DE102010017699A1

DE102010017699A1 - Verfahren zur Nutzung von Abwärme in Windenergieanlagen

Info

Publication number: DE102010017699A1
Application number: DE102010017699A
Authority: DE
Inventors: Dr. Pötter Klaus
Original assignee: Powerwind GmbH
Current assignee: POWERWIND LTD., IN
Priority date: 2010-07-01
Filing date: 2010-07-01
Publication date: 2012-01-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Wärme zwischen einem innerhalb einer Windenergieanlage gelegenen ersten Ort und einem zweiten Ort mit einem in einem Kreislauf geführten Wärmeträgermedium, dem man bei Anfall von durch den Betrieb der Windenergieanlage erzeugter Abwärme an dem ersten Ort Wärme zuführt und an dem zweiten Ort Wärme entzieht. Die an dem zweiten Ort entzogene Wärme wird als Nutzwärme verwendet. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Wärme zwischen einem innerhalb einer Windenergieanlage gelegenen ersten Ort und einem zweiten Ort mit einem in einem Kreislauf geführten Wärmeträgermedium, dem man bei Anfall von durch den Betrieb der Windenergieanlage erzeugter Abwärme an dem ersten Ort Wärme zuführt und an dem zweiten Ort Wärme entzieht. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
Bei der Erzeugung von elektrischer Energie aus Windenergie und der anschließenden Umrichtung und Transformation des erzeugten elektrischen Stromes/der elektrischen Spannung in Windenergieanlagen entstehen unweigerlich Verluste in Form von Wärme. Um eine Überhitzung der an dem ersten Ort innerhalb der Windenergieanlage angeordneten, Abwärme erzeugenden Komponenten zu vermeiden und um deren gewünschte Betriebstemperatur beizubehalten, werden diese Komponenten regelmäßig durch entsprechende Einrichtungen gekühlt. Insbesondere kann die Kühlung eines Generators, in dem die mechanische Energie einer Rotorwelle in elektrische Energie umgewandelt wird, aber auch von Einrichtungen der Leistungselektronik wie Umformern, Umrichtern oder Transformatoren vorgesehen sein, die zwischen Generator und Einspeisung des erzeugten Stromes in das Spannungsnetz geschaltet sind.
In Windenergieanlagen werden zu Kühlzwecken Luftgebläse oder Lüfter mit Luftkanälen eingesetzt, so dass Abwärme direkt vom Wind abtransportiert werden kann. In größeren Windenergieanlagen genügt die Kühlleistung der Luft regelmäßig nicht zur Kühlung aller Komponenten und es ist die Installation eines Kühlkreislaufes erforderlich, wobei der Kreislauf unter Verwendung eines flüssigen oder gasförmigen Wärmträgermediums wie Wasser oder Öl, ggf. unter Beigabe von Zusatzstoffen betrieben wird.
Das durch Aufnahme von Abwärme an dem ersten Ort erwärmte Wärmeträgermedium wird bei aus dem Stand der Technik bekannten Windenergieanlagen in einem an dem zweiten Ort vorgesehenen Wärmetauscher unter Abgabe von Wärme an die Außenluft wieder abgekühlt. Um eine effiziente Abkühlung des Wärmträgermediums an dem zweiten Ort erreichen, befindet sich dieser üblicherweise an exponierter, gute Anströmung durch Außenluft und Wind gewährleistender Stelle. In der Schrift WO 2009/056156 ist eine Windenergieanlage mit einem Wärmetauscher zur Abgabe von Wärme an die Außenluft beschrieben, der auf dem Dach eines externen Bauwerkes der Windenergieanlage angebracht ist. In der Schrift EP 1 586 769 A2 ist ein von Außenluft durchströmter Wärmetauscher an der Gondel der Windenergieanlage vorgesehen. Gemäß der Schrift DE 10 2004 061 391 verläuft eine Leitung des Kühlkreislaufes wenigstens abschnittsweise im Boden, wobei Verlustwärme an den zumeist unverändert temperierten Boden abgegeben wird.
Die beschriebenen Verfahren zum Übertragen der Wärme zwischen dem ersten Ort, an dem die Abwärme erzeugende Komponente angeordnet ist, und dem zweiten Ort, an dem Wärme aus dem Wärmeträgermedium an die Umgebung abgegeben wird, setzen jedoch die Installation eines oder mehrerer Kühlaggregate und/oder Lüfter an exponierten und/oder schwer erreichbaren Stellen der Windenergieanlage voraus, was mit erheblichem Aufwand verbunden ist. Ferner stehen die Kühleinrichtungen oftmals mit der Außenluft bzw. mit der Umgebung in Kontakt und müssen deshalb wetterfest und beständig ausgelegt werden, was sie anfällig und teuer macht. Insbesondere mit salzhaltiger Außenluft in Kontakt stehende Kühlaggregate und Lüfter haben sich als problematisch herausgestellt. Auch benötigen die Lüfter oftmals zusätzliche Energie, produzieren Lärm und/oder beeinträchtigen das ästhetische Gesamtbild der Windenergieanlage. Zusätzlich wird durch die unvermeidliche Abwärme der Gesamtwirkungsgrad der Windenergieanlage erniedrigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gesamtwirkungsgrad der Windenergieanlage zu verbessern. Insbesondere soll hierfür ein Verfahren zur Übertragung von Wärme zwischen einem innerhalb der Windenergieanlage gelegenen ersten Ort und einem zweiten Ort unter verringertem Aufwand und unter Vermeidung unnötiger Kosten bereitgestellt werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem die dem Wärmeträgermedium an dem zweiten Ort entzogene Wärme als Nutzwärme verwendet wird.
Die Erfindung geht auf die Erkenntnis zurück, dass die Installation von Einrichtungen zur Abgabe der Wärme aus dem Wärmeträgermedium an exponierten und/oder schwer erreichbaren Orten dadurch vermeidbar ist, dass dem Wärmeträgermedium die Wärme innerhalb eines externen Gebäudes wie etwa einer Fabrik- oder Werkshalle entzogen wird und dort als Nutzwärme verwendet wird. Innerhalb eines Gebäudes kann ein Wärmetauscher auf einfache Weise installiert werden, ohne dass auf besondere Eigenschaften wie etwa Witterungsbeständigkeit oder spezielle Befestigungstechniken geachtet werden muss. Die Verwendung der Wärme als Nutzwärme umfasst insbesondere die Verwendung zu Heizzwecken wie etwa zur Raum- oder Wasserheizung, aber auch als Prozesswärme, wie beispielsweise für technische Verfahren in Fabriken erforderlich.
Zusätzlich erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Nutzung der erheblichen Energiemengen, die bei bekannten Verfahren in Form von Wärme an die Umgebung abgeführt werden und damit unwiederbringlich verloren sind. Die Abwärme-Verlustleistung in Windenergieanlagen beträgt üblicherweise jeweils für den Umrichter und den Transformator 3% oder mehr der Ausgangsleistung der Windenergieanlage und liegt damit im Bereich mehrerer Kilowatt, bei großen Windenergieanlagen bis zu 100 kW. Die Abführung solcher Energiemengen an die Außenluft erscheint aus Umweltgesichtspunkten fragwürdig. Erfindungsgemäß wird die als „Abfallprodukt” anfallende Abwärme auf sinnvolle Weise genutzt.
Der zweite Ort kann im Inneren der Windenergieanlage liegen, wobei aus dem Wärmeträgermedium zur Heizung des Turminnenraumes, des Gondelinnenraumes oder zur Heizung dort angeordneter Komponenten Wärme abgegeben wird. Vorzugsweise liegt der zweite Ort jedoch außerhalb der Windenergieanlage und befindet sich beispielsweise im Inneren eines Gebäudes in der Nähe der Windenergieanlage wie etwa einer Fabrikhalle, wobei die dem Wärmeträgermedium an dem zweiten Ort entzogene Wärme als Nah-, Fern- und/oder Prozesswärme eingesetzt wird. In diesem Fall erstreckt sich der Kühlkreislauf von der Abwärme erzeugenden Komponente im Inneren der Windenergieanlage über im Boden oder oberirdisch verlegte Leitungen bis zu dem außerhalb der Windenergieanlage gelegenen zweiten Ort, an dem dem Wärmeträgermedium Wärme zu Nutzzwecken entzogen wird.
Zusätzlich kann aus dem Wärmeträgermedium an einem innerhalb der Windenergieanlage gelegenen dritten Ort zu dessen Heizung Wärme abgegeben werden. Beispielsweise wird eine in einer kalten Umgebung errichtete Windenergieanlage bei Inbetriebnahme der Anlage durch Wärmeabgabe aus dem Wärmeträgermedium an dem dritten Ort zunächst aufgeheizt, bis die erforderliche Betriebstemperatur im Inneren der Anlage erreicht ist. Wenn in der Windenergieanlage die erforderliche Betriebstemperatur herrscht, wird aus dem Wärmeträgermedium lediglich noch an den zweiten Ort außerhalb der Windenergieanlage und/oder zusätzlich an die Außenluft Wärme abgegeben.
Zu diesem Zweck kann eine an einem innerhalb der Windenergieanlage gelegenen vierten Ort herrschende erste Temperatur gemessen werden und der Kreislauf in Abhängigkeit von der gemessenen ersten Temperatur zwischen einer nur die Windenergieanlage durchlaufenden ersten Schleife und einer auch den zweiten Ort durchlaufenden zweiten Schleife verzweigt werden. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Wärmeträgermedium nur dann über die den zweiten Ort durchlaufende zweite Schleife geführt wird, wenn es eine gewisse Mindesttemperatur aufweist und/oder wenn im Inneren der Windenergieanlage eine gewisse Mindesttemperatur herrscht.
Zusätzlich oder alternativ gibt man aus dem Wärmeträgermedium bei im Überschuss anfallender Abwärme an einem fünften Ort Wärme an die Außenluft ab. Bei einer drohenden Überhitzung einer Komponente, die sich durch Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur durch die Temperatur des Wärmeträgermediums zeigen kann, und/oder im Falle keines weiteren Bedarf an Nutzwärme an dem zweiten Ort wird so überschüssige Wärme an die Außenluft abgeführt. An dem fünften Ort ist vorzugsweise ein aus dem Stand der Technik bekanntes Kühlaggregat angeordnet, das in gutem Kontakt zur Außenluft stehen sollte.
Vorzugsweise wird eine zweite Temperatur gemessen und der Kreislauf in Abhängigkeit von der gemessenen zweiten Temperatur zwischen einer den fünften Ort umgehenden und einer den fünften Ort durchlaufenden Schleife verzweigt. Die zweite Temperatur kann an einem Ort im Inneren der Windenergieanlage gemessen werden. Bevorzugt entspricht die zweite Temperatur jedoch der an dem zweiten Ort herrschenden Temperatur. Wenn die zweite Temperatur eine vorgegebene Grenztemperatur überschreitet, wird der Kreislauf derart verzweigt, dass das Wärmeträgermedium über den fünften Ort geführt wird, wodurch das Wärmeträgermedium verstärkt abgekühlt wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Übertragung von Wärme zwischen einem innerhalb einer Windenergieanlage gelegenen ersten Ort und einem zweiten Ort, mit einem an dem ersten Ort angeordneten ersten Wärmetauscher, einem an dem zweiten Ort angeordneten zweiten Wärmetauscher und einem sich zwischen den beiden Wärmetauschern erstreckenden Kreislauf für ein Wärmeträgermedium, dem durch den ersten Wärmetauscher von einer Abwärme erzeugenden Komponente der Windenergieanlage Wärme zuführbar ist und aus dem durch den zweiten Wärmetauscher Wärme entziehbar ist. Der Kreislauf ist erfindungsgemäß durch den zweiten Wärmetauscher mit einem Nutzwärmeverbraucher gekoppelt.
Der zweite Ort kann im Inneren der Windenergieanlage gelegen sein. Der zweite Wärmetauscher ist dann in Form einer Heizeinrichtung zum Heizen des Innenraumes der Windenergieanlage gebildet, wobei in diesem Fall die Windenergieanlage selbst der Nutzwärmeverbraucher ist.
Vorzugsweise befindet sich der zweite Ort außerhalb der Windenergieanlage im Inneren eines externen Gebäudes wie etwa einer Fabrikhalle, in der die dem Wärmeträgermedium entzogene Wärme als Nah-, Fern-, oder Prozesswärme verwendet wird. Um unnötige Wärmeverluste durch lange Transportwege zu vermeiden, ist der zweite Ort vorzugsweise in der näheren Umgebung der Windenergieanlage gelegen. Nutzwärmeverbraucher ist in diesem Falle die Fabrikhalle selbst oder eine dort angeordnete Anlage, in der die Wärme beispielsweise als Prozesswärme genutzt wird. Der Nutzwärmeverbraucher kann auch eine Anlage zum Aufwärmen von Flüssigkeiten oder Gasen wie etwa Wasser oder Luft sein.
Zusätzlich kann an einem innerhalb der Windenergieanlage gelegenen dritten Ort eine von dem Kreislauf mit Wärme speisbare Heizeinrichtung angeordnet sein. So kann die Wärme je nach Bedarf sowohl innerhalb als auch außerhalb der Windenergieanlage als Nutzwärme verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kreislauf zwischen einer ersten Schleife, in der das Wärmeträgermedium über den ersten Wärmetauscher und nicht über den zweiten Wärmetauscher geführt wird, und einer zweiten Schleife, in der das Wärmeträgermedium sowohl über den ersten Wärmetauscher als auch den zweiten Wärmetauscher geführt wird, umschaltbar.
Zu diesem Zweck kann eine der Umschaltung zwischen der ersten und der zweiten Schleife dienende erste Ventileinrichtung und eine zur Erfassung einer innerhalb der Windenergieanlage herrschenden ersten Temperatur dienende erste Temperaturmesseinrichtung vorgesehen sein, durch deren Erfassungssignal die Umschaltung steuerbar ist. Wenn die von der ersten Temperaturmesseinrichtung erfasste Temperatur einen vorgegebenen Mindestwert überschreitet, wird die zweite Schleife zum Durchlauf durch das Wärmeträgermedium freigeschalten und dem Wärmeträgemedium über den zweiten Wärmetauscher Wärme entzogen.
Zusätzlich oder alternativ kann der Kreislauf eine zur Wärmeabgabe an die Außenluft betreibbare Einrichtung aufweisen. Die zur Wärmeabgabe an die Außenluft betreibbare Einrichtung kann eine aus dem Stand der Technik bekannte Kühleinrichtung mit Kühlaggregaten sein, die bevorzugt an einer exponierten Stelle angeordnet ist, so dass sie von Außenluft gut anströmbar ist.
Die zur Wärmeabgabe an die Außenluft betreibbare Einrichtung sollte jedoch nur bei drohender Überhitzung des Wärmeträgermediums und/oder im Falle keines oder keines weiteren Bedarfs an Nutzwärme von dem Wärmeträgermedium durchlaufen werden. Aus diesem Grund ist der Kreislauf in der zweiten Schleife vorzugsweise zwischen einem ersten Schleifenabschnitt, der die zur Wärmeabgabe an die Außenluft betreibbare Einrichtung durchläuft, und einem den ersten Schleifenabschnitt umgehenden zweiten Schleifenabschnitt umschaltbar.
Die Umschaltung zwischen dem ersten und dem zweiten Schleifenabschnitt kann mithilfe einer zweiten Ventileinrichtung vorgenommen werden, wobei die zweite Ventileinrichtung ebenso wie die erste Ventileinrichtung durch das Erfassungssignal einer im Inneren der Windenergieanlage vorgesehenen Temperaturmesseinrichtung steuerbar sein kann. Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung jedoch eine zum Erfassen einer im Bereich des zweiten Ortes herrschenden Temperatur dienende zweite Temperaturmesseinrichtung auf, durch deren Erfassungssignal die Umschaltung steuerbar ist. Auf diese Weise wird die erste Ventileinrichtung durch das Erfassungssignal der ersten Temperaturmesseinrichtung gesteuert, wobei bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur die zweite Schleife zum Durchlauf durch das Wärmeträgermedium freigegeben wird, der fünfte Ort jedoch zunächst nicht durchlaufen wird. Bei Überschreiten einer zweiten Grenztemperatur durch die von der zweiten Temperaturmesseinrichtung erfasste Temperatur wird der erste Schleifenabschnitt, der die zur Wärmeabgabe an die Außenluft betreibbare Einrichtung aufweist, zum Durchlauf durch das Wärmeträgermedium freigeschaltet, woraufhin dem Wärmeträgermedium verstärkt Wärme entzogen wird. Dies kann erforderlich werden, wenn dem Wärmeträgermedium über den zweiten Wärmetauscher nicht genügend Wärme entzogen wird, so dass das Wärmeträgermedium nicht auf der vorgesehenen Betriebstemperatur zur Kühlung der Abwärme erzeugenden Einrichtung gehalten werden kann.
Vorzugsweise weist zumindest eine Ventileinrichtung ein Proportional-Wegeventil auf.
Die Erfindung betrifft ferner eine Windenergieanlage zum Erzeugen von elektrischer Energie aus Windenergie mit einer Vorrichtung zum Übertragen von Wärme zwischen einem innerhalb einer Windenergieanlage gelegenen ersten Ort und einem zweiten Ort, mit einem an dem ersten Ort angeordneten ersten Wärmetauscher, einem an dem zweiten Ort angeordneten zweiten Wärmetauscher und einem sich zwischen den beiden Wärmetauschern erstreckenden Kreislauf für ein Wärmeträgermedium, dem durch den ersten Wärmetauscher von einer Abwärme erzeugenden Komponente der Windenergieanlage Wärme zuführbar ist und aus dem durch den zweiten Wärmetauscher Wärme entziehbar ist. Der Kreislauf ist durch den zweiten Wärmetauscher mit einem Nutzwärmeverbraucher gekoppelt.
Die Abwärme erzeugende Komponente ist vorzugsweise eine elektrische Komponente wie etwa eine Transformatoreinheit, ein Umrichter, eine Steuereinheit und/oder ein Generator. Die Komponente kann im Inneren des Turmes der Windenergieanlage bevorzugt im Bereich des Turmfußes oder außerhalb von Turm und Gondel in einer externen Station der Windenergieanlage angeordnet sein. In diesem Fall ist nämlich der Transport des Wärmeträgermediums von einem auf Bodenhöhe angeordeten Kreislaufabschnitt nach oben in die üblicherweise in großer Höhe angeordnete Gondel nicht erforderlich, wodurch Kosten eingespart und Wärmeverluste aufgrund langer Transportwege minimiert werden können.
Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt:
den Schaltplan einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Wärmeübertragung in einer schematischen Darstellung.
Zum Zweck der übersichtlicheren Darstellung des Schaltplanes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 sind in 1 die in der Fluidtechnik üblichen Schaltzeichen verwendet. Gezeigt ist eine Vorrichtung 100 zur Übertragung von Wärme zwischen einem innerhalb der Windenergieanlage gelegenen ersten Ort 1 und einem außerhalb der Windenergieanlage gelegenen zweiten Ort 2 mit einem in einem Kreislauf 101 geführten Wärmeträgermedium. An dem ersten Ort 1 ist ein Wärmetauscher 10 angeordnet, über den dem in dem Kreislauf 101 umlaufenden Wärmeträgermedium die Abwärme einer Komponente 11 der Windenergieanlage zugeführt wird. Die Komponente 11 ist beispielsweise eine im Bereich des Turmfußes oder in einer externen Station der Windenergieanlage angeordnete Transformatoreinheit, die durch Abgabe von Abwärme an das Wärmeträgermedium durch den Wärmetauscher 10 gekühlt wird. Durch den an dem zweiten Ort 2 angeordneten zweiten Wärmetauscher 20 wird dem aufgewärmten Wärmeträgermedium an dem zweiten Ort 2 Wärme entzogen und einem Nutzwärmeverbraucher zugeführt. Der Nutzwärmeverbraucher kann beispielsweise eine Fabrikhalle, zu deren Heizung dem Wärmeträgermedium an dem zweiten Ort 2 Wärme entzogen wird, oder eine Anlage zur Heizung von Flüssigkeiten wie etwa Wasser oder Gasen wie etwa Luft sein. Auch kann der Nutzwärmeverbraucher eine Anlage sein, in der ein unter Zuführung von Wärme aus dem Wärmeträgermedium ablaufender Prozess durchgeführt wird.
Der Kreislauf 101 weist oberirdisch oder unter der Erde verlegte Leitungen 103 auf, durch die das Wärmeträgermedium dem zweiten Ort 2 ausgehend von dem ersten Ort 1 zugeführt wird, und über die das Wärmeträgermedium zurück zu dem ersten Ort 1 geleitet wird. Der Kreislauf 101 weist ferner eine Pumpe 102 zum Pumpen des Wärmeträgermediums auf.
Zusätzlich ist an einem innerhalb der Windenergieanlage gelegenen dritten Ort 3 eine von dem Kreislauf 101 mit Wärme speisbare Heizeinrichtung 30 angeordnet. Über die Heizeinrichtung 30 kann der Innenraum der Windenergieanlage geheizt werden, wenn die Innentemperatur der Windenergieanlage unterhalb einer vorgegebenen Betriebstemperatur liegt. Es besteht die Möglichkeit, die Heizeinrichtung 30 zur Abgabe von Wärme an den Innenraum der Windenergieanlage beispielsweise durch Inbetriebnahme eines hierfür vorgesehenen Gebläses (nicht gezeigt) in Gang zu setzten und wieder auszuschalten. Auch kann zu diesem Zweck eine Schleife zur Umgehung der Heizeinrichtung 30 in dem Kreislauf 101 vorgesehen sein (nicht gezeigt).
Der Kreislauf 101 weist eine Ventileinrichtung 70 und eine Temperaturmesseinrichtung 40 zum Erfassen der Temperatur T1 des Wärmeträgermediums innerhalb der Windenergieanlage nach Durchlauf des ersten Wärmetauschers 10 auf. Die Ventileinrichtung 70 dient der Umschaltung zwischen einer ersten Schleife des Kreislaufs 101, in der das Wärmeträgermedium nicht über den zweiten Wärmetauscher 20 geführt wird, und einer zweiten Schleife, in der das Wärmeträgermedium den zweiten Wärmetauscher 20 zumindest teilweise durchläuft, wobei die Umschaltung in Abhängigkeit von dem Temperaturmesswert T1 der Temperaturmesseinrichtung 40 steuerbar ist. Bei der Ventilstellung gemäß 1 wird die erste Schleife, nicht aber die zweite Schleife von dem Wärmeträgermedium durchlaufen. Die Ventileinrichtung 70 weist ein Proportional-Wegeventil auf, so dass die dem zweiten Wärmetauscher 20 zuzuführende Menge an Wärmeträgermedium in Abhängigkeit von der Temperatur T1 stetig einstellbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Umschaltung zwischen der ersten und der zweiten Schleife in Abhängigkeit einer der Ventileinrichtung 70 von dem Nutzwärmeverbraucher zugeführten Bedarfsinformation steuerbar sein, die angibt, ob bzw. welcher Bedarf an Nutzwärme vorhanden ist. Ferner kann vorgesehen sein, dass die zweite Schleife nur dann zum Durchlauf von Wärmeträgermedium geöffnet wird, wenn im Inneren der Windenergieanlage eine vorgegebene Mindesttemperatur herrscht, wenn die Pumpe 102 in Betrieb ist und/oder wenn die Außentemperatur einen vorgegebenen Mindestwert überschreitet.
Der Kreislauf 101 in der zweiten Schleife weist einen ersten Schleifenabschnitt mit einer zur Wärmeabgabe an die Außenluft betreibbaren Einrichtung 50 und einen parallel zu dem ersten Schleifenabschnitt in dem Kreislauf geschalteten zweiten Schleifenabschnitt auf. Die zur Wärmeabgabe an die Außenluft betreibbare Einrichtung 50 ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Kühleinrichtung mit Kühlaggregaten zum Abkühlen des Wärmeträgermediums unter Abgabe von Wärme an die Außenluft. Sie kann an einer exponierten, gute Anströmung durch die Außenluft gewährleistenden Stelle angebracht sein wie etwa auf dem Dach einer externen Station der Windenergieanlage. In dem Kreislauf in der zweiten Schleife ist eine zweite Ventileinrichtung 80 zum Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten Schleifenabschnitt vorgesehen. Diese Umschaltung ist steuerbar in Abhängigkeit von einer von einer zweiten Temperaturmesseinrichtung 60 erfassten zweiten Temperatur T2. In der in 1 gezeigten Schaltung entspricht die zweite Temperatur T2 der an dem zweiten Ort 2 herrschenden Temperatur. Wenn die zweite Temperatur T2 einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, gibt die Ventileinrichtung 80 den ersten Kreislaufabschnitt mit der Einrichtung 50 zum Durchlauf durch das Wärmeträgermedium zumindest teilweise frei. Auf diese Weise kann eine Überhitzung verhindert werden.
Das in 1 darstellte Schaltbild soll lediglich beispielhaft eine mögliche erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. ein erfindungsgemäßes Verfahren veranschaulichen. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist jedoch nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt. Vielmehr ist es für den Fachmann offensichtlich, dass beispielsweise der zweite Ort im Inneren der Windenergieanlage liegen kann. Ferner kann die zur Abgabe an die Außenluft betreibbare Einrichtung 50 auch parallel in die erste Schleife geschaltet werden. Wenn dann die Temperatur des Wärmeträgermediums im Inneren der Windenergieanlage eine vorgegebene Grenztemperatur überschreitet, wird die Einrichtung 50 zum Durchlauf durch das Kühlmittel freigegeben. So kann jederzeit eine Überhitzung der Komponente 11 verhindert werden.
Anstelle der Reihenschaltung von Heizeinrichtung 30, Wärmetauscher 20 und Einrichtung 50 in dem Kreislauf 101 ist ebenso gut zumindest teilweise eine Parallelschaltung denkbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2009/056156 [0004]
EP 1586769 A2 [0004]
DE 102004061391 [0004]

Claims

Verfahren zur Übertragung von Wärme zwischen einem innerhalb einer Windenergieanlage gelegenen ersten Ort (1) und einem zweiten Ort (2) mit einem in einem Kreislauf (101) geführten Wärmeträgermedium, dem man bei Anfall von durch den Betrieb der Windenergieanlage erzeugter Abwärme an dem ersten Ort (1) Wärme zuführt und an dem zweiten Ort (2) Wärme entzieht, dadurch gekennzeichnet, dass die an dem zweiten Ort entzogene Wärme als Nutzwärme verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ort (2) außerhalb der Windenergieanlage gelegen ist und die dem Wärmeträgermedium an dem zweiten Ort (2) entzogene Wärme als Nah-, Fern- und/oder Prozesswärme eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man aus dem Wärmeträgermedium an einem innerhalb der Windenergieanlage gelegenen dritten Ort (3) zu dessen Heizung Wärme abgibt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine an einem innerhalb der Windenergieanlage gelegenen vierten Ort (4) herrschende erste Temperatur gemessen und der Kreislauf in Abhängigkeit von der gemessenen ersten Temperatur zwischen einer nur die Windenergieanlage durchlaufenden ersten Schleife und einer auch den zweiten Ort durchlaufenden zweiten Schleife verzweigt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man aus dem Wärmeträgermedium bei im Überschuss anfallender Abwärme an einem fünften Ort (5) Wärme an die Außenluft abgibt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Temperatur gemessen (6) und der Kreislauf in Abhängigkeit von der gemessenen zweiten Temperatur zwischen einer den fünften Ort (5) umgehenden und einer den fünften Ort (5) durchlaufenden Schleife verzweigt wird.
Vorrichtung (100) zur Übertragung von Wärme zwischen einem innerhalb einer Windenergieanlage gelegenen ersten Ort (1) und einem zweiten Ort (2), mit einem an dem ersten Ort (1) angeordneten ersten Wärmetauscher (10), einem an dem zweiten Ort (2) angeordneten zweiten Wärmetauscher (20) und einem sich zwischen den beiden Wärmetauschern erstreckenden Kreislauf (101) für ein Wärmeträgermedium, dem durch den ersten Wärmetauscher (10) von einer Abwärme erzeugenden Komponente (11) der Windenergieanlage Wärme zuführbar ist und aus dem durch den zweiten Wärmetauscher (20) Wärme entziehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreislauf durch den zweiten Wärmetauscher mit einem Nutzwärmeverbraucher gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an einem innerhalb der Windenergieanlage gelegenen dritten Ort (3) eine von dem Kreislauf (101) mit Wärme speisbare Heizeinrichtung (30) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreislauf (101) zwischen einer ersten Schleife, in der das Wärmeträgermedium über den ersten Wärmetauscher (10) und nicht über den zweiten Wärmetauscher (20) geführt wird, und einer zweiten Schleife, in der das Wärmeträgermedium sowohl über den ersten Wärmetauscher (10) als auch den zweiten Wärmetauscher (20) geführt wird, umschaltbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Umschaltung zwischen der ersten und der zweiten Schleife dienende erste Ventileinrichtung (70) und eine zur Erfassung einer innerhalb der Windenergieanlage herrschenden ersten Temperatur (T1) dienende erste Temperaturmesseinrichtung (40) vorgesehen ist, durch deren Erfassungssignal die Umschaltung steuerbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreislauf eine zur Wärmeabgabe an die Außenluft betreibbare Einrichtung (50) aufweist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreislauf in der zweiten Schleife zwischen einem ersten Schleifenabschnitt, der die zur Wärmeabgabe an die Außenluft betreibbare Einrichtung (50) durchläuft, und einem den ersten Schleifenabschnitt umgehenden zweiten Schleifenabschnitt umschaltbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Umschaltung zwischen dem ersten und dem zweiten Schleifenabschnitt dienende zweite Ventileinrichtung (80) und eine zur Erfassung einer im Bereich des zweiten Ortes (20) herrschenden Temperatur dienende zweite Temperaturmesseinrichtung (60) vorgesehen ist, durch deren Erfassungssignal die Umschaltung steuerbar ist.
Windenergieanlage zum Erzeugen von elektrischer Energie aus Windenergie mit einer Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 13.
Windenergieanlage nach Anspruch 14 mit einem einen Turmfuß aufweisenden Turm und einer am oberen Ende des Turms angeordneten Gondel, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwärme erzeugende Komponente (11) eine Transformatoreinheit, ein Umrichter, eine Steuereinheit und/oder ein Generator ist, die/der im Turminneren im Bereich des Turmfußes oder außerhalb von Turm und Gondel in einer externen Station der Windenergieanlage angeordnet ist.