DE102010053360A1

DE102010053360A1 - Offshore-Windenergieanlagen-Turmfußsegment, Offshore-Windenergieanlage mit demselben und Verfahren zur Errichtung einer derartigen Offshore-Windenergieanlage

Info

Publication number: DE102010053360A1
Application number: DE102010053360A
Authority: DE
Inventors: Galal Galal; Klaus Schultes
Original assignee: Bard Holding GmbH
Current assignee: Bard Holding GmbH
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2012-06-28
Also published as: WO2012072063A3; WO2012072063A2

Abstract

Offshore-Windenergieanlagen-Turmfußsegment, dadurch gekennzeichnet, dass darin ein Transformator zum Transformieren einer Generatorspannung, vorzugsweise auf Mittelspannungsniveau, eingebaut ist, Offshore-Windenergieanlage mit selbigem sowie Verfahren zur Errichtung einer derartigen Offshore-Windenergieanlage.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Offshore-Windenergieanlagen-Turmfußsegment, eine Offshore-Windenergieanlage, umfassend einen Turm aus mindestens zwei Turmsegmenten, sowie ein Verfahren zur Errichtung einer Offshore-Windenergieanlage.
Es ist bekannt, Transformatoren zum Transformieren einer Generatorspannung beispielsweise auf Mittelspannungsniveau neben einer (Offshore)-Windenergieanlage, beispielsweise in einem Betriebsgebäude, außen am Turm, siehe beispielsweise DE 198 16 483 C2 , im Turm oder unter oder in der Gondel (= Maschinenhaus) einer Windenergieanlage unterzubringen. Dies ist mit einem zusätzlichen baulichen Aufwand verbunden.
Ferner ist es bekannt, zuerst einen Teil der oder sogar alle E-Komponenten, auch elektrische Leistungsmodule oder insgesamt elektrotechnische Grundausstattung genannt, auf einer Gründung hinzustellen und dann den Turm überzustülpen. Dies ist jedoch mit fehlendem Witterungsschutz und mechanischem Schutz verbunden.
Alternativ können die E-Komponenten auch einzeln im Turm vor Ort eingebaut werden. Dies begrenzt jedoch die Größen der E-Komponenten und ist mit einem erheblichen Aufwand vor Ort verbunden.
Ferner ist es auch bekannt, die E-Komponenten im Wesentlichen in die Gondel einzubauen, wobei dann nur die Schaltanlage im Turmfuß ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine einfachere Errichtung einer Offshore-Windenergieanlage vor Ort zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Offshore-Windenergieanlagen-Turmfußsegment, dadurch gekennzeichnet, dass darin ein Transformator zum Transformieren einer Generatorspannung, vorzugsweise auf Mittelspannungsniveau, eingebaut ist.
Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch eine Offshore-Windenergieanlage, umfassend einen Turm aus mindestens zwei Turmsegmenten, von denen eines ein Offshore-Windenergieanlagen-Turmfußsegment nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ist.
Schließlich wird diese Aufgabe auch gelöst durch ein Verfahren zur Errichtung einer Offshore-Windenergieanlage nach Anspruch 9 auf einer Offshore-Gründung, umfassend: Setzen eines Offshore-Windenergieanlagen-Turmfußsegments nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auf eine Offshore-Gründung sowie Befestigen des Turmfußsegments an selbiger, und Setzen mindestens eines weiteren Turmsegments auf das Turmfußsegment sowie Befestigen des Turmsegments an dem darunter befindlichen Turmfußsegment bzw. Turmsegment.
Bei dem Turmfußsegment kann vorgesehen sein, dass der Transformator Bestandteil einer in dem Turmsegment eingebauten Energieübergabeeinheit ist.
Weiterhin ist denkbar, dass darin ein Wechselrichter eingebaut ist.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung kann/können darin ein oder mehrere Schaltschrank/schränke und/oder eine Mittelspannungsanlage und/oder eine Niederspannungsverteilung eingebaut sein.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist/sind der Transformator und/oder der Wechselrichter und/oder der/die Schaltschank/schränke und/oder eine Mittelspannungsanlage und/oder eine Niederspannungsverteilung auf einer oder mehreren Plattform(en) angeordnet, die mit dem Turmfußsegment elastisch oder horizontal beweglich verbunden ist/sind. Insbesondere ist/sind der Transformator und/oder der Wechselrichter und/oder der/die Schaltschank/schränke und/oder eine Mittelspannungsanlage und/oder eine Niederspannungsverteilung auf einer oder mehreren Plattform(en) angeordnet, die mit dem Turmfußsegment mittels einer elastischen oder horizontal beweglichen Aufhängung, Federn oder Elastomere, eines Gleit- oder Rollenlagers, einer pendelnden Aufhängung oder einer beliebigen Kombination derselben elastisch und/oder horizontal beweglich verbunden ist/sind. Beim Einsatz von Elastomeren wird gleichzeitig auch eine Dämpfung erreicht.
Außerdem liefert die Erfindung ein Offshore-Windenergieanlagen-Turmfußsegment mit mindestens einer darin angeordneten Plattform, die mit dem Turmfußsegment elastisch und/oder horizontal beweglich verbunden ist. Insbesondere umfasst die Offshore-Windenergieanlage einen Turm aus mindestens zwei Turmsegmenten, von denen eines ein Offshore-Windenergieanlagen-Turmfußsegment nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ist.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass durch ein Turmfußsegment mit zumindest vorher eingebautem Transformator ein werkstattmäßiger Einbau möglich ist, für Offshore ein stehender Transport des bereits eingebauten Transformators möglich ist und der Transformator und gegebenenfalls weitere E-Komponenten während des Transports und Aufbau ohne zusätzlichen Aufwand mit einem stabilen mechanischen Schutz und Witterungsschutz versehen ist/sind. Ein stehender Transport ist von Vorteil, da große Transformatoren nicht liegend transportiert bzw. gelagert werden können bzw. dürfen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der schematischen Zeichnungen im Einzelnen erläutert wird. Dabei zeigt:
1 eine Seitenansicht von einer Offshore-Windenergieanlage gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung;
2 das Detail A von 1; und
3 eine Plattformlagerung gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung.
In der 1 ist eine Offshore-Windenergieanlage 10 gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung dargestellt, von der nur eine Gründung 12 und ein Turm 14 zu sehen sind.
Die Gondel, Rotornabe und Rotorblätter sind nicht dargestellt. Bei der Gründung 12 handelt es sich um ein sogenanntes Tripile, das heißt drei Pfähle 16, 18 und 20, mit einem Stützkreuz 22. In der Mittel des Stützkreuzes 22 befindet sich ein erstes oder unteres Turmsegment, Turmfußsegment 24 genannt. Besagtes Turmfußsegment 24 ist recht kurz, das heißt kürzer als die beiden weiteren dargestellten oberen Turmsegmente, zweite und dritte Turmsegmente 26 bzw. 28. Übliche Turmsegmente weisen eine Länge von mehr als 20 m auf, während das Turmfußsegment 24 eine an die Anzahl der unterzubringenden Komponenten angepasste Länge aufweist, die kleiner als 20 m, noch bevorzugter kleiner als 10 m ist.
Wie sich insbesondere aus dem in 2 dargestellten Detail A ergibt, sind in dem Turmfußsegment 24 Elektrokomponenten (E-Komponenten) 30, 32, 34 und 36 vorab eingebaut. Besagte E-Komponenten sind in dem Turmfußsegment 24 auf Plattformen 38, 40, 42, 44 über mehrere Etagen verteilt. Bei der E-Komponente 32 handelt es sich um einen Transformator. Das Turmfußsegment 24 muss nicht alle E-Komponenten enthalten. Es kann auch unvollständig ausgerüstet sein. Ein Transformator sollte aber vorhanden sein.
Die Errichtung der Offshore-Windenergieanlage 10 wird dadurch erleichtert, dass das Turmfußsegment 24 mit vorab eingebautem Transformator etc. zur bereits Offshore installierten Gründung 12 transportiert und vor Ort nur auf die Gründung 12 gesetzt und daran befestigt werden muss. Während des Transports und des Aufbaus sind die E-Komponenten durch die Wand des Turmfußsegments 24 weitgehend vor Witterung und mechanischer Beschädigung geschützt.
Die Plattformen 38, 40, 42 und 44 müssen eine relativ hohe Tragfähigkeit zur Aufnahme der schweren Komponenten, wie zum Beispiel E-Komponenten, wie zum Beispiel des Transformators, aufweisen. Da die Tragstruktur der Plattformen üblicherweise in radialer Richtung nicht als nahezu homogene Struktur, zum Beispiel tragende Platte, sondern als Gerüst- oder Rahmenstruktur aufgebaut ist, die nur lokal mit dem Turm bzw. der Turmstruktur verbunden ist, können an den Verbindungsstellen unter äußerer Belastung hohe Belastungsspitzen durch Zwangsverformungen bzw. die Unterdrückung der sich einstellenden Turmverformung (Ovalisieren) entstehen. Es ist hier von Vorteil, an diesen Verbindungsstellen nur die von den Plattformen ausgehenden Lasten zu übertragen und keine Struktur einzubauen, die Rückwirkung bei äußerer Belastung, durch Wind oder Wellen, auf den Turm ausübt. Mögliche Ausführungsformen sind hier beispielsweise eine elastische Aufhängung (Elastomere oder Federn im weitestem Sinne, wobei die Feder hier auch eine senkrechtstehende oder hängende Biegefeder sein kann), Gleit- oder Rollenlager (schwimmende Lagerung), pendelnde Aufhängung bzw. Kombinationen aus diesen möglichen Ausführungsformen. Durch entsprechende Auslegung der vorgenannten Ausführungsformen kann auch noch die Übertragung von Schwingungen vom Turm auf die Plattformen und umgekehrt reduziert oder vermieden werden. Dann kann auf eine zusätzliche Schwingungsisolation der sich auf den Plattformen befindlichen Komponenten verzichtet werden. Der vorangehend beschriebene Aspekt kann auch unabhängig von einem mehrteiligen Turm und auch unabhängig von einem Turmfußsegment, in den ein Transformator zum Transformieren einer Generatorspannung, vorzugsweise auf Mittelspannungsniveau, eingebaut ist, realisiert sein.
3 zeigt eine Plattformlager gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung für die Plattform 40, auf der sich der Transformator 32 befindet. Wie sich in Zusammenschau mit der Detailansicht und der Schnittansicht entlang der Linie A-A in 3 ergibt, ist die Plattform 40 von oben gesehen im wesentlichen rechteckig und im Bereich ihrer vier Ecken mittels senkrechter Federelemente 46 auf Vorsprüngen 48 an der Innenwand 50 des Turms 14 gelagert.
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
Bezugszeichenliste

10: Windenergieanlage
12: Gründung
14: Turm
16, 18, 20: Pfähle
22: Stützkreuz
24: Turmfußsegment
26, 28: Turmsegmente
30, 32, 34, 36: E-Komponenten
38, 40, 42, 44: Plattformen
46: Federelemente
48: Vorsprünge
50: Innenwand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19816483 C2 [0002]

Claims

Offshore-Windenergieanlagen-Turmfußsegment (24), dadurch gekennzeichnet, dass darin ein Transformator zum Transformieren einer Generatorspannung, vorzugsweise auf Mittelspannungsniveau, eingebaut ist.
Turmfußsegment (24) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator Bestandteil einer in dem Turmsegment eingebauten Energieübergabeeinheit ist.
Turmfußsegment (24) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass darin ein Wechselrichter eingebaut ist.
Turmfußsegment (24) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass darin ein oder mehrere Schaltschrank/schränke und/oder eine Mittelspannungsanlage und/oder eine Niederspannungsverteilung eingebaut ist/sind.
Turmfußsegment (24) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator und/oder der Wechselrichter und/oder der/die Schaltschrank/schränke und/oder eine Mittelspannungsanlage und/oder eine Niederspannungsverteilung auf einer oder mehreren Plattform(en) (38, 40, 42, 44) angeordnet ist/sind, die mit dem Turmfußsegment elastisch oder horizontal beweglich verbunden ist/sind.
Turmfußsegment (24) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator und/oder der Wechselrichter und/oder der/die Schaltschrank/schränke und/oder eine Mittelspannungsanlage und/oder eine Niederspannungsverteilung auf einer oder mehreren Plattform(en) (38, 40, 42, 44) angeordnet ist/sind, die mit dem Turmfußsegment mittels einer elastischen oder horizontal beweglichen Aufhängung, Federn oder Elastomere, eines Gleit- oder Rollenlagers, einer pendelnden Aufhängung oder einer beliebigen Kombination derselben elastisch und/oder horizontal beweglich verbunden ist/sind.
Offshore-Windenergieanlagen-Turmfußsegment (24) mit mindestens einer darin angeordneten Plattform, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattform mit dem Turmfußsegment elastisch und/oder horizontal beweglich verbunden ist.
Turmfußsegment (24) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator und/oder der Wechselrichter und/oder der/die Schaltschrank/schränke und/oder eine Mittelspannungsanlage und/oder eine Niederspannungsverteilung auf einer oder mehreren Plattform(en) (38, 40, 42, 44) angeordnet ist/sind, die mit dem Turmfußsegment mittels einer elastischen oder horizontal beweglichen Aufhängung, Federn oder Elastomere, eines Gleit- oder Rollenlagers, einer pendelnden Aufhängung oder einer beliebigen Kombination derselben elastisch und/oder horizontal beweglich verbunden ist/sind.
Offshore-Windenergieanlage (10), umfassend einen Turm (14) aus mindestens zwei Turmsegmenten (24, 26, 28), von denen eines ein Offshore-Windenergieanlagen-Turmfußsegment (24) nach einem der vorangehenden Ansprüche ist.
Verfahren zur Errichtung einer Offshore-Windenergieanlage (10) nach Anspruch 9 auf einer Offshore-Gründung (12), umfassend: – Setzen eines Offshore-Windenergieanlagen-Turmfußsegments (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auf eine Offshore-Gründung (12) sowie Befestigen des Turmfußsegments (24) an selbiger, und – Setzen mindestens eines weiteren Turmsegments (24, 26) auf das Turmfußsegment (24) sowie Befestigen des Turmsegments (26, 28) an dem darunter befindlichen Turmfußsegment (24) bzw. Turmsegment (26).