DE102006034299A1

DE102006034299A1 - Windenergieanlage und Verfahren zum Betreiben der Windenergieanlage

Info

Publication number: DE102006034299A1
Application number: DE102006034299A
Authority: DE
Inventors: Matthias Stommel
Original assignee: Daubner and Stommel GbR Bau Werk Planung
Current assignee: Daubner and Stommel GbR Bau Werk Planung
Priority date: 2006-07-21
Filing date: 2006-07-21
Publication date: 2008-01-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Windenergieanlage (10) mit einem von Wind antreibbaren Rotor (18) mit zumindest einem Rotorblatt (22), mit einem Generator zur Umwandlung der mechanischen Energie des Rotors (18) in elektrische Energie sowie mit einem Turm (14), an dem der Rotor (18) angeordnet ist. Die Windenergieanlage (10) weist außerhalb des Turms (14) einen Aufzug (30) zum Befördern von Personen und/oder Gegenständen auf, vorzugsweise einen Personenaufzug.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Windenergieanlage mit einem von Wind antreibbaren Rotor mit zumindest einem Rotorblatt, mit einem Generator zur Umwandlung der mechanischen Energie des Rotors in elektrische Energie sowie mit einem Turm, an dem der Rotor angeordnet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Windenergieanlage.
Um Reparaturen oder Wartungen an Windenergieanlagen durchzuführen, ist es häufig notwendig, dass Anlagentechniker in großer Höhe befindliche Bauteile der Windenergieanlage inspizieren bzw. reparieren, etwa den Rotor, insbesondere die Rotorblätter, die Gondel mitsamt darin angeordneter Bauteile oder dergleichen.
Um wenigstens einige dieser Bauteile für die Techniker erreichbar zu machen, ist im Stand der Technik zum einen bekannt, im Inneren des Turmes der Windenergieanlage Leitersysteme vorzusehen, über die die Techniker vom Boden aus bis zur Gondel klettern können. Weiter ist bekannt, im Inneren des Turmes vertikal nach oben verfahrbare Fahrkörbe anzuordnen.
In einer bodennahen Stellung dieser Fahrkörbe können die Techniker in dieselben einsteigen. Anschließend werden die Fahrkörbe mittels Seilzügen innerhalb des Turms nach oben gezogen. Die Techniker können mithilfe dieser Fahrkörbe beispielsweise bis zur Gondel befördert werden.
Insbesondere (aber nicht ausschließlich) bei zukünftig immer wichtiger werdenden Offshore-Windenergieanlagen wären die beschriebenen Fahrkörbe im Inneren der Türme nachteilig. Denn um den jeweiligen Fahrkorb nutzen zu können, müssten die Techniker zunächst, beispielsweise über entsprechende in den Turmwandungen angeordnete Türen, in das Innere des Turms gelangen. Das Einsteigen in derartige Türen würde auf hoher See schwierig sein.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Windenergieanlage anzugeben, bei der insbesondere Personen, wie etwa Techniker, aber auch gegebenenfalls andere Lasten, in einfacher Weise zu den höhergelegenen Bauteilen der Windenergieanlage verbracht werden können. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Windenergieanlage anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Windenergieanlage mit den Merkmalen des Anspruches 1.
Erfindungsgemäß weist die Windenergieanlage daher außerhalb des Turms einen mit der Windenergieanlage verbundenen Aufzug zum Befördern von Personen und/oder Gegenständen auf, vorzugsweise einen Personenaufzug.
Ein derartiger, außerhalb des Turms, vorzugsweise auf der windabgewandten Turmseite angeordneter Aufzug macht es Personen, die die Windenergieanlage inspizieren möchten, im Vergleich zum Stand der Technik deutlich einfacher, zu den höher gelegenen Bauteilen zu gelangen. So ist es nicht mehr erforderlich, zunächst aufwändig in das Innere des Turmes zu gelangen, um dort in einen Fahrkorb einzusteigen. Vielmehr können die Personen direkt von außen in den Aufzug einsteigen. Dies gilt insbesondere, aber nicht nur für Offshore-Windenergieanlagen.
Weiter ist die Anordnung eines derartigen Aufzugs außerhalb des Turms auch deshalb vorteilhaft, da außerhalb des Turms angeordnete Bauteile, wie etwa der Rotor, insbesondere die Rotorblätter, von dem Aufzug aus in einfacher Weise kontrolliert oder gegebenenfalls sogar repariert werden können. Dies ist mit den im Stand der Technik im Inneren des Turms angeordneten Fahrkörben nicht möglich, insbesondere dann nicht, wenn der jeweilige Turm massive Wandungen aufweist.
Auch gegenüber mobilen Systemen, beispielsweise Leiterwagen, die nur bedarfsweise an die Windenergieanlage herangefahren werden, bietet die erfindungsgemäße, feste Installation des Aufzuges als Teil der Windenergieanlage erhebliche Vorteile. So ist der Aufzug unabhängig von der Verfügbarkeit derartiger mobiler Leiterwagen zu jeder Tages- und Nachtzeit einsetzbar. Bei häufigem Einsatz des Aufzuges entstehen darüber hinaus Kostenvorteile gegenüber einem mobilen System.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform weist der Aufzug ein vertikal beweg- bzw. verfahrbares Transportmittel auf, vorzugsweise einen Fahrkorb, eine Fahrkabine oder eine Fahrplattform, mit dem die Person und gegebenenfalls die Gegenstände transportierbar sind.
In einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind zumindest einige der Bauteile des Aufzugs insbesondere dem Heck einer an der Turmoberseite angeordneten Gondel der Windenergieanlage zugeordnet. Vorzugsweise sind diese Bauteile des Aufzug, etwa die Winde und/oder der Antrieb, in die Gondel bzw. in das Heck der Gondel integriert.
Der Aufzug kann derart ausgebildet sein, dass das vertikal bewegbare Transportmittel desselben zumindest abschnittsweise in das Innere der Gondel bewegbar ist. Insbesondere wenn das Transportmittel als Fahrkorb, Fahrkabine oder Fahrplattform ausgebildet ist, ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Transportmittel vollständig in die Gondel integrierbar ist. Im Bedarfsfalle wird dann beispielsweise eine entsprechende verschließbare Öffnung in der Gondel geöffnet, insbesondere eine Klappe oder Tür, und das Transportmittel wird aus der Gondel nach unten in Richtung des Erdbodens bewegt, bzw. im Falle einer Offshore-Anlage in Richtung der Wasseroberfläche.
Zweckmäßigerweise ist der Fahrkorb, die Fahrkabine oder die Fahrplattform an einem oder an mehreren Seilen aufgehängt. Der Aufzug ist in diesem Fall dementsprechend als Seilaufzug ausgebildet.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, den Aufzug als ein an dem Turm der Windenergieanlage angeordneten Kletteraufzug mit eigenem Antrieb auszubilden. Dabei kann der Antrieb des Aufzugs auch innerhalb der Gondel angeordnet werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Aufzug mittels einer Fernsteuerung steuerbar, insbesondere mittels einer Drahtlos-Fernsteuerung. Die Fernsteuerung ist vorteilhafter weise so ausgebildet, das der Aufzug bei Bedarf aus einer inaktiven, bspw. in die Gondel integrierten Stellung oder einer Stellung unmittelbar unterhalb der Gondel, verfahrbar ist, in eine den Zustieg von Personen ermöglichenden Stellung.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11.
Danach wird der Rotor der Windenergieanlage aus Sicherheitsgründen vorteilhafterweise abgebremst, insbesondere durch geeignete Veränderung der Windanstellwinkel der Rotorblätter und/oder durch Betätigung mechanischer Rotorbremsen, bevor und/oder während der Aufzug der Windenergieanlage verfahren wird.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Unteransprüchen, aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles sowie aus der beigefügten Zeichnung. Darin zeigt:
1 eine erfindungsgemäße Offshore-Windenergieanlage mit Außenaufzug in schematischer Seitenansicht.
In der 1 ist eine Off-Shore-Windenergieanlage 10 dargestellt, die am oberen Ende eines vertikalen Turmes 14 auf der Turmoberseite eine Gondel 16 aufweist. Der Turm 14 ist in nicht näher beschriebener Weise im Meeresboden verankert und wird von Wasser 12 umspült. Wie der Fachmann des Standes der Technik weiß, sind für die genaue Ausbildung eines Turmes einer Windenergieanlage vielfältige Ausführungsformen denkbar. Die Erfindung ist naturgemäß nicht auf die in der Zeichnung beschriebene, kegelförmige Form des Turms 14 beschränkt.
An einem windzugewandten Ende der Gondel 16 ist ein Rotor 18 angeordnet, der eine Nabe 20 aufweist. Mit der Nabe 20 verbunden sind drei Rotorblätter 22, wobei die Rotorblattwurzeln 23 der Rotorblätter 22 in entsprechende Öffnungen der Nabe 20 eingesteckt und in bekannter Weise mit dieser verbunden sind.
Der Rotor 18 dreht sich um eine leicht gegenüber der Horizontalen nach oben geneigte Achse. Sobald Wind auf die Rotorblätter 22 trifft, wird der Rotor 18 mitsamt Rotorblättern 22 um die Rotorachse in Rotation versetzt. Die Bewegung der Rotorachse wird von einem innerhalb der Gondel 16 angeordneten Generator in elektrischen Strom umgewandelt. Die Rotorblätter 22 überstreichen während der Rotation eine Kreisfläche. Über eine nicht dar gestellte, allerdings den Fachleuten des Standes der Technik bekannte, Verstelleinrichtung können die Rotorblätter 22 einzeln in ihrer Stellung zum Wind verändert werden, das heißt, der Anstellwinkel der Rotorblätter 22 zum Wind ist einstellbar. Verschiedene Funktionen der Windenergieanlage 10 sind über eine nicht dargestellte, geeignete Steuerungseinrichtung steuerbar.
Die Windenergieanlage 10 ist an ein Stromnetz angeschlossen, in das die von dem Generator produzierte, elektrische Energie eingespeist werden kann.
An der Oberseite der Gondel 16 ist eine horizontal verlaufende Hubschrauberlandeplattform 24 angeordnet. In gleicher Weise ist im unteren Bereich des Turmes 14 eine weitere Hubschrauberlandeplattform 26 angeordnet. Die Plattformen 24, 26 sind über geeignete Verbindungs- und Stützkonstruktionen an der Windenergieanlage 10 befestigt. Ein nicht dargestellter Hubschrauber kann sowohl auf der Plattform 24 als auch auf der Plattform 26 landen.
Die Windenergieanlage weist einen Seilaufzug 30 auf. Außen an dem Turm 14 ist als Transportmittel des Seilaufzuges 30 eine Fahrkabine 28 angeordnet. Die Fahrkabine 28 kann nach oben in Richtung der Gondel 16 oder nach unten in Richtung des Wassers 12 verfahren werden, indem ein aus einem oder mehren Seilen bestehendes Zugmittel 32, an dessen einem Ende die Fahrkabine 28 hängt, auf eine nicht dargestellte Winde des Aufzugs 30 aufgewickelt oder von dieser abgewickelt wird. Die Winde sowie ein entsprechender, vorzugsweise elektrischer Windenantrieb sind innerhalb der Gondel 16 angeordnet, und zwar im unteren Bereich des Hecks 36 der Gondel. Durch eine Öffnung 37 innerhalb der Wandung des Gondelhecks 36 wird das Zugmittel 32 bzw. der nicht auf die Winde aufgewickelte Teil des Zugmittels 32 nach unten aus dem Heck 36 herausgeführt bzw. nach unten herabgelassen.
Die Fahrkabine 28 ist über Führungsmittel 34 mit dem Turm 14 verbunden. Die Führungsmittel 34 sind so ausgebildet, dass windbedingten Bewegungen der Fahrkabine 28 entgegengewirkt wird.
Falls ein Hubschrauber mit Anlagentechnikern oder anderen Personen, die die Windenergieanlage 10 inspizieren möchten, auf der unteren Landeplattform 26 landet, kann die Fahrkabine 28 über eine Fernsteuerung nach unten bis zu dieser Landeplattform 26 verfahren werden. Dort können die Personen bequem in die Fahrkabine 28 einsteigen und nach oben verfahren werden, um beispielsweise die Gondel 16 oder die Rotorblätter 22 zu inspizieren.
Falls der Hubschrauber auf der oberen Landeplattform 24 landet, kann die Fahrkabine über eine Fernsteuerung nach oben bis unmittelbar unter das Heck 36 der Gondel 16 zu dieser verfahren werden. Über nicht dargestellte Leitern können die Personen anschließend in die Fahrkabine 28 einsteigen und nach unten verfahren werden, beispielsweise um die Rotorblätter 22 zu inspizieren.
Der Impuls der Fernsteuerung zur Aktivierung des Aufzugs 30 löst zuvor aus Sicherheitsgründen über einen geeigneten Steuerungsbefehl einen Abbremsvorgang des Rotors 18 aus. Im Verlaufe des Abbremsvorgangs wird der Rotor 18 automatisch abgebremst, indem die Rotorblätter 22 zunächst aus dem Wind gedreht werden. Anschließend bzw. zeitgleich werden die Rotorblätter 22 durch mechanische Bremsen festgesetzt, um ein Taumeln derselben zu verhindern.
Falls der Aufzug 30 nicht benötigt wird, kann er in eine inaktive Stellung verfahren werden. Bevorzugt wird der Aufzug 30 dabei an die höchste Stelle verfahren, d. h. unmittelbar unterhalb des Hecks 36 der Gondel 16.
In einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, das Transportmittel 28 des Aufzugs 30, also in vorliegenden Fall die Fahrkabine 28, vollständig oder zumindest teilweise in das Heck 36 der Gondel 16 zu integrieren, wenn der Aufzug 30 nicht mehr benötigt wird.

10: Windenergieanlage
12: Wasser
14: Turm
16: Gondel
18: Rotor
20: Nabe
22: Rotorblätter
23: Rotorblattwurzel
24: Obere Landeplattform
26: Untere Landeplattform
28: Transportmittel
30: Aufzug
32: Zugmittel
34: Führungsmittel
36: Gondelheck
37: Öffnung

Claims

Windenergieanlage mit einem von Wind antreibbaren Rotor (18) mit zumindest einem Rotorblatt (22), mit einem Generator zur Umwandlung der mechanischen Energie des Rotors (18) in elektrische Energie sowie mit einem Turm (14), an dem der Rotor (18) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Windenergieanlage (10) außerhalb des Turms (14) einen Aufzug (30) zum Befördern von Personen und/oder Gegenständen aufweist, vorzugsweise einen Personenaufzug.
Windenergieanlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufzug (30) ein vertikal bewegbares bzw. verfahrbares Transportmittel (28) aufweist, vorzugsweise einen Fahrkorb, eine Fahrkabine (28) oder eine Fahrplattform, mit dem die Personen und/oder die Gegenstände vertikal transportierbar sind.
Windenergieanlage gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein oder mehrere Bauteile des Aufzug (30), etwa eine Winde und/oder ein Antrieb, einer an der Turmoberseite angeordneten Gondel (16) zugeordnet sind, insbesondere dem Heck (36) der Gondel (16).
Windenergieanlage gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile des Aufzugs (30) in der Gondel (16) angeordnet sind, insbesondere in dem Heck (36) der Gondel (16).
Windenergieanlage gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufzug (30) derart ausgebildet ist, dass das vertikal bewegbare Transportmittel (28) desselben zumindest abschnittsweise in das Innere der Gondel (16) verfahrbar ist.
Windenergieanlage gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufzug (30) als Seilaufzug mit an einem oder mehreren Seilen aufgehängtem Fahrkorb, Fahrkabine (28) oder Fahrplattform ausgebildet ist.
Windenergieanlage gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufzug (30) als ein an dem Turm (14) angeordneter Kletteraufzug mit eigenem Antrieb ausgebildet ist.
Windenergieanlage gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufzug (30) mittels einer Fernsteuerung, insbesondere einer Drahtlos-Fernsteuerung, von einer inaktiven Stellung in eine den Zustieg von Personen ermöglichende Stellung verfahrbar ist.
Windenergieanlage gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufzug (30), insbesondere das Transportmittel (28) des Aufzugs (30), mittels Führungsmitteln (34) an dem Turm (14) der Windenenergieansage (10) geführt ist, derart, dass windbedingten Bewegungen des Aufzugs (30) bzw. des Transportmittels (28) entgegengewirkt wird.
Windenergieanlage gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils der Aufzug (30), insbesondere das Transportmittel (28), sowie der Turm (14) der Windenergieanlage (10) entsprechend zusammenwirkende Führungsmittel aufweisen, die den windbedingten Bewegungen des Aufzugs (30) bzw. des Transportmittels (28) gemeinsam entgegenwirken.
Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (18) der Windenergieanlage (10) abgebremst wird, insbesondere durch geeignete Veränderung der Windanstellwinkel der Rotorblätter (22) und/oder durch Betätigung mechanischer Rotorbremsen, bevor und/oder während der Aufzug (30) der Windenergieanlage (10) verfahren wird.