DE102009010400A1

DE102009010400A1 - Rotorblatt mit einer Blitzableitervorrichtung, Windenergiekraftanlage mit einem Rotorblatt und Windpark mit Windenergieanlagen

Info

Publication number: DE102009010400A1
Application number: DE102009010400A
Authority: DE
Inventors: Sönke PAULSEN
Original assignee: INNOVATIVE WINDPOWER AG
Current assignee: INNOVATIVE WINDPOWER AG
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2010-09-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage, wobei das Rotorblatt einen Innenkörper, einen Außenbereich und eine Blitzableitervorrichtung aufweist, wobei die Blitzableitervorrichtung eine Blitzaufnahmevorrichtung und eine Blitzleitungsvorrichtung aufweist, wobei die Blitzaufnahmevorrichtung eine Aussparung und einen Leiter aufweist, wobei die Blitzaufnahmevorrichtung den Innenkörper mit dem Außenbereich verbindet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage, wobei das Rotorblatt einen Innenkörper, einen Außenbereich und eine Blitzableitervorrichtung aufweist, wobei die Blitzableitervorrichtung eine Blitzaufnahmevorrichtung und eine Blitzleitungsvorrichtung aufweist.
Rotorblätter von Windenergieanlagen sind in Bezug auf die Gefahr von Blitzschlag an exponierter Lage angebracht. Durch die großen Höhen und das Freistehen im Gelände ereignen sich häufig Blitzschläge, welche in dem Rotorblatt einschlagen. Dies kann dazu führen, dass das Rotorblatt an der Spitze durch Verdampfen von Material bei Blitzeinschlag zerstört wird. Insbesondere dehnt sich beim Blitzeinschlag Material aus, was zu einer schlagartigen Zerstörung der Rotorblattspitze führt.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage, wobei das Rotorblatt einen Innenkörper, einen Außenbereich und eine Blitzableitervorrichtung aufweist, wobei die Blitzableitervorrichtung eine Blitzaufnahmevorrichtung und eine Blitzleitungsvorrichtung aufweist, wobei die Blitzaufnahmevorrichtung eine Aussparung und einen Leiter aufweist, wobei die Blitzableitungsvorrichtung den Innenkörper mit dem Außenbereich verbindet.
Mittels des hier beschriebenen Blitzableiters wird der Blitz von der Rotorblattspitze oder von anderen Teilen des Rotorblattes über die Gondel und den Turm in den Boden geleitet. Die Blitzaufnahmevorrichtung kann aus leitendem Material bestehen, in welches der Blitz bevorzugt einschlagen kann. Die Blitzleitungsvorrichtung leitet den Blitz innerhalb des Rotorblattes.
Durch diese Ausgestaltung kann Material, welches sich an der Blattspitze und dort insbesondere in der Nähe des Leiters gesammelt hat, bei Blitzeinschlag ausdehnen, ohne dass dabei das Rotorblatt zerstört wird.
Zudem können bei geeigneter Gestaltung vorteilhafter Weise Abraummaterial und Feuchtigkeit aus dem Innenbereich zum Außenbereich abgeführt werden.
Um das Rotorblatt möglichst einfach zu fertigen, kann die Aussparung durch das Rotorblatt selbst ausgestaltet sein. In dieser und in der vorhergehenden Ausführungsform kann insbesondere die Blitzaufnahme als metallisches Rohrstück ausgestaltet sein. Dabei bildet das metallische Rohrstück die Aussparung und den Leiter. Durch das Rohr können somit der Abraum und Feuchtigkeit aus dem Rotorblatt herausgebracht werden, und bei Blitzeinschlag kann der Blitz über das Rotorblatt, die Gondel und den Turm in den Boden abgeleitet werden.
In einer weiteren Ausprägungsform der Erfindung kann der Leiter eine Lagerung aufweisen, welche mit einem Federelement ausgestattet ist.
Dadurch kann eine Ausdehnung des Leiters, welche durch die entstehenden Temperaturen beim Blitzschlag erfolgen kann, durch das Federelement aufgenommen werden. Somit sind sowohl die Funktion des Abraums und Feuchtigkeitsausbringens aus dem Inneren des Rotorblatts nach außen und ein optimales Blitzschutzsystem realisiert.
Um eine möglichst einfache Realisation des Federelements zu realisieren, kann das Federelement als Feder und/oder als federndes Profil ausgestaltet sein, welches wenigstens teilweise den Leiter umfasst. Somit kann vorteilhafter Weise der Leiter mittels des Federelements gehalten werden, wobei der Leiter ebenfalls eine Ausdehnung bei Blitzschlag realisieren kann, ohne dass das Rotorblatt zerstört wird.
In einer weiteren Ausprägungsform kann das Rotorblatt zwei, drei, vier, fünf oder mehr Blitzaufnahmevorrichtungen aufweisen. Dadurch kann vorteilhafter Weise die Aussparung auf mehrere Einzelaussparungen verteilt werden, zudem können dem Blitz mehrere Angriffspunkte am Rotorblatt zur Verfügung gestellt werden.
Um eine optimale Verteilung zu erreichen, können die Blitzaufnahmevorrichtungen über das Rotorblatt verteilt angebracht sein. Dabei können insbesondere homogene Verteilungen mit regelmäßigen Abständen der Blitzaufnahmevorrichtung vorliegen.
Da der Blitz bevorzugt in den höchsten Punkt einschlägt, das heißt in die Spitze des Blattes, können die mehreren Blitzaufnahmevorrichtun gen in der Nähe der Spitze des Rotorblattes dichter ausgestaltet sein, beispielsweise im vorderen Drittel der Länge des Rotorblattes.
In einer weiteren Ausprägungsform können die Blitzaufnahmevorrichtungen an einer Kante und/oder an einer Rückseite des Rotorblatts angebracht sein. Auch in dieser Ausprägungsform kann der Blitz besser eingefangen und in den Untergrund abgeführt werden.
Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch eine Windenergieanlage, welche ein Rotorblatt aufweist, wie es zuvor beschrieben wurde.
In einem weiteren erfinderischen Aspekt der Erfindung kann die Aufgabe gelöst werden durch einen Windpark, der wenigstens eine Windenergieanlage aufweist, wie sie zuvor beschrieben wurde.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Dabei zeigen
1a schematisch eine Blitzaufnahmevorrichtung mit einer Aussparung und einem Leiter,
1b schematisch in einem Schnitt eine alternativ ausgestaltete Blitzaufnahmevorrichtung mit einer Aussparung und gelagertem Leiter,
2a schematisch in einem Schnitt einen rohrförmigen Leiter, welcher von einem Federelement gelagert ist,
2b schematisch in einem Schnitt einen rohrförmigen Leiter mit einer anderen Art der federnden Lagerung,
3 schematisch in einem Längsschnitt einen Ausschnitt eines Rotorblattes, eine Blitzableitervorrichtung mit Blitzaufnahmevorrichtung und Blitzleitungsvorrichtung,
4a schematisch in einem Längsschnitt ein Rotorblatt mit mehreren Blitzaufnahmevorrichtungen und
4b schematisch in einem Längsschnitt ein Rotorblatt wie in 4a mit einem Detail eines gelagerten Blitzableiters.
Im oberen Teil der 1a ist ein Ausschnitt einer Rotorblattspitze 107 dargestellt. Die Rotorblattspitze 107 weist eine Aussparung 101 auf. Weiterhin wird ein Leiter 103 in der Mitte der Aussparung 101 über das Federelement 105 fixiert. Das Federelement 105 ist als Feder ausgestaltet.
Im unteren Bereich der 1a ist ein Schnitt durch die Rotorblattspitze dargestellt. Die Aussparung des Rotorblatts wird durch die schraffierte Fläche 107 begrenzt. Weiterhin fixiert die Feder 105 den Leiter 103.
Durch die Aussparung 101 können Abraum und Feuchtigkeit, welche sich im Inneren des Rotorblatts gesammelt hat, nach außen abfließen. Dadurch kann verhindert werden, dass sich Wasser und Abraummaterial an der Rotorblattspitze sammeln.
Der Leiter der Blitzableitungsvorrichtung 103 wird über die Federelemente 105 gelagert. Schlägt nun ein Blitz in die Rotorblattspitze und somit in den Leiter ein, sind weder Abraummaterial noch Feuchtigkeit vorhanden. Daher führt dieses Material durch eine eventuelle Erhitzung nicht zur Zerstörung des Rotorblatts. Noch kann das Ausdehnen des Leiters dazu führen, dass die Rotorblattspitze gesprengt wird, da die Federelemente ein Ausdehnen kompensieren.
In 1b ist ebenfalls eine Rotorblattspitze mit Ausschnitt dargestellt. Hier sind eine Aussparung 101 und ein Leiter 103 vorgesehen. Die Federelemente 109 sind als keilförmige Sektorenstücke ausgebildet. Die keilförmigen Sektorenstücke sind beispielsweise aus Gummi oder einem sonstigen Kunststoff herstellt, der Federeigenschaften aufweist.
Eine hinreichende Federeigenschaft ist dann gegeben, wenn eine Ausdehnung des Leiters im Wesentlichen kompensiert wird und eine weitere Halterung des Leiters gewährleistet ist.
In der 2a ist ebenfalls eine Rotorblattspitze im Ausschnitt dargestellt (107). Der Leiter 201 ist rohrförmig ausgebildet. Der Leiter 201 wird von dem Federelement fixiert, wobei das Federelement als Ring 203 ausgestaltet ist. Durch die Aussparung in der Mitte des rohrförmigen Leiters kann weiterhin Abraum und Feuchtigkeit aus dem Rotorblattinneren nach außen gelangen. Bei Blitzeinschlag in den Leiter 201 wird eine Ausdehnung des Leiters 201 durch das Federelement 203 kompensiert.
In 2a ist ebenfalls ein rohrförmiger Leiter 201 dargestellt. Der rohrförmige Leiter 201 ist in der Rotorblattspitze 107 verortet. Der rohrförmige Leiter 201 wird über Federelemente 205 fixiert, welche insbesondere handelsübliche Federn umfassen. Wie zuvor wird hier ein Ausdehnen des Leiters durch die Federelemente kompensiert.
In 3 ist ein Teil eines Rotorblattes dargestellt. Das Rotorblatt 107 weist an dessen Spitze eine Blitzaufnahmevorrichtung 301 auf. Ein Blitz, der in die Blitzaufnahmevorrichtung einschlägt, wird über die Blitzleitungsvorrichtung 301 zur Gondel und anschließend über den Turm in das Erdreich geleitet.
In 4a ist ein Rotorblatt dargestellt, welches mehrere Blitzaufnahmevorrichtungen aufweist. Die Blitzaufnahmevorrichtungen 301 sind leitend mit den Blitzleitungsvorrichtungen 401 verbunden. In dieser Ausgestaltungsform ist die Blitzleitungsvorrichtung an der Innenseite des Rotorblatts verortet. Die Blitzleitungsvorrichtung ist federnd an der Innenseite angebracht, so dass bei thermischer Belastung aufgrund von Blitzschlag das Rotorblatt nicht zerstört wird. So gelagert ist auch das Verorten der federnd gelagerten Blitzleitungsvorrichtung in der Schicht realisierbar, welche die Außenhülle des Rotorblatts bildet.
Durch die mehreren Blitzaufnahmevorrichtungen hat ein Blitz mehrere Angriffspunkte am Rotorblatt. Somit können eventuelle Irrwege vermindert werden, welche zum Zerstören des Rotorblatts führen.
In 4b ist die Blitzleitungsvorrichtung 403 über Federelemente 405 mit dem Rotorblatt selbst verbunden. Zudem sind die Blitzaufnahmevorrichtungen 301 leitend mit der Blitzleitungsvorrichtung verbunden. Schlägt nun ein Blitz in einer der Blitzaufnahmevorrichtungen ein, so kann sich die Blitzleitungsvorrichtung ebenfalls ausdehnen, ohne dass das Rotorblatt dabei zerstört wird.

Claims

Rotorblatt für eine Windenergieanlage, wobei das Rotorblatt einen Innenkörper, einen Außenbereich und eine Blitzableitervorrichtung aufweist, wobei die Blitzableitervorrichtung eine Blitzaufnahmevorrichtung und eine Blitzleitungsvorrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Blitzaufnahmevorrichtung eine Aussparung und einen Leiter aufweist, wobei die Blitzaufnahmevorrichtung den Innenkörper mit dem Außenbereich verbindet.
Rotorblatt nach Anspruch 1, wobei die Aussparung durch das Rotorblatt ausgestaltet ist.
Rotorblatt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leiter eine Lagerung aufweist, welche mittels Federelement ausgestaltet ist.
Rotorblatt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Federelement als Feder und/oder als Profil, welches wenigstens teilweise den Leiter lagert, ausgestaltet ist.
Rotorblatt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Rotorblatt zwei, drei, vier, fünf oder mehr Blitzaufnahmevorrichtungen aufweist.
Rotorblatt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Blitzaufnahmevorrichtung über das Rotorblatt verteilt angebracht sind.
Rotorblatt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verteilung in der Nähe der Spitze des Rotorblattes dichter ausgestaltet ist.
Rotorblatt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Blitzaufnahmevorrichtung an einer Kante und/oder einer Rückseite des Rotorblatts angebracht sind.
Rotorblatt nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Blitzleitungsvorrichtung federnd gelagert ist.
Windenergieanlage, welche ein Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.
Windanlagenpark, welcher eine Windenergieanlage nach Anspruch 10 aufweist.