DE102011102325A1

DE102011102325A1 - Vorrichtung zur Aufnahme von Generatorgondeln von Windenergieanlagen

Info

Publication number: DE102011102325A1
Application number: DE102011102325A
Authority: DE
Inventors: Philipp Wagner; M. Jamil Mohamad
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2012-11-29

Abstract

In bestimmten Fällen kann es erforderlich sein, daß die Generatorgondel und die Rotoreinheit nicht auf der Spitze des Turmschaftes befestigt werden, sondern daß sie entlang des Turmschaftes befestigt werden müssen, um beispielsweise mehrere Windturbinen an einem Mast zu befestigen. Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung eine geeignete Vorrichtung zur kraftschlüssigen Verbindung zwischen einer handelsüblichen Generatorgondel und dem Turmschaft bei voller Drehbarkeit um den Turmschaft vor. Auf diese Weise wird ein Umarbeiten der Geometrie der Generatorgondel vermieden.

Description

Kurzbeschreibung:
Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Vorrichtung, um handelsübliche, auf dem Markt befindliche Gondeln und Rotoreinheiten von Windenergieanlagen an den Schäften von Turmanlagen zu befestigen, ohne daß die Gondel, deren Geometrie für eine Positionierung auf der Spitze des Turmes ausgelegt ist, modifiziert werden muß.
Stand der Technik:
Windenergieanlagen unterschiedlicher Große, Leistung und unterschiedlichen Typs verbreiten sich mehr und mehr in allen Ländern der Erde zur Erzeugung von elektrischer Energie aus der kinetischen Energie des Windes. Der Trend zu regenerativen Energien aus Wind, Sonne, Biomasse und Wasser hat sich in den vergangenen Jahren deutlich verstärkt und die Hersteller besonders im Bereich der sehr erfolgreichen Windenergie zum Bau immer größerer Windenergieanlagen angeregt.
Dieser Zuwachs an Größe führt vor allem bei dem am weitesten verbreiteten Typ von Windenergieanlagen, dem des dreiblättrigen horizontalachsigen Rotors auf einem Turm, zunehmend zu Problemen, die zu einem erheblichen Teil auf zunehmende Bauteilgrößen zurückzuführen sind.
In bestimmten Fällen kann es erforderlich sein, daß die Generatorgondel und die Rotoreinheit nicht auf der Spitze des Turmschaftes befestigt werden, sondern daß sie entlang des Turmschaftes befestigt werden müssen, um beispielsweise mehrere Windturbinen an einem Mast zu befestigen.
Hierzu ist üblicherweise das Umarbeiten der Geometrie der Generatorgondel notwendig, um eine kraftschlüssige und frei drehbare Verbindung mit dem Turmschaft zu erhalten, was zusätzliche Kosten verursacht.
Aufgabe:
Es ist die Aufgabe der Erfindung, über eine geeignete Vorrichtung ein kraftschlüssiges, biegemomentenarmes Bindeglied zwischen einer handelsüblichen Generatorgondel mit Rotoreinheit und dem Turmschaft zu schaffen und dabei die notwendige Drehbarkeit um den Turmschaft um 360 Grad beizubehalten und somit ein Umarbeiten der Generatorgondel zur Erlangung einer kraftschlüssigen und frei drehbaren Verbindung mit dem Turmschaft zu umgehen.
Lösung des Problems:
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Vorrichtung so mit dem Turmschaft verbunden wird, daß diese sich um 360 um den Schaft drehen kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß diese Vorrichtung die Generatorgondel im Sinne einer Haltevorrichtung aufnimmt, so daß die Generatorgondel in ihrer Geometrie nicht, oder nur leicht modifiziert werden muß.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Gegengewicht auf der gegenüberliegenden Seite des Turmschaftes plaziert wird, was die Eintragung eines Biegemomentes in den Turmschaft stark minimiert, ähnlich wie bei einem Turmdrehkran mit Gegengewicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Azimutmotoren zur Drehung der Generatorgondel auf den den Turmschaft umschließenden Drehkranz der Vorrichtung umgesetzt werden.
Figurenbeschreibung:
1 beschreibt beispielhaft den Stand der Technik in einer Übersicht: Die Figur zeigt eine Windenergieanlage üblicher Bauart mit ihren Komponenten Rotorblätter (1), Rotorblattaufhängung (2), Gondel (6) mit darin befindlichem Getriebe (4) und einem Generator (5) zur Konversion der Rotationsbewegung um die Achse (3) in elektrische Energie. Die Gondel ruht drehbar (7) auf dem Turmschaft (8), der ggfs. einen kegelförmigen oder anders aufgeweiteten Turmsockel (9) aufweist und auf dem Turmfundament (10) befestigt ist, welches die Kräfte in den Baugrund (11) ableitet.
2 beschreibt die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufnahme einer Generatorgondel, die seitlich am Turm befestigt ist. Die eigentliche Windturbine (1) ruht auf der Vorrichtung (2), die durch Verstrebungen (3) und einem weiteren Drehelement (4) und ggfs. einer Mantelfläche (5) am Turmschaft befestigt ist. Bei dieser Konstruktionsweise entsteht am Turmschaft ein Drehmoment durch die einseitige Belastung.
Die 3 bis 6 verschiedene mögliche Positionierungen der Windturbine auf, unter oder mittig in der Vorrichtung.
Die 7 zeigt eine Haltevorrichtung, die aus mehreren Etagen (1 und 2) besteht.
Die 8 bis 11 zeigen die vorher vorgeschlagenen Positionierungen in Kombination mit einem Gegengewicht (1), um den Momenteintrag (M₀) durch beidseitige Lastengleichheit auf Werte nahe Null zu reduzieren.
Vorteilhafte Wirkung:

1. Die Vorrichtung nimmt die Windturbine idealer Weise so auf, daß die Geometrie der Generatorgondel trotz der Anbringung entlang des Turmschaftes anstatt auf dem Turmschaft nicht umgearbeitet werden muß.
2. Die volle freie Drehbarkeit der Windturbine um 360 Grad um den Turmschaft ist durch die volle freie Drehbarkeit der Vorrichtung gegeben.
3. Die Vorrichtung ist so ausgestaltet, daß die Windturbine und ein gegenüber liegendes Gegengewicht zusammen die auftretenden Biegemomente infolge außermittigen Lasteintrages in den Turmschaft so ausgleichen, daß ähnlich wie bei einem Turmdrehkran diese Biegemomente sich weitestgehend neutralisieren.
4. Die Steuerung der Windturbine durch Azimutmotoren, die die Rotoreinheit optimal in den Wind stellen, wird in gleicher Weise am Turmdrehkranz zwischen Turmschaft und Vorrichtung realisiert, wie sonst üblicher Weise zwischen Turmspitze und Windturbine.
5. Die Plazierung der Windturbine auf einer eigens dafür vorgesehenen Vorrichtung erleichtert den Austausch der gesamten Windturbine oder den Ausbau zu Reparaturzwecken erheblich.
6. Die Vorrichtung erleichtert Wartungsarbeiten während des Betriebes der Windenergieanlage, da zusätzliche Bewegungs- und Montagefläche um die Generatoreinheit geschaffen wird.
7. Die Vorrichtung ermöglicht durch ihre Ausbildung einen homogen verteilten Krafteintrag in die Mantelfläche des Turmschaftes.

Claims

Vorrichtung für Windenergieanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein frei um den Turmschaft drehbares Element darstellt, daß eine Generator- und eine Rotoreinheit aufnehmen kann.
Vorrichtung für Windenergieanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung die Generator- und Rotoreinheit so aufnimmt, daß diese sich leicht in diese Vorrichtung einbauen lassen und für Montage und Wartungszwecke leicht herauslösen lassen.
Vorrichtung für Windenergieanlagen nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Gegengewicht auf der gegenüberliegenden Seite des Turmachse aufweist, so daß Momentenbeanspruchungen am Turmschaft des außermittigen Lasteintrages gering gehalten werden und daß beide Seiten in zweckdienlicher Art über ein oberseitiges, oder ein unterseitiges oder beidseitiges Lastendreieck oder eine andere Konstruktion zur Lastübertragung verbunden sein können.
Vorrichtung für Windenergieanlagen nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung über Azimutmotoren an einem Turmdrehkranz um den Turmschaft gedreht werden kann.
Vorrichtung für Windenergieanlagen nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mehretagig ausgebildet werden kann und zusätzliche Montage- und Bewegungsfläche um die Generator- und die Rotoreinheit bereitstellen kann.
Vorrichtung für Windenergieanlagen nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung sowohl entlang des Turmschaftes, als auch an seiner Spitze montiert werden kann.
Vorrichtung für Windenergieanlagen nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen homogenen Krafteintrag in die Mantelfläche des Turmzylinders ermöglicht.