地图并且评估所述多个地图，并且-基于对至少一个所述地图的评估，采用天气预报中的经验值和标准模型将雷击概率分配给所述多个风能设备的所述位置，其中-所述环境参数的至少一个所述值和/或多个所述值选自如下值：风强度、风向、温度、空气湿度、气压、电场强度、磁场强度和/或电磁场强度，和-在评估所述地图时确定最小值、最大值和/或梯度，和-将所述雷击概率与极限概率进行比较，并且对所述雷击概率超出所述极限概率的多个风能设备的位置输出雷电预警；该目的还通过一种用于进行雷电预警的具有多个风能设备的风电厂和/或一种由风能设备构成的网络和/或一种由风电厂构成的网络来实现，其中所述多个风能设备各处于一个位置处并且所述风能设备中的每一个包括用于检测环境参数的传感器装置，所述传感器装置包括至少一个风速计、温度传感器和/或湿度传感器，其特征在于，所述传感器装置构成有用于检测电场的另一传感器、即电场计；并且雷电预警装置构成有评估单元，所述评估单元用于评估所述环境参数的至少一个所述值并且对所述风能设备的所述位置预报雷电预警，其中所述环境参数至少包括电场，其中用于进行雷电预警的所述风电厂和/或由风能设备构成的所述网络和/或由风电厂构成的所述网络的特征在于，所述风电厂和/或由风能设备构成的所述网络和/或由风电厂构成的所述网络配置为执行根据本发明的方法；以及该目的还通过根据本发明的风能设备的和/或风电厂设备的和/或由风能设备构成的网络的和/或由风电厂设备构成的网络以形成用于进行天气预报的系统的应用来实现。

本发明包括用于借助多个风能设备、尤其风电厂的一部分进行雷电预报的方法的基本思想，其中多个风设备各处于一个位置并且多个风能设备中的每一个都具有用于检测环境参数的传感器装置，所述传感器装置包括至少一个风速计、温度传感器和/或湿度传感器，其中传感器装置具有用于检测电场的另一传感器、尤其电场计，并且所述方法包括下述步骤，即：借助于传感器装置的传感器于多个风能设备检测环境参数的至少一个值，所述环境参数至少包括电场；并且评估环境参数的至少一个值以对预报多个风能设备的位置雷电预警。

此外，本发明包括用于雷电预警的风能设备的和/或具有多个风能设备的风电厂的和/或由风能设备构成的网络的和/或由风电厂构成的网络的基本思想，其中风能设备和多个风能设备各处于一个位置处并且风能设备中的每一个具有用于检测环境参数的传感器装置，所述传感器装置包括至少一个风速计、温度传感器和/或湿度传感器，并且传感器装置具有用于检测电场的另一传感器、尤其电场计；并且雷电预警装置构成有评估单元，所述评估单元用于评估环境参数的至少一个值并且用于对风能设备的位置预报雷电预警，其中所述环境参数至少包括电场。

此外，本发明包括风能设备的和/或风电厂的和/或由风能设备构成的网络的和/或由风电厂构成的网络以形成用于天气预报的、尤其用于雷雨和/或雷电预警的系统的应用，其中所述系统配置用于执行根据本发明的方法。

在下文中示例性地描述本发明的理念(而在此不限制本发明)。本发明提出：使用风能设备、尤其风电厂的多个风能设备作为用于天气预报的、尤其用于雷雨预报和/或雷电预警的天气测量站。也就是说，在此使用数量为i的风能设备作为天气测量站，其中i能够采用i＝1、2、……、n的数值。风能设备作为天气测量站具有如下优点：所述风能设备已经包括多个不同的传感器，例如风速计、温度计、气压计和/或空气湿度传感器。此外，风能设备的传感器设置在至200米的大的高度上，使得测量数据不由地面效应影响或歪曲。仅在德国，还存在大量在此期间超过23000个的单独的风能设备，所述风能设备被考虑用作为用于根据本发明的方法的潜在的天气测量站，使得环境参数能够借助由测量站构成的密集网络来检测。

此外，根据本发明的理念提出：风能设备构成有用于检测电场、尤其也检测磁场和/或电磁场的附加的传感器。对风能设备的周围环境中的大气中的电场的检测、尤其对电场的电场强度的检测可用于雷电和雷击的精确的预报。在此，本发明考虑如下基本思想：在大气中的雷雨期间、尤其在雷雨云中引起电荷分离，所述电荷分离局部地(沿着水平和竖直方向)产生不同强度的电场强度和/或强的电势梯度。该电场/电场强度和/或电场强度的分布能够借助于各个风能设备的传感器装置、尤其用于检测电场的附加的传感器来测量。如果电场强度例如超出雷击的(预先)确定的临界值，那么输出雷电预警。特别地，可借助于检测和评估多个环境参数、例如气压、温度和电场强度来确定特定的风能设备中的雷击概率。

此外，本发明的理念提出：将风能设备和/或风电厂设备和/或由风能设备和/或风电厂设备构成的网络联网从而提供用于天气预报的、尤其用于雷雨和/或雷电预警的系统。

本发明的这些以及其它优选的设计方式是本文的主题并且不仅准确地说明用于雷电预警的方法而且准确地说明用于雷电预警的装置。特别地，优选的改进方案是本文的主题并且详细说明如何在目的范围中以及关于其它的优点方面实现或构成在上文中阐述的用于雷电预警的方法和设备的有利的可行性。

优选地，一个设计方案提出：所述多个风能设备与服务器连接、尤其与风电厂的服务器连接，并且所述方法此外包括下述步骤：将环境参数的至少一个值从多个风能设备发送至服务器；建立具有环境参数的至少一个值和多个风能设备的位置的地图；以及评估地图以对多个风能设备的位置预报雷电预警。在此，各个风能设备经由连接线路与服务器连接、尤其与风电厂的服务器连接，使得借助各风能设备的传感器装置检测到的环境参数能够被转发给服务器。与一个或多个环境参数的检测到的值一起，也将关于用于检测的风能设备的各位置的信息发送给服务器，使得服务器、尤其相应构成的处理器元件能够从所检测到的环境参数和风能设备的位置中建立地图，在所述地图上根据其位置示出环境参数、尤其该环境参数的强度的值。随后，能够评估所建立的地图以预报雷击、尤其预报在特定的风能设备的特定的位置处的雷击。为了评估所检测到的环境参数或者所建立的地图例如能够使用标准模型，如其从现有技术中的天气研究和天气预报中所已知的标准模型。

在适宜的设计方案中能够提出：环境参数的所检测到的值中的至少一个和/或多个值选自如下值：风强度、风向、温度、空气湿度、气压、电场强度、磁场强度和/或电磁场强度。在该设计方式中提出：检测大气的、尤其用于检测的风能设备的周围环境的当前的环境参数。随后能够从所检测到的环境参数的一个或多个值中确定当前天气情况的当前状态，尤其大气的当前天气状态，随后能够从所述当前状态中利用于天气预报的已知的物理规律推导出或预报未来的大气状态、尤其雷击或者雷电预警的大气状态。在此例如也提出：在较长的时间段内检测环境参数并且总是又与预报、尤其预报的环境参数比较并且必要时被校正。从环境参数在时间发展中、即从所检测到的环境参数的历史中随后可确定所检测到的环境参数的未来发展的预报。

一个优选的改进方案提出：环境参数的至少一个值与参考值比较。在该设计方式中提出：所检测到的环境参数与参考值比较。例如能够使用天气研究中的经验值、尤其雷击出现的经验值作为参考值。在存在特定的气压、特定的空气湿度和电场的特定的场强时例如能够得出雷雨情况、尤其可能的雷击的结论。极有可能出现雷电的电场强度的临界值在正常压强(p＝101.325Pa＝101.325N/m²)和正常温度(T＝0℃)下是大约3000kV/m的场强。但是根据其它环境参数、例如风强度、温度、空气湿度和/或气压也能够在场强较小时、即在300kV/m至400kV/m的范围中时就已经引起雷电的击穿。雷电的另一因素或触发物是宇宙射线中的高能电子的存在，所述高能电子即使在150kV/m至300kV/m的场强中也能够触发雷电。也就是说，电场强度的可能的参考值是150kV/m，其中存在雷击的显著的危险。

在一个有利的设计方案中能够提出：在评估地图时确定最小值、最大值和/或梯度。该设计方式允许以简单的方式和方法确定风能设备中的当前天气情况的极端情况。雷电优选击中如下风能设备，在所述风能设备中电磁场是最强的。但是，其次，空气湿度也是重要的。在评估和预报时于是考虑这两个环境参数、尤其其最大和最小值。在确定最小和/或最大值时也能够相对简单地识别极端的天气条件、例如强的暴风或风前沿(Windfronten)。特别地，时间上的天气改变可经由对环境参数的最小值和最大值的时间变化的检测来良好识别。也能够将梯度作为环境参数的改变或最急剧上升的方向的度量进行确定。

一个优选的改进方案提出：借助多个风能设备的每个传感器装置检测环境参数的多个值并且借助环境参数的多个值建立多个地图并且进行评估。在此，以特殊的方式提出：不仅检测一个环境参数值，例如风强度，而且检测多个环境参数，例如风强度、风向、温度、空气湿度、气压和电场的场强、磁场的场强和/或电磁场的场强。特别地，由风向和场强构成的组合允许良好地预报场强分布在哪个方向上并且以多快的速度发展。

一个改进方案能够提出：多个地图彼此组合。特别地，由环境参数的不同的值构成的组合允许对于特定的天气条件、尤其对于雷雨或雷电预报进行改进的预报。

尤其提出：风电厂的多个风能设备中的每一个具有用于检测多个环境参数的传感器装置，并且各传感器装置包括：用于风强度的传感器、用于风向的传感器、用于温度的传感器、用于空气湿度的传感器、用于气压的传感器和用于电场强度的传感器。特别地，用于电场强度的传感器能够包括用于磁场和/或电磁场的传感器。传感器结果能够记录在用于多个风能设备的区域的一个或多个地图上。

根据在区域上分布的风能设备，对于该区域而言在评估所建立的一个或多个地图的情况下能够执行雷电的可靠的预报，但是至少是预防雷电的可靠的预警。在区域面积上所测量的环境参数的数量有利地使在评估所建立的一个或多个地图的情况下说明该区域面积的状态和趋势是可行的。

特别地，能够在区域面积上建立风能设备的图书馆数据库，所述图书馆数据库说明单独针对该区域面积上的每个风能设备的如下环境参数，所述环境参数对于在该区域面积上的单独的风能设备中何时预期有雷电是重要的。有利地，将风电厂的多个风电设备作为信息基础，其中单独的风能设备属于所述风电厂的所述风能设备。特别地，图书馆数据库能够是可重新配置的并且能够进行环境参数到控制室的参数传送。以这种方式尤其有利可行的是，单独地建立环境参数的对于风能设备重要的特征曲线，所述特征曲线说明在环境参数的哪个范围中对于该风能设备输出雷电预警，尤其能够预报雷电。这对于该单独的风能设备而言产生雷电预警和/或雷电预报的高度的可靠性从而在取舍服务活动中断时的耗费中引起对服务人员的尤其可靠的保护。这引起尤其有利地将风能设备用作为用于雷电预警和/或雷电预报的站；尤其用于构成用于借助风电厂的一定数量的风能设备进行雷电预警和/或雷电预报的尤其优选的系统。优选地，能够将风能设备用作为天气站和/或将风电厂用作为用于天气预报的系统。

优选地，一个设计方案提出：基于对多个风能设备的位置的地图进行的评估，分配雷击概率、尤其特定的风能设备中的雷击概率。在此尤其提出：评估和评价在特定的风能设备处或者风能设备的特定的位置的当前所检测到的环境参数、尤其风强度、风向、温度、空气湿度、气压和电场的场强、磁场的场强和/或电磁场的场强，使得确定雷击概率并且分配给风能设备或风能设备的位置。对此也可行的是，考虑所检测到的环境参数的时间发展。例如当电场的场强、磁场的场强和/或电磁场的场强在短时间内强烈地提高时，那么雷击概率提高。为了确定概率，例如能够采用天气研究/天气预报中的标准模型和/或经验值。

一个优选的设计方式涉及一种方法，其中将所确定的雷击概率与极限概率进行比较，并且对雷击概率超出极限概率的多个风能设备的位置输出雷电预警。特别地，当雷击概率大于50％、优选大于70％并且更优选大于90％时，对风能设备的相应的位置的或者多个位置输出雷电预警。

一个有利的设计方式涉及一种方法，其中输出呈预警通知形式的雷电预警、尤其对多个风能设备的特定的风能设备输出预警通知形式的雷电预警，其中预警通知能够作为听觉的广播通告和/或以警示灯的形式输出。在此提出：(在雷电预警的情况下)该雷电预警以自动广播通知的形式例如经由塔内部中的扬声器输出，使得维护人员被警告并且能够中断的可能的维护工作。也能够提出：自动地接通警示灯，所述警示灯随后警告预防可能的雷击。也能够提出：在雷电预警的情况下，自动地切断相应的风能设备。

在所述方法的一个尤其优选的改进方案的范围中使用的气象学模型提出：不仅使用电场而且使用其它环境参数如在上文中所提到的风强度、风向、温度、空气湿度以便可以做出雷电预警、尤其雷电预报。使用电场计来检测电场强度的气象学模型在最简单的情况下基于雷电形成的下述物理机制。所述物理机制在最简单的情况下然而非限制于此而提供：湿热的空气块共同流动，当湿热的空气块上升时水蒸汽从中冷凝并且在一定外部条件下形成塔状的积云。这种积云越高，那么在其内部中因水微粒的摩擦和雾化形成电荷的概率就越高。当在积云的上部较冷的部分中冰晶充正电而在积云的下部部分中水滴充负电时，尤其是这种情况。这种在积云的上部部分中占优的正电荷能够相对于在积云的下部部分中占优的负电荷根据积云的(直至几千米的)高度形成电场，所述电场引起超过几百万伏的电压。

首先在云内部中的这种电荷分离的放电能够引起朝向地面方向上的所谓的先导放电，所述先导放电必要时在例如风能设备的地面处的或者地面处的保留的部位处形成向上闪流的情况下引起构成电离的雷电通道，随后主放电(真正的雷电)跟随所述雷电通道。所述改进方案基于这种相对简单的物理机制已经认识到：存在用于检测电场的支持点越多，那么用于雷电预警、尤其雷电预报的要作为基础的气象学方法就越可靠。所述改进方案因此有利地提出：风电厂的增加数量的风能设备，但是至少具有风能设备的选集的风电厂的一部分(例如设置在风电厂的边缘处的风能设备和风能设备在风电厂的区域内部的分布)用于实现用于测量电场的支持部位。有利地，这能够是风电厂的所有风能设备。有利的是，在风能设备中的每一个中，但是至少在形成上述支持部位的风能设备中，执行对上述环境参数的测量。

在下文中现在应描述用于借助数量为i的风能设备、尤其借助风电厂的一部分进行雷电预警的方法的具体的实例(而本发明不受限于具体的值)。数量为i的风能设备在此设置在不同的位置处，其中i能够采用1,2,…n的值，其中风能设备中的每一个具有用于检测环境参数的传感器装置，所述传感器装置具有至少一个风速计、温度传感器和/或湿度传感器和用于检测电场强度的另一传感器、尤其电场计。借助于传感器检测环境参数、例如风强度、风向、温度、空气湿度、气压和/或电场的场强的至少一个值，但是至少检测电场强度。随后，评估所检测到的环境参数的值以对风能设备的相应的位置预报雷电和雷电预警。在此考虑：在雷雨期间能够在雷雨云中产生电荷分离，所述电荷分离随后局部地引起不同大的电场强度。电场强度和/或电场强度的分布能够借助于数量为i的风能设备的传感器装置来检测。如果特定的风能设备处的电场强度超过(预先)确定的临界值、即电场的极限值，那么对该风能设备示出雷电预警。临界场强为大约3000kV/m，在所述临界场强中在空气中在正常压强(p＝101.325Pa＝101.325N/m²)和正常温度(T＝0℃)下产生雷电的击穿。但是根据其它环境参数，例如风强度、温度、空气湿度和/或空气压力，即使在场强较小的情况下、即场强在300kV/m至400kV/m的范围中的情况下，也能够产生雷电的击穿。雷电的另一因素或触发物是宇宙辐射中的高能电子的存在，所述高能电子即使在场强为150kV/m至300kV/m的情况下也已经能够触发雷电。例如如果在正常条件(p＝101.325Pa，T＝0℃)下，一个或多个风能设备处的电场强度超出150kV/m的极限值，那么对该一个或多个风能设备输出雷电预警。

附图说明

接下来根据附图相对于现有技术来描述本发明的实施例，所述现有技术同样部分地示出。这些附图不一定应按照比例地示出实施例，更确切地说，用于进行阐述的附图以示意性的和/或轻微扭曲的形式构成。关于可直接从附图中识别到的教导的补充，参照有关的现有技术。在此需考虑的是，能够执行涉及实施方式的形式和细节的多种多样的变型和变化，而不脱离本发明的普遍思想。本发明的在说明书中、附图中以及在权利要求中公开的特征不仅能够单独地而且以任意组合的方式对于本发明的改进方案是实质性的。此外，所有由至少两个在说明书、附图和/或权利要求中公开的特征的组合落入本发明的范围中。本发明的普遍思想不受限于下面示出和描述的优选的实施方式的精确形式或者细节，或者不受限于相对于在权利要求中要求保护的主题而可能受到限制的主题。在所给出的尺寸描述中，所有位于所提到的极限之内的值应作为极限值公开并且可任意地使用和要求保护。相同的或者类似的部件或者相同功能或者类似功能的部件有意义地出于简化的原因而设有相同的附图标记。

本发明的其它优点、特征和细节从接下来对优选的实施例的描述中以及根据附图得出。

在附图中示出：

图1示出风能设备的一个可行的实施方式；

图2示出传感器装置的一个可行的设计方式；

图3示出风电厂的一个可行的设计方式；

图4示出用于借助多个风能设备进行雷雨预警、尤其雷电预警的方法的一个可行的设计方式；

图5示出多个风能设备的位置和环境参数的值的地图的一个可行的设计方式；

图6示出多个风能设备的位置和作为所检测到的环境参数的电磁场强度的地图的另一设计方式；

图7示出多个风能设备的位置和作为所检测到的环境参数的风强度的地图的另一设计方式；

图8又示出多个风能设备的位置和作为所检测到的环境参数的由场强和风强度构成的组合的地图的另一设计方式；以及

图9示出用于进行天气预报、尤其进行雷电预警的系统的一个可行的设计方式。

具体实施方式

图1示出具有塔2和吊舱4的风能设备1。在吊舱4上设置有具有三个转子叶片8和导流罩7的转子6。转子在风能设备1运行时通过风进入旋转运动并且驱动吊舱4内部中的发电机(未示出)。借助于发电机将旋转运动的机械能转换为电能并且随后馈入到电网中。

此外，风能设备1包括用于检测至少一个环境参数的传感器装置5，所述环境参数例如是风强度、风向、温度、空气湿度、气压和/或大气中的电场、磁场和/或电磁场。传感器装置5对此尤其包括风速计、温度传感器、湿度传感器、气压计或者压强传感器和/或用于检测电场、磁场和/或电磁场或者场强的另一传感器、尤其电场计。

图2示出用于检测环境参数25的传感器装置5的一个可行的设计方式，其中传感器装置5设置在风能设备1上、尤其设置在风能设备1的吊舱4的顶上(示意性示出)。此外，风能设备1、尤其传感器装置5，经由连接线路32与服务器31连接，尤其与风电厂的服务器连接，使得例如借助风能设备1的传感器装置5检测到的环境参数25能够被传导给服务器31。

传感器装置5例如包括风速计21、温度传感器22、湿度传感器23和/或用于检测大气中的电场、磁场和/或电磁场的另一传感器24、尤其电场计(而不受限于具体提出的传感器)。传感器装置5还能够具有其它传感器，例如用于检测大气中的气压的气压计或者压强传感器。

于是借助传感器装置5的相应的传感器，能够检测一个或多个环境参25，例如风强度21.1a、风向21.1b、温度22.1、空气湿度23.1和/或大气中的电场的场强24.1。相应的传感器当前与传感器装置5的中央的控制元件26连接，所述传感器装置能够承担对各个传感器的控制和/或评估。但是替选地，各个传感器也能够包括本身的控制单元，所述控制单元因此例如集成在相应的传感器中，使得各个传感器也能够“自给自足地”由传感器装置5使用。检测到的环境参数25的值要么能够在控制单元26中被评估要么能够在服务器31中被评估，其中所述控制单元因此也用作为评估单元，其中在所述服务器中所述值例如与极限值或者参考值进行比较。如果所检测到的环境参数25的值例如超出极限值，那么能够输出预警通知、尤其雷电预警。优选地，所检测到的环境参数25的值被转发给服务器并且在该处对于多个风能设备中央地进行评估。连接线路32在此用作为风能设备1和服务器31之间的通信线路。

图3示出由多个风能设备1构成的、尤其由n*m个风能设备1构成的风电厂10的一个可行的设计方式，其中各个风能设备1分别设置在特定的位置1.1,1.2，……，m.n处。位置例如能够是风能设备的任意的坐标系的坐标或者也能够是单独的(序列)号码，所述号码于是分别分配给特定的风能设备1。替选地或者补充地，所述位置也能够包含关于相应的风能设备1的实际位置的GPS信息。

当前，多个风能设备1中的每一个包括例如在图2中示出和描述的且能够用于检测环境参数的传感器装置，所述环境参数例如是风强度、风向、温度、气压、空气湿度和/或电磁场。

此外，设有服务器31，所述服务器经由连接线路32与多个风能设备的各个风能设备1连接，使得借助于特定的风能设备1、尤其特定的风能设备1的传感器装置所检测到的环境参数能够被转发给服务器31。在此，每个风能设备1也将关于其位置1.1,1.2，……，m.n的信息连同所检测到的环境参数一起转发给服务器31，使得在服务器中可以在检测到的环境参数和特定的风能设备之间进行精确的分配。

图4示出用于借助于多个风能设备进行雷电预警的方法的一个可行的设计方式的示意图。

在此，例如借助多个风能设备、尤其借助具有n*m个风能设备的风电厂的风能设备、即位置1.1处的风能设备、位置1.2处的风能设备、位置1.3处的风能设备等以及最后借助位置m.n处的风能设备分别检测41一个或多个环境参数、尤其风强度、风向、温度、气压、空气湿度和/或电场，并且随后由相应的风能设备发送42或转发给服务器31、尤其发送或转发给风电厂的服务器。在此，各个风能设备与其传感器装置在其相应的位置1.1至m.n处用作为不同的环境参数的(天气)测量站，所述环境参数例如是风强度、风向、温度、空气湿度、气压和/或大气中的电场。

随后，在服务器31中从所检测到的环境参数连同位置建立43一个或多个地图51，在所述地图中测绘、即以图形的方式示出所检测到的值。在此，在不限制本发明的情况下，能够使用不同的视图类型来可视化所检测到的数据。也能够提出：对于评估44所检测到的环境参数而言完全弃用图形视图，其中因此仅评估数值，例如呈环境参数的表格和/或其它数据组形式的数值。

优选地，建立43多个风能设备的位置和环境参数的一个或多个所检测到的值的地图并且进行评估44以对多个风能设备的一个或多个位置预报45雷电预警。

对于评估44所检测到的环境参数而言，这些所检测到的值例如能够借助于标准模型、如对于天气研究和天气预报已知的标准模型来评估。以此为基础，随后能够确定和输出预报的、尤其雷击和雷电预警的评估结果。

图5示出多个风能设备的位置1.1至m.n的地图的一个可行的设计方式。当前，地图包括n*m个像素、即m行和n列，其中能够为每个像素相分配风电厂的一个特定的风能设备、尤其特定的风能设备的位置。也就是说，地图51的每个像素总是包括至少两个信息，即一个是环境参数、例如风强度、风向、温度、空气湿度、气压和/或电场强度的值，而另一个是关于风能设备的位置的信息，例如GPS信息等，其中借助于所述信息已经检测(地图的像素的)相应的环境参数。不受限制的方式，也能够建立地图的其它设计方式，所述其它设计方式随后相应地被配置，以正确地构成风电厂的风能设备的位置信息。例如能够设置不同大小的像素和/或像素形状。根据风能设备如何在风电厂中分布和设置或者风电厂的实际形状如何来相应地调整地图。当前(但是不受限于此)，地图属于具有n*m个风能设备的矩形的风电厂，即所述风电场例如在图3中所示出和描述的那样。

图6示出多个风能设备的位置和作为所检测到的环境参数的电场的(场)强度的(如在图5中所示出的那样)所建立的地图的一个可行的设计方式。当前，电场的强度以从黑向白的比色刻度尺61的形式示出，其中黑色代表强的电场而白色代表弱的电场。以不受限制的方式，也能够使用其它的比色刻度尺和/或其它的刻度尺形式，所述其它比色刻度尺和/或其它刻度尺形式配置用于以图形的方式示出不同的场强。在此，刻度尺或图形视图例如也能够相对地(相对于最大值63或者最小值64)选择或者绝对地来选择。也能够设置对数视图。当前，白色的像素示出最小值64而一个或多个黑色地像素示出电场强度的一个/多个最大值。例如也可行的是，确定和(以箭头的方式)显示梯度65，作为电场的最急剧上升的方向度量。

当前，示出风电厂的各个风能设备/位置的电场的场强分布，其中电场强度的值已借助于各个风能设备的相应的传感器装置检测并且已转发给服务器。随后，在服务器中从所检测到的环境参数，当前即场强中连同位置一起建立地图51，在所述地图中测绘、即以图形的方式示出所检测到的值。所示出的检测到的电场强分布在像素6.7中/处具有最大值63。据此，电场在位置6.7处的风能设备中最强。在此，呈雷击形式的大气放电的概率最大。

如果电场强度超出特定的极限值，例如150kV/m，从而超出雷击的特定的极限概率，那么以在该风能设备中认为可能出现雷击并且将雷击预警输出给相应的风能设备。也能够提出：雷击预警被输出给围绕相应的风能设备的特定区域62中的多个风能设备、尤其相邻的风能设备。

图7示出风电厂的多个风能设备的位置1.1至m.n和作为所检测到的环境参数的风强度的(如在图5中所描述的)所建立的地图的另一设计方式。与图6中所类似的是，当前风强度以比色刻度尺的形式示出，其中高的风强度或者高的风速以黑色来表示而小的风强度以白色来表示。在当前示出的地图51中，能够识别到如下风强度分布，所述风强度分布具有呈长形的最大值形式的多个最大值63。在此，其是风前沿71，所述风前沿在风电厂上运动。

图8示出地图51的另一设计方式，其中在此共同在一个地图中示出两个检测到的环境参数，即电场强和风强度，如例如在图6和7中所示出和描述的那样。

当前示出风前沿71，所述风前沿将电场分布、尤其具有电荷分离的云推到其前方。从电场和风强度的组合视图中例如能够确定用于特定的区域62的雷击预报和区域62的时间发展81，在所述区域中安置有担心会受到雷击的风能设备，使得能够将雷电预警输出给这些(有潜在危险的)风能设备。

图9示出用于天气预报、尤其用于雷电预警的系统1000的一个可行的设计方式。在此，许多不同的风能设备、例如还有离岸风电厂，或者各个风能设备能够经由连接网络92彼此联网并且与共同的中央服务器91连接。也可以提出：各个风电厂的服务器(例如参见图3中的服务器)与共同的中央服务器91连接。借助于相应的风电厂和/或风能设备于是能够在不同地点在大的区域上检测环境参数并且将其转发给中央服务器91。在共同的中央服务器91中，所检测到的环境参数随后能够被评估以进行天气预报、尤其用于雷雨和/或雷电预警的天气预报。

Claims (6)

1.一种用于借助于多个风能设备(1)的系统进行雷电预警的方法，其中所述风能设备(1)各处于一个位置(1.1,1.2，……，m.n)处并且所述多个风能设备(1)中的每一个具有用于检测环境参数(25)的传感器装置(5)，所述传感器装置包括至少一个风速计(21)、温度传感器(22)和/或湿度传感器(23)，其中所述传感器装置(5)具有用于检测电场的另一传感器(24)、即电场计，并且所述方法包括下述步骤：

-借助于所述传感器装置(5)的传感器(21，22，23，24)与所述多个风能设备(1)检测(41)所述环境参数(25)的至少一个值，所述环境参数至少包括电场；以及

-评估(44)所述环境参数的至少一个所述值以对所述多个风能设备(1)的所述位置(1.1,1.2，……，m.n)预报(45)雷电预警(1)，其特征在于，

在所述系统中，所述多个风能设备(1)与共同的中央的服务器(31)连接，其中所述方法还包括下述步骤：

-将所述环境参数(25)的至少一个所述值从所述多个风能设备(1)发送(42)至所述服务器(31)；

-借助于所述环境参数(25)的至少一个所述值和所述多个风能设备(1)的所述位置(1.1,1.2，……，m.n)建立(43)多个地图(51)，其中根据所述多个风能设备的分布或设置来调整所述多个地图；以及

-评估(44)所述多个地图(51)以对所述多个风能设备(1)的所述位置(1.1,1.2，……，m.n)预报(45)雷电预警(1)，其中

借助于所述多个风能设备(1)的每个传感器装置(5)检测所述环境参数(25)的至少一个所述值，并且借助于所述环境参数的至少一个所述值建立所述多个地图(51)并且评估所述多个地图，并且将所述多个地图(51)彼此组合，

-基于对至少一个所述地图(51)的评估，采用天气预报中的经验值和标准模型将雷击概率分配给所述多个风能设备(1)的所述位置(1.1,1.2，……，m.n)，其中为了确定概率，采用天气预报中的标准模型和/或经验值，其中

-所述环境参数(25 )的至少一个所述值选自如下值：风强度(21.1a)、风向(21.1b)、温度(22.1)、空气湿度(23.1)、气压、电场强度(24.1)、磁场强度和/或电磁场强度，和

-在评估所述地图(51)时确定最小值(64)、最大值(63)和/或梯度(64)，和

-将所述雷击概率与极限概率进行比较，并且对所述雷击概率超出所述极限概率的多个风能设备(1)的位置(1.1,1.2，……，m.n)输出雷电预警，并且

-输出呈预警通知形式的所述雷电预警。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述环境参数(25)的至少一个所述值与参考值进行比较。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个风能设备是风电厂的一部分，其中根据所述风电厂的实际形状调整所述多个地图。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，输出作为听觉的广播通告和/或呈警示灯的形式的所述雷电预警。

5.一种多个风能设备(1)的系统，所述系统构成用于进行雷电预警，其中所述多个风能设备(1)中的每个风能设备各处于一个位置(1.1,1.2，……，m.n)处并且所述风能设备(1)中的每一个包括用于检测环境参数的传感器装置(5)，所述传感器装置包括至少一个风速计(21)、温度传感器(22)和/或湿度传感器(23)，其中所述传感器装置(5)构成有用于检测电场的另一传感器(24)、即电场计；并且雷电预警装置构成有评估单元，所述评估单元用于评估(44)所述环境参数的至少一个值并且对所述风能设备(1)的所述位置(1.1,1.2，……，m.n)预报(45)雷电预警，其中所述环境参数至少包括电场，其特征在于，在所述系统中，所述多个风能设备(1)与共同的中央的服务器连接，并且所述系统配置为执行根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中根据所述多个风能设备的分布或设置来调整借助环境参数(25)的至少一个值和所述多个风能设备(1)的所述位置(1.1,1.2，……，m.n)建立的多个地图(43，51)。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述多个风能设备(1)是出自风电厂(10)中的多个风能设备，其中根据所述风电厂的实际形状调整所述多个地图。