DE102015211517A1

DE102015211517A1 - Mobiles Gerät zur Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen an einer Windenergieanlage

Info

Publication number: DE102015211517A1
Application number: DE102015211517.8A
Authority: DE
Inventors: Nicole Fritsch-Nehring
Original assignee: Wobben Properties GmbH
Current assignee: Wobben Properties GmbH
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2016-12-29
Also published as: WO2016207190A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mobiles Gerät (1, 1‘) zur Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen an einer Windenergieanlage (100), mit einem Antriebssystem (5), mittels welchem das mobile Gerät (1, 1‘) auf einer Oberfläche (103, 105, 109) der Windenergieanlage (100) bewegbar ist, und einer Sensoreinrichtung (9), welche dazu eingerichtet ist technische Informationen über den Zustand der eines Rotorblatts und/oder eines Turms Windenergieanlage (100) zu erfassen, wobei das mobile Gerät (1, 1‘) zum permanenten Verbleib auf der Windenergieanlage (100) eingerichtet ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung und ein Verfahren zur Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen an einer Windenergieanlage (100) sowie eine Windenergieanlage (100).

Description

Die Erfindung betrifft ein mobiles Gerät zur Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen an einer Windenergieanlage, mit einem Antriebssystem, mittels welchem das mobile Gerät auf einer Oberfläche der Windenergieanlage bewegbar ist, und einer Sensoreinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, technische Informationen über den Zustand eines Rotorblatts und/oder eines Turms der Windenergieanlage zu erfassen.
Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung mit einem derartigen mobilen Gerät sowie eine Windenergieanlage mit einer solchen Einrichtung. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen an einer Windenergieanlage.
Die einzelnen Komponenten einer Windenergieanlage, insbesondere der Turm, die Gondel sowie die Rotorblätter sind nach Inbetriebnahme der Windenergieanlage dauerhaft äußeren Einflüssen und damit einhergehend Belastungen ausgesetzt. Die durch den Wind hervorgerufene sowie ständig wechselnde Beanspruchung der einzelnen Komponenten kann eine Beschädigung einzelner Komponenten begünstigen oder verursachen und somit die Lebensdauer einer Windenergieanlage verringern. Ferner können wechselnde Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise Temperaturschwankungen, Veränderungen der Luftfeuchtigkeit oder sonstige umweltbedingte Einflüsse einen Beitrag zur Beschädigung einzelner Komponenten leisten.
Während des Betriebs einer Windenergieanlage können beispielsweise Haarrisse und/oder Risse an oder unter der Oberfläche einzelner Komponenten entstehen. Derartige Beschädigungen erfordern die Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen an der Windenergieanlage, um weiterhin ein ordnungsgemäßes und sicheres Betreiben der Windenergieanlage gewährleisten zu können. Unter Instandhaltungsmaßnahmen werden insbesondere Wartungs-, Inspektions- und/oder Instandsetzungsmaßnahmen verstanden.
Hersteller und Betreiber von Windenergieanlagen haben die Notwendigkeit der Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen an Windenergieanlagen bereits erkannt und Instandhaltungs-Routinen entwickelt.
Bekannte Verfahren zur Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen verwenden Geräte, welche nur temporär an dem Turm, der Gondel oder einem Rotorblatt der Windenergieanlage befestigt werden. Um technische Informationen über den Zustand der Windenergieanlage und/oder deren Komponenten zu erfassen, werden üblicherweise Sichtprüfungen vorgenommen oder Sensoreinrichtungen eingesetzt. Die technischen Informationen werden anschließend ausgewertet, um geeignete Instandhaltungsmaßnahmen festlegen und durchführen zu können.
Die Befestigung solcher Geräte an Windenergieanlage ist bei den bekannten Verfahren stets mit einem hohen Zeit-, Kosten- und Personalaufwand verbunden. Ferner erlauben solche Geräte lediglich die Wartung, Inspektion oder Instandsetzung eines kleinen Abschnitts der Windenergieanlage. Insbesondere im Hinblick auf die Inspektion der einzelnen Komponenten einer Windenergieanlage auf etwaige Beschädigungen erlauben die bekannten nicht beweglichen Geräte lediglich eine stichprobenartige Prüfung. Es verbleibt folglich trotz einer durchgeführten Inspektion eine relativ große Unsicherheit, ob die untersuchte Windenergieanlage weitere nicht erfasste Beschädigungen aufweist. Zusätzlich ergibt sich bei der Durchführung einiger Instandhaltungsmaßnahmen die Notwendigkeit, die Windenergieanlage abzuschalten bzw. stillzulegen, wodurch regelmäßig ein zusätzlicher wirtschaftlicher Schaden entsteht. Die Abschaltung bzw. Stilllegung der Windenergieanlagen ist regelmäßig mit einem hohen Planungsaufwand verbunden, welcher weitere Kosten im Zusammenhang mit der Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen bedingt.
Außerdem finden Geräte zur Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen an Windenergieanlagen Anwendung, um größere Oberflächenabschnitte der Windenergieanlage auf Beschädigungen zu untersuchen. Der Einsatz bekannter mobiler Geräte erfordert vor der Durchführung der geplanten Instandhaltungsmaßnahmen eine Installation des Geräts mit der Windenergieanlage. Ferner bedarf es regelmäßig einer Abschaltung der Windenergieanlage, um die Instandhaltungsmaßnahmen durchzuführen. Bevor die Windenergieanlage wieder in Betrieb genommen werden kann, ist stets eine aufwändige Demontage des Geräts notwendig. Neben den entstehenden Personalkosten kommt es folglich auch hier zu einem zusätzlichen wirtschaftlichen Schaden durch die Abschaltung der Windenergieanlage.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es folglich, eine Möglichkeit bereitzustellen, welche es erlaubt, kostengünstig und mit verringertem Zeit- und Personaleinsatz Instandhaltungsmaßnahmen an einer Windenergieanlage durchzuführen.
Die Aufgabe wird mit einem mobilen Gerät der eingangs genannten Art gelöst, welches zum permanenten Verbleib auf der Windenergieanlage eingerichtet ist.
Das erfindungsgemäße mobile Gerät befindet sich folglich während jeglicher Betriebszustände auf der Windenergieanlage, d. h. sowohl während des Stillstands, Leerlaufs und des Trudelbetriebs als auch während des Normalbetriebs, in welchem die Windenergieanlage elektrische Energie generiert. Während des Trudelbetriebs und des Leerlaufs wird der Rotor der Windenergieanlage gedreht, ohne dass elektrische Energie erzeugt wird. Jedoch unterscheidet sich der Trudelbetrieb von dem Leerlauf durch die Stellung der Rotorblätter zur Windrichtung. Bei zu starken Winden werden die Rotorblätter im Trudelbetrieb in Fahnenstellung gebracht, sodass es zum Strömungsabriss kommt und eine Überlastung der Anlage vermieden wird. Bei schwachen Winden werden die Rotorblätter im Leerlauf maximal gegen den Wind gestellt, damit ein Festsetzen des Rotors und somit etwaige Beschädigungen an den Lagern verhindert werden. Der „permanente“ Verbleib des mobilen Geräts auf der Windenergieanlage bezieht sich auf die verschiedenen Betriebszustände der Windenergieanlage. Als Instandhaltungsmaßnahmen, welche das mobile Gerät an der Windenergieanlage durchführen kann, werden beispielsweise Wartungs-, Inspektions- oder Instandsetzungsmaßnahmen angesehen. Technische Informationen über den Zustand eines Rotorblatts und/oder des Turms der Windenergieanlage können beispielsweise Informationen betreffend die Form oder Beschaffenheit von Oberflächenabschnitten sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen mobilen Geräts ist das Antriebssystem und/oder die Sensoreinrichtung mit einer Steuerungseinheit gekoppelt, welche dazu eingerichtet ist, das Antriebssystem und/oder die Sensoreinrichtung in Abhängigkeit des Betriebszustands der Windenergieanlage zu steuern. Auf Grundlage eines detektierten Betriebszustandes der Windenergieanlage werden dem mobilen Gerät geeignete Operationsanweisungen übermittelt. Erkennt die Steuerungseinheit beispielsweise den Stillstand der Windenergieanlage, ist die Steuerungseinheit vorzugsweise dazu eingerichtet Steuerungssignale an das mobile Gerät zu übermitteln, welche das mobile Gerät veranlassen, Instandhaltungsmaßnahmen an einem oder mehreren Rotorblättern durchzuführen.
Die Steuerungseinheit ist vorzugsweise dazu eingerichtet Steuerungssignale an das mobile Gerät zur Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen an der Rotorblattwurzel zu übermitteln, wenn sich die Windenergieanlage im Leerlauf oder Trudelbetrieb befindet.
I Die Steuerungseinheit ist vorzugsweise dazu eingerichtet, das mobile Gerät zur Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen an stillstehenden Komponenten der Windenergieanlage zu steuern, beispielsweise an dem Turm oder der Gondel der Windenergieanlage anzusteuern, wenn sich die Windenergieanlage im Normalbetrieb befindet. Ferner kommt die Aussendung von Steuerungssignalen in Betracht, welche das mobile Gerät dazu veranlassen, temporär eine Position auf der Windenergieanlage einzunehmen und auf dieser Position zu verbleiben.
Die Steuerungseinheit ist vorzugsweise dazu eingerichtet, das mobile Gerät in einen geeigneten Arbeitsmodus oder einen Ruhemodus zu schalten. Der Arbeitsmodus umfasst vorzugsweise die Durchführung einer Vielzahl von Instandhaltungsmaßnahmen. Im Ruhemodus verbleibt das mobile Gerät temporär an einer geeigneten Position an der Windenergieanlage, in welcher es den Betrieb nicht behindert.
Alternativ oder zusätzlich ist die Steuerungseinheit vorzugsweise dazu eingerichtet, das Antriebssystem und/oder die Sensoreinrichtung in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise der momentan herrschenden Windstärke, zu steuern. Die Kommunikation, also die Signalübertragung zwischen der Steuerungseinheit und dem Antriebssystem sowie zwischen der Steuerungseinheit und der Sensoreinrichtung erfolgt vorzugsweise kabelgebunden und/oder kabellos.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Antriebssystem eine Halteeinrichtung, welche eine Bewegung des mobilen Geräts auf der Oberfläche der Windenergieanlage unabhängig von der Lage und/oder Ausrichtung des mobilen Geräts erlaubt. Insbesondere erlaubt die Halteeinrichtung die Bewegung des mobilen Geräts auf der Turmoberfläche, der Gondeloberfläche und/oder der Rotorblattoberfläche. Das Haltesystem erlaubt dem mobilen Gerät vorzugsweise das Befahren, Abschreiten oder Entlanggleiten auf der Oberfläche der Windenergieanlage. Das Haltesystem erlaubt ebenfalls die Bewegung des mobilen Geräts auf der Oberfläche der Windenergieanlage bei starken Winden sowie Regenschauern und Schneefall.
Besonders bevorzugt weist die Halteeinrichtung einen oder mehrere Greifarme aufweist, welche dazu eingerichtet sind, den Turm, die Gondel oder ein Rotorblatt abschnittsweise oder vollständig zu umgreifen. Die Greifarme sind vorzugsweise mit einer Antriebseinrichtung gekoppelt, welche ebenfalls von der Steuerungseinheit gesteuert wird. Die Greifarme weisen vorzugsweise eine oder mehrere Kontaktflächen auf, über welche eine kraftschlüssige Verbindung mit der Oberfläche des Turms, der Gondel oder eines Rotorblatts der Windenergieanlage realisierbar ist. Die Anzahl und Anordnung der einzelnen Greifarme ist abhängig von dem beabsichtigten Einsatzbereich des mobilen Geräts sowie der Windenergieanlage, auf welcher das mobile Gerät eingesetzt werden soll. Vorzugsweise umfasst die Halteeinrichtung zwei, vier, sechs, acht oder zehn paarweise angeordnete Greifarme, wobei jeweils ein Greifarmpaar in einer gemeinsamen Ebene angeordnet ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen mobilen Geräts weist die Halteeinrichtung einen oder mehrere Saugfüße zum Ansaugen an die Oberfläche der Windenergieanlage auf. Vorzugsweise sind die einzelnen Saugfüße schwenkbar und/oder linear verfahrbar ausgebildet. Vorzugsweise sind die Saugfüße aus einem elastisch verformbaren Kunststoff ausgebildet. Insbesondere sind die Saugfüße mit einer pneumatisch arbeitenden Anlage verbunden, über welche der Ansaugvorgang der einzelnen Saugfüße gesteuert wird. Die Anzahl und Anordnung der Saugfüße ist abhängig von dem Einsatzzweck des mobilen Geräts sowie der Größe und dem Gewicht des mobilen Geräts und den Abmessungen der Windenergieanlage, auf welcher das mobile Gerät eingesetzt werden soll. Insbesondere ist eine Halteeinrichtung bevorzugt, welche zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben oder acht Saugfüße aufweist.
Die Sensoreinrichtung des mobilen Geräts ist vorzugsweise dazu eingerichtet, eine zerstörungsfreie Zustandsprüfung der Oberfläche und/oder eines unterhalb der Oberfläche liegenden Bereichs der Windenergieanlage, insbesondere der Turmoberfläche, der Gondeloberfläche und/oder der Rotorblattoberflächen durchzuführen. Die Zustandsprüfung der Oberfläche umfasst vorzugsweise eine Prüfung auf Haarrisse, Risse, Kavitäten, Korrosion und/oder Korrosionsindikatoren, wie beispielsweise Leitfähigkeit, Feuchtigkeit, Farbumschlag, und/oder Deformationen. Ferner kommt eine Prüfung der Oberflächenhärte oder Oberflächenfarbe in Betracht. Die Komponenten einer Windenergieanlage, insbesondere der Turm, die Rotorblätter und die Gondel, weisen regelmäßig eine oder mehrere elastische Schutzschichten auf, welche die vorgenannten Defekte in Bereichen unterhalb der Oberfläche verdecken können. Die Sensoreinrichtung des mobilen Geräts ist vorzugsweise dazu eingerichtet, von außen optisch nicht erkennbare Risse auch in Bereichen unterhalb der Oberfläche zu detektieren.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen mobilen Geräts weist die Sensoreinrichtung für die zerstörungsfreie Zustandsprüfung einen oder mehrere Sensoren ausgewählt aus der Liste bestehend aus: Optischer Sensor, Ultraschallsensor, Drucksensor und Kraftsensor auf. Dabei weist die Sensoreinrichtung vorzugsweise einzelne oder mehrere Sensoren des gleichen Typs und/oder einzelne oder mehrere Sensoren unterschiedlichen Typs auf. Bevorzugt sind insbesondere optische Sensoren und/oder Ultraschallsensoren. Ultraschallsensoren erlauben die Detektion von Defekten wie beispielsweise Kavitäten unterhalb der Oberfläche. Mittels Drucksensoren und Kraftsensoren kann beispielsweise geprüft werden, ob der untersuchte Oberflächenabschnitt Festigkeitseigenschaften aufweist, welche in dem zu erwartenden Bereich liegen.
Das erfindungsgemäße mobile Gerät wird dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass die Sensoreinrichtung einen oder mehrere Sensoren ausgewählt aus der Liste bestehend aus: Beschleunigungssensor, Drehmomentsensor, Feuchtesensor, Flüssigkeitssensor, Sensor zur Schwingungsmessung, Magnetometer, Temperatursensor und Sensor zur Winkelmessung aufweist. Die Sensoren sind vorzugsweise dazu eingerichtet, technische Informationen über den Zustand eines Rotorblatts und/oder des Turms der Windenergieanlage zu erfassen. Mittels des Feuchtesensors und des Flüssigkeitssensors kann beispielsweise festgestellt werden, ob in bestimmten Abschnitten der Windenergieanlage ein zu erwartende Feuchtigkeitsniveau oder eine Flüssigkeitsmenge überschritten wird, sodass Rückschlüsse auf das Vorhandensein von Rissen oder anderen Beschädigungen gezogen werden können. Der Sensor zur Schwingungsmessung erlaubt beispielsweise das Aufzeichnen eines Schwingungsprofils für verschiedene Betriebszustände und/oder Umgebungsbedingungen, sodass dieses Schwingungsprofil mit Referenzprofilen verglichen werden kann. Der Vergleich kann Aufschluss über das Vorhandensein von Beschädigungen an der Windenergieanlage geben.
Vorzugsweise ist der eine optische Sensor oder sind die mehreren optischen Sensoren dazu eingerichtet, Wegstrecken, Farben und/oder Lichtintensitäten zu detektieren.
Das mobile Gerät weist vorzugsweise eine Lichtquelle auf. Die Lichtquelle ist vorzugsweise im Bereich der Sensoreinrichtung angeordnet oder als Teil der Sensoreinrichtung ausgebildet. Insbesondere beim Einsatz eines optischen Sensors bedarf es regelmäßig einer ausreichenden Helligkeit, um eine verwertbare Sensierung durchzuführen. Ferner erlaubt eine Lichtquelle den Einsatz derartiger Sensoren und somit auch die Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen bei Dunkelheit. Das mobile Gerät kann somit sowohl während des Tages als auch nachts Instandhaltungsmaßnahmen an der Windenergieanlage durchführen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen mobilen Geräts sind die Lichtquelle und/oder die Sensoreinrichtung in einer Kammer angeordnet, welche an der der Oberfläche der Windenergieanlage zugewandten Seite eine Öffnung aufweist und externe Lichteinstrahlung in dem Bereich der Sensoreinrichtung und/oder der Oberfläche der Windenergieanlage reduziert, vorzugsweise im Wesentlichen verhindert. Vorzugsweise ist die Kammer dazu eingerichtet den Messbereich der Sensoreinrichtung abzudunkeln und/oder abzuschatten. Um verwertbare und vergleichbare Sensordaten aufzeichnen zu können, werden auf diese Weise konstante Lichtbedingungen bereitgestellt. Durch die Kammer wird externe Lichteinstrahlung, wie beispielsweise Sonnenlicht, vor Erreichen des Bereichs der Sensoreinrichtung und/oder der Oberfläche der Windenergieanlage absorbiert und/oder reflektiert.
Das mobile Gerät umfasst vorzugsweise einen Materialapplikator, welcher dazu eingerichtet ist, Material auf die Oberfläche der Windenergieanlage, insbesondere auf die Turmoberfläche, die Gondeloberfläche und/oder die Rotorblattoberfläche zu applizieren. Der Materialapplikator ist vorzugsweise mit der Steuerungseinheit gekoppelt und wird von dieser gesteuert. Vorzugsweise ist der Materialapplikator fluidleitend mit einem Materialvorrat verbunden. Der Materialvorrat ist beispielsweise an dem mobilen Gerät oder an einer Gerätestation auf der Windenergieanlage angeordnet. Vorzugsweise wird die fluidleitende Verbindung zwischen dem Materialvorrat und dem Materialapplikator mittels einer oder mehrerer flexibler Fluidleitungen realisiert. Abhängig von dem Einsatzzweck können der Materialapplikator sowie der Materialvorrat und die Fluidleitung(en) für unterschiedliche Materialien ausgelegt sein. Insbesondere ist der Materialapplikator dazu eingerichtet, Klebstoff, Epoxidharz, Farbe oder Kombination der Vorgenannten zu applizieren. Durch den Auftrag von Klebstoff oder Epoxidharz können beispielsweise Risse, welche sich an der Oberfläche der Windenergieanlage gebildet haben, verfüllt werden. Es handelt sich beim Verfüllen oder Ausbessern von entstandenen Rissen um eine Instandsetzungsmaßnahme, welche den Einfluss von entstandenen Beschädigungen verringert oder aufhebt.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch eine Einrichtung zur Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen an einer Windenergieanlage gelöst, welche ein mobiles Gerät gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sowie eine Gerätestation aufweist, welche ortsfest an der Windenergieanlage befestigbar ist, wobei das mobile Gerät mit der Gerätestation koppelbar ist. Die Kopplung des mobilen Geräts mit der Gerätestation dient vorzugsweise der Signalübertragung oder der Aufladung eines vorzugsweise wiederaufladbaren Speichers für elektrische Energie, welcher mit dem Antriebssystem des mobilen Geräts verbunden ist. Der wiederaufladbare Speicher für elektrische Energie ist vorzugsweise an dem mobilen Gerät und/oder an der Windenergieanlage, zum Beispiel an der Gerätestation angeordnet und vorzugsweise mit einem Elektromotor des Antriebssystems des mobilen Geräts verbunden. Während der Kopplung des mobilen Geräts mit der Gerätestation befindet sich das mobile Gerät im Ruhemodus.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist die Steuerungseinheit Teil der Gerätestation. Alternativ oder zusätzlich ist die Steuerungseinheit vorzugsweise Teil des mobilen Geräts. Vorzugsweise weist das mobile Gerät einen Anschluss auf, welcher mit einem korrespondierenden Anschluss der Gerätestation koppelbar ist, um den Speicher für elektrische Energie aufzuladen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung weist die Gerätestation ein Gehäuse auf, welches dazu eingerichtet ist, das mobile Gerät abschnittsweise oder – besonders bevorzugt – vollständig zu umschließen, wenn das mobile Gerät mit der Gerätestation gekoppelt ist. Das mobile Gerät wird somit beispielsweise vor extremen Umgebungseinflüssen, wie Umgebungstemperaturen unter dem Gefrierpunkt oder starken Regenschauern oder Schneefällen, geschützt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Einrichtung einen Datenspeicher und/oder eine Datenschnittstelle zum Abspeichern, Bereitstellen und/oder Empfangen von Daten auf. Die Datenschnittstelle ist vorzugsweise an dem mobilen Gerät oder der Gerätestation angeordnet. Vorzugsweise erlaubt die Datenschnittstelle eine werkzeuglose Kopplung mit Datenübertragungsmitteln, wie etwa Kabeln. Die Schnittstelle kann ferner derart ausgebildet sein, dass diese eine kabellose Datenübertragung ermöglicht. Der Datenspeicher ist vorzugsweise mittels der Datenschnittstelle auslesbar.
Hierdurch wird eine Kontrolle der gespeicherten Messwerte vor Ort und in einer fernab liegenden Leitstelle ermöglicht.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch eine Windenergieanlage mit einer Einrichtung gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen gelöst, wobei das mobile Gerät permanent und bewegbar auf der Oberfläche der Windenergieanlage angeordnet ist und die Gerätestation permanent und ortsfest auf der Windenergieanlage befestigt ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zur Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen an einer Windenergieanlage, vorzugsweise unter Verwendung eines mobilen Geräts gemäß einer vorstehend beschriebenen Ausführungsformen oder einer Einrichtung gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen gelöst, mit den Schritten:

– Bereitstellen eines mobilen Geräts auf der Oberfläche der Windenergieanlage;
– Erfassen und Auswerten des Betriebszustands der Windenergieanlage;
– Bereitstellen einer Operationsanweisung für das mobile Gerät abhängig von dem Betriebszustand der Windenergieanlage; und
– Ausführen der Operationsanweisung durch das mobile Gerät.

Während des erfindungsgemäßen Verfahrens verbleibt das mobile Gerät unabhängig von dem Betriebszustand der Windenergieanlage permanent auf der Windenergieanlage.
Das Erfassen und Auswerten des Betriebszustands der Windenergieanlage erfolgt vorzugsweise auch unter Verwendung von Daten, welche die Steuerung der Windenergieanlage bereitstellt. Das Erfassen und Auswerten des Betriebszustands der Windenergieanlage umfasst ferner vorzugsweise einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte:

– Erfassen der Rotordrehzahl;
– Erfassen des Zustands des Generators der Windenergieanlage;
– Bestimmen des Betriebszustandes der Windenergieanlage unter Berücksichtigung der Rotordrehzahl und/oder des Zustands des Generators der Windenergieanlage;
– Identifikation des Stillstands der Windenergieanlage;
– Identifikation des Leerlaufs der Windenergieanlage;
– Identifikation des Trudelbetriebs der Windenergieanlage; und
– Identifikation des Normalbetriebs der Windenergieanlage.

Das Bereitstellen einer Operationsanweisung für das mobile Gerät abhängig von dem Betriebszustand der Windenergieanlage umfasst vorzugsweise den Schritt des kabelgebundenen oder kabellosen Übertragens von Steuerungssignalen an das mobile Gerät.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens initiiert eine Operationsanweisung einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte:

– Bewegen des mobilen Geräts auf der Oberfläche der Windenergieanlage;
– Erfassen von technischen Informationen über den Zustand eines Rotorblatts und/oder des Turms der Windenergieanlage;
– Bereitstellen der technischen Informationen;
– Speichern der technischen Informationen; und
– Auswerten der technischen Informationen.

Das Erfassen von technischen Informationen über den Zustand eines Rotorblatts und/oder des Turms der Windenergieanlage erfolgt vorzugsweise mittels einer oder mehrerer Sensoreinrichtungen. Zum Speichern der technischen Informationen weisen das mobile Gerät und/oder die Einrichtung zur Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen vorzugsweise einen Datenspeicher auf.
Das Speichern der technischen Informationen umfasst vorzugsweise einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte:

– Speichern von Daten betreffend die erfassten technischen Informationen in einen Datenspeicher;
– Speichern von Positionsdaten an dessen die technischen Informationen erfasst wurden, auf einen Datenspeicher;
– Zuordnen der technischen Informationen zu ihrer Erfassungsposition; in einem Datensatz;
– Abspeichern des Datensatzes in dem Datenspeicher.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Bereitstellen der technischen Informationen einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte:

– Bereitstellen und/oder Übermitteln der technischen Informationen, insbesondere der abgespeicherten Datensätze an Wartungspersonal, insbesondere unter Verwendung einer Datenschnittstelle, welche mit der Steuerungseinheit gekoppelt ist;
– Übermitteln der technischen Informationen an eine Fernleitstelle, insbesondere zur Datenfernübertragung, kabellos, mittels Mobilfunk und/oder über ein Netzwerk; und
– Übermitteln der technischen Informationen an eine externe Überwachungseinrichtung.

Ferner ist ein Verfahren bevorzugt, bei welchem das Auswerten der technischen Informationen einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte umfasst:

– Vergleichen der erfassten technischen Informationen mit Referenzdaten,
– Vergleichen der erfassten technischen Informationen mit gespeicherten technischen Informationen, welche in der Vergangenheit an der Erfassungsposition erfasst wurden;
– Bestimmen, ob die erfassten technischen Informationen außerhalb eines Toleranzbereichs liegen,
– Übermitteln eines Alarmsignals wenn der Toleranzbereich verlassen wurde, und/oder der aktuell vergleichbarer technischer Information und/oder der Referenzdaten, insbesondere der jeweiligen Datensätze, an die externe Überwachungseinrichtung und/oder die Fernleitstelle,
– Aufzeichnen einer Datenchronologie der erfassten technischen Informationen an einer Position oder in einem Bereich;
– Auswerten der Zustandsänderung an einer Position oder in einem Bereich über die Zeit mittels der Datenchronologie; und
– Initiieren einer oder mehrerer Instandhaltungsmaßnahmen, vorzugsweise selbsttätig bei Überschreiten des Toleranzbereichs oder mittels Steuerbefehl von der Fernleitstelle oder Überwachungseinrichtung.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte:

– Messen der Windgeschwindigkeit;
– Auswerten der Windgeschwindigkeit; und
– Bewegen des mobilen Geräts zu einer Ruheposition oder einer Gerätestation, wenn die Windgeschwindigkeit einen Grenzwert überschreitet; und
– Verhindern des Verlassens der Ruheposition oder der Gerätestation des mobilen Geräts, wenn die Windgeschwindigkeit einen Grenzwert überschreitet.

Die Referenzdaten werden vorzugsweise beim ersten Betrieb, also dem ersten Abschreiten bzw. Abfahren der Windenergieanlage angelegt. Somit kalibriert sich die Anlage vorzugsweise selbst.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass eine Operationsanweisung einen der folgenden Schritte initiiert:

– Bewegen des mobilen Geräts auf der Oberfläche der Windenergieanlage zu einer Ruheposition oder zu einer Gerätestation, welche ortsfest auf der Oberfläche der Windenergieanlage angeordnet ist; und
– Unterbrechen der Bewegung des mobilen Geräts auf der Oberfläche der Windenergieanlage.

Die Bewegung des mobilen Geräts zu einer Ruheposition oder einer Gerätestation wird vorzugsweise dann initiiert, wenn sich das mobile Gerät während des Stillstands, des Leerlaufs oder des Trudelbetriebs der Windenergieanlage auf einem der Rotorblätter befindet und die Windenergieanlage wieder in den Normalbetrieb geschaltet werden soll, oder die Windgeschwindigkeit zu hoch ist (siehe oben). Zur Vermeidung von Beschädigungen an dem mobilen Gerät und/oder zur Vermeidung des Abschleuderns des mobilen Geräts durch die Rotation der Rotorblätter wird das mobile Gerät vorzugsweise dazu veranlasst, die Rotorblätter zu verlassen und sich in Richtung einer Ruheposition oder der Gerätestation zu bewegen, oder dort zu verharren, bis der Wind ausreichend nachgelassen hat, bzw. die Anlage stillsteht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Bewegen des mobilen Geräts auf der Oberfläche der Windenergieanlage einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte:

– Bewegen des mobilen Geräts auf der Oberfläche der Windenergieanlage unter Verwendung von gespeicherten Daten;
– Bewegen des mobilen Geräts auf der Oberfläche der Windenergieanlage unter Verwendung eines gespeicherten und auf die Windenergieanlage oder deren Komponenten bezogenen Koordinaten- oder Rastersystems;
– Bewegen des mobilen Geräts auf der Oberfläche der Windenergieanlage entlang einer gespeicherten Wegstrecke auf der Windenergieanlage oder deren Komponenten;
– Bewegen des mobilen Geräts unter Verwendung von GPS-Daten; und
– Bewegen des mobilen Geräts unter Verwendung einer Wegfindungsroutine, welche selbsttätig Wegkorrekturen vornimmt.

Bei der Verwendung einer Wegfindungsroutine werden vorzugsweise optische und/oder kraftsensitive Sensoren verwendet, welche bei Detektion eines Hindernisses die Steuerungseinheit dazu veranlassen, selbsttätig bzw. automatisch eine Wegkorrektur vorzunehmen. Somit kann sich das mobile Gerät auf der Oberfläche der Windenergieanlage fortbewegen, ohne dass gespeicherte Daten bzw. ein Koordinaten- oder Rastersystem oder gespeicherte Wegstrecken hinterlegt sind.
Vorzugsweise umfasst das Bewegen des mobilen Geräts unter Verwendung einer Wegfindungsroutine, welche selbsttätig Wegkorrekturen vornimmt, einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte:

– erstmaliges Bewegen des mobilen Geräts entlang einer Wegstrecke;
– Speichern der Wegstrecke;
– Auswerten der Wegstrecke; und
– Bewegen des mobilen Geräts zum Endpunkt der gespeicherten Wegstrecke, insbesondere entlang der gespeicherten Wegstrecke zu einem späteren Zeitpunkt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass das Bewegen des mobilen Geräts auf der Oberfläche der Windenergieanlage einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte umfasst:

– Bewegen des mobilen Geräts auf der Oberfläche des Turms der Windenergieanlage;
– Bewegen des mobilen Geräts auf der Oberfläche der Gondel der Windenergieanlage; und
– Bewegen des mobilen Geräts auf der Oberfläche eines Rotorblatts der Windenergieanlage.

Ferner ist es bevorzugt, dass das Bewegen des mobilen Geräts auf der Oberfläche eines Rotorblatts der Windenergieanlage einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte umfasst:

– Bewegen des mobilen Geräts auf der Oberfläche einer ersten Seite des Rotorblatts, vorzugsweise in einer 3-Uhr- oder 9-Uhr-Stellung des Rotorblatts;
– Bewegen des mobilen Geräts von der Oberfläche der ersten Seite des Rotorblatts auf die Oberfläche einer zweiten Seite des Rotorblatts, vorzugsweise an der Blattwurzel; und
– Bewegen des mobilen Geräts auf der Oberfläche der zweiten Seite des Rotorblatts.

Das Bewegen des mobilen Geräts von der Oberfläche der ersten Seite des Rotorblatts auf die Oberfläche der zweiten Seite des Rotorblatts, vorzugsweise an der Blattwurzel umfasst vorzugsweise einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte:

– Bewegen des mobilen Geräts in den Bereich der Blattwurzel des Rotorblatts;
– Drehen des Rotorblatts während des Wechsels des mobilen Geräts von der ersten Seite des Rotorblatts auf die zweite Seite des Rotorblatts, vorzugsweise in Abhängigkeit der Bewegungsgeschwindigkeit des mobilen Geräts;
– Anpassen der Drehgeschwindigkeit des Rotorblatts und/oder der Bewegungsgeschwindigkeit des mobilen Geräts derart, dass das mobile Gerät seine absolute Position während des Wechsels von der ersten Seite des Rotorblatts auf die zweite Seite des Rotorblatts im Wesentlichen beibehält.

Bei diesen letzten Schritten „läuft“ das mobile Gerät auf dem Blatt entlang, während sich jenes unter dem Gerät dreht. Somit muss das mobile Gerät nicht an der Unterseite des Blattes entlang „hangeln“, sondern kann auch die zweite Seite des Rotorblattes „von oben“ abschreiten bzw. abfahren. Das Blatt befindet sich vorzugsweise in 3-Uhr- bzw. 9-Uhr-Stellung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Erfassen von technischen Informationen über den Zustand eines Rotorblatts und/oder des Turms der Windenergieanlage einen oder beide der folgenden Schritte:

– Untersuchen des Turms der Windenergieanlage auf Defekte, insbesondere Haarrisse und/oder Risse; und/oder Kavitäten und
– Untersuchen eines Rotorblatts der Windenergieanlage, auf Defekte, insbesondere Haarrisse und/oder Risse und/oder Kavitäten.

Das Untersuchen der Oberfläche und das Untersuchen eines Bereichs unterhalb der Oberfläche eines Rotorblatts und/oder des Turms der Windenergieanlage erfolgt vorzugsweise unter Einsatz von Sensoren, welche für eine zerstörungsfreie Zustandsprüfung geeignet sind. Insbesondere kommen für das Untersuchen der Oberfläche oder das Untersuchen eines Bereichs unterhalb der Oberfläche eines Rotorblatts und/oder des Turms der Windenergieanlage optische Sensoren, Ultraschallsensoren, Drucksensoren und/oder Kraftsensoren zum Einsatz.
Vorzugsweise umfasst das Untersuchen der Oberfläche einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte:

– Durchführen einer Wegmessung mittels eines optischen Sensors und/oder eines Ultraschallsensors;
– Durchführen einer Festigkeitsprüfung, insbesondere mittels eines Drucksensors und/oder eines Kraftsensors;
– Durchführen einer Härteprüfung;
– Durchführen einer Feuchtemessung, insbesondere mittels eines Feuchtesensors;
– Durchführen einer Temperaturmessung, insbesondere mittels eines Temperatursensors;
– Detektion von Flüssigkeit, insbesondere mit einem Flüssigkeitssensor;
– Bestimmen einer Farbe auf der Oberfläche der Windenergieanlage; und
– Messen und Speichern von Schwingungen, insbesondere mittels eines Sensors zur Schwingungsmessung.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass das Erfassen von technischen Informationen über den Zustand eines Rotorblatts und/oder des Turms der Windenergieanlage einen oder beide der folgenden Schritte umfasst:

– Beleuchten eines Abschnitts der Oberfläche eines Rotorblatts und/oder des Turms der Windenergieanlage; und
– Abschatten des Bereichs des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts.

Zum Beleuchten eines Abschnitts der Oberfläche der Windenergieanlage findet vorzugsweise eine Lichtquelle Anwendung, welche im Bereich der Sensoreinrichtung angeordnet oder als Teil der Sensoreinrichtung ausgebildet ist. Das Abschatten, insbesondere mittels Reduzieren von externer Lichteinstrahlung in dem Bereich des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts erfolgt vorzugsweise mittels einer Kammer, welche an der der Oberfläche der Windenergieanlage zugewandten Seite eine Öffnung aufweist und in welcher die Lichtquelle und/oder die Sensoreinrichtung angeordnet sind. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst den Schritt des Abgebens von Material aus einem Materialapplikator des mobilen Geräts auf die Oberfläche des Turms, der Gondel oder eines Rotorblatts der Windenergieanlage.
Hinsichtlich weiterer Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ergänzend auf die Vorteile des erfindungsgemäßen mobilen Geräts zur Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen an einer Windenergieanlage sowie auf die Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen an einer Windenergieanlage verwiesen.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen
1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Windenergieanlage in einer perspektivischen Ansicht;
2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen mobilen Geräts auf einem Abschnitt einer Turmoberfläche;
3 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung und einen Abschnitt eines Rotorblatts; und
4 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens als Blockdiagramm.
1 zeigt eine Windenergieanlage 100 mit einem Turm 102 und einer Gondel 104. An der Gondel 104 ist ein Rotor 106 mit drei Rotorblättern 108 und einem Spinner 110 angeordnet. Der Rotor 106 wird im Betrieb durch den Wind in eine Drehbewegung versetzt und treibt dadurch einen Generator in der Gondel 104 an.
Auf der Turmoberfläche 103 ist ein mobiles Gerät 1 zur Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen an der Windenergieanlage 100 angeordnet. Das mobile Gerät 1 weist ein Antriebssystem auf, mittels welchem es auf der Turmoberfläche 103, der Gondeloberfläche 105 und der Rotorblattoberflächen 109 der Windenergieanlage 100 bewegbar ist. Über eine Sensoreinrichtung ist das mobile Gerät 1 in der Lage, technische Informationen über den Zustand eines Rotorblatts 108 und/oder des Turms 102 der Windenergieanlage 100 zu erfassen. Das mobile Gerät 1 ist zum permanenten Verbleib auf der Windenergieanlage 100 eingerichtet. Alternativ kann ein mobiles Gerät 1‘ auf einem Rotorblatt 108 der Windenergieanlage 100 angeordnet sein.
Ferner ist an der Turmoberfläche 103 eine Gerätestation 3 angeordnet, welche ortsfest an dem Turm 102 der Windenergieanlage 100 befestigt ist. Alternativ oder zusätzlich ist eine Gerätestation 3‘ an der Gondel 104 der Windenergieanlage 100 befestigt. Das mobile Gerät 1 ist mit der Gerätestation 3 koppelbar. Die Kopplung des mobilen Geräts 1 mit der Gerätestation 3 erfolgt beispielsweise über korrespondierende Anschlüsse, welche an dem mobilen Gerät 1 und der Gerätestation 3 angeordnet sind. Das Antriebssystem des mobilen Geräts 1 weist einen Elektromotor und einen mit dem Elektromotor gekoppelten wiederaufladbaren Speicher für elektrische Energie auf. Während der Kopplung des mobilen Geräts 1 mit der Gerätestation 3 kann der wiederaufladbare Speicher für elektrische Energie des mobilen Geräts 1 aufgeladen werden, so dass das mobile Gerät 1 sich kabellos auf der Turmoberfläche 103 der Windenergieanlage 100 bewegen kann. Während der Kopplung des mobilen Geräts 1 mit der Gerätestation 3 können ferner Daten zwischen dem mobilen Gerät 1 und der Gerätestation 3 ausgetauscht werden.
2 zeigt einen Abschnitt einer Turmoberfläche 103, auf welcher ein erfindungsgemäßes mobiles Gerät 1 angeordnet ist. Das mobile Gerät 1 weist ein Antriebssystem 5 auf, welches vier Saugfüße 7a, 7b, 7c, 7d umfasst. Mittels der Saugfüße 7a, 7b, 7c, 7c kann sich das mobile Gerät 1 an der Turmoberfläche 103 festsaugen. Die Saugfüße 7a, 7b, 7c, 7d sind Teil einer Halteeinrichtung, welche eine Bewegung des mobilen Geräts 1 auf der Turmoberfläche 103 erlaubt, unabhängig von der Lage und der Ausrichtung des mobilen Geräts 1. Das mobile Gerät 1 weist ferner eine Sensoreinrichtung 9 auf, welche dazu eingerichtet ist, technische Informationen über den Zustand der Windenergieanlage, insbesondere technische Informationen über den Zustand der Turmoberfläche 103 oder der Rotorblattoberfläche 109 zu erfassen. Die Sensoreinrichtung 9 weist einen Ultraschallsensor auf, mittels welchem Defekte wie Risse, Haarrisse und/oder Kavitäten detektiert werden können.
Das Antriebssystem 5 sowie die Sensoreinrichtung 9 sind mit einer Steuerungseinheit 11 gekoppelt, welche dazu eingerichtet ist, das Antriebssystem 5 und die Sensoreinrichtung 9 in Abhängigkeit des Betriebszustands der Windenergieanlage und in Abhängigkeit der Umgebungsbedingungen zu steuern. Abhängig von dem Betriebszustand der Windenergieanlage stellt die Steuerungseinheit 11 dem Antriebssystem 5 und/oder der Sensoreinrichtung 9 Operationsanweisungen zur Verfügung, welche von dem Antriebssystem 5 und/oder der Sensoreinrichtung 9 ausgeführt werden. Das mobile Gerät 1 verbleibt unabhängig von dem Betriebszustand der Windenergieanlage permanent auf der Windenergieanlage.
Das mobile Gerät 1 weist ferner eine Lichtquelle 13 auf, welche im Bereich der Sensoreinrichtung angeordnet ist. Das mobile Gerät 1 weist ferner einen Anschluss 17 auf, mittels welchem das mobile Gerät 1 an eine Gerätestation (nicht dargestellt) koppelbar ist.
3 zeigt einen Abschnitt eines Rotorblatts 108 und eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung zur Instandhaltungsmaßnahmen an einer Windenergieanlage, welche ein mobiles Gerät 1 und eine Gerätestation 3 umfasst. Das mobile Gerät 1 ist in 3 auf der Rotorblattoberfläche 109 angeordnet. Neben einem Antriebssystem 5, mittels welchem das mobile Gerät 1 auf der Rotorblattoberfläche 109 bewegbar ist, einer Sensoreinrichtung 9, welche dazu eingerichtet ist technische Informationen über den Zustand der Rotorblattoberfläche zu erfassen und einer Steuerungseinheit 11, welche dazu eingerichtet ist das Antriebssystem 5 und die Sensoreinrichtung 9 in Abhängigkeit des Betriebszustands der Windenergieanlage zu steuern, umfasst das mobile Gerät 1 vorzugsweise zusätzlich einen Materialapplikator 15, welcher dazu eingerichtet ist, Material auf die Rotorblattoberfläche zu applizieren. Der Materialapplikator 15 ist ebenfalls mit der Steuerungseinheit 11 gekoppelt und wird von dieser gesteuert.
Ferner ist auf dem mobilen Gerät 1 ein Materialvorrat 27 angeordnet, welcher fluidleitend mit dem Materialapplikator 15 verbunden ist. Der Materialapplikator 15 und der Materialvorrat 27 sind dazu eingerichtet, Klebstoff, Epoxidharz oder Farbe auf die Rotorblattoberfläche 109 zu applizieren.
Die Steuerungseinheit 11 ist mit einer Antenne 23 gekoppelt, welche einen kabellosen Signal- oder Datenaustausch mit dem mobilen Gerät 3 ermöglicht. Das mobile Gerät 3 weist hierzu ebenfalls eine Antenne 25a auf. An dem mobilen Gerät 3 ist ferner eine weitere Antenne 25b angeordnet, über welche ein kabelloser Signal- oder Datenaustausch mit weiteren externen Geräten möglich ist. Ferner weist sowohl das mobile Gerät 1 als auch die Gerätestation 3 eine Datenschnittstelle 21, 29 zur Daten- und Signalübertragung auf. Das mobile Gerät 1 ist über den Anschluss 17 mit der Gerätestation 3 koppelbar. Zur Kopplung weist die Gerätestation 3 ebenfalls einen Anschluss 19 auf.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen an einer Windenergieanlage als Blockdiagramm. Das Verfahren umfasst die Schritte:

51) Bereitstellen eines mobilen Geräts auf der Oberfläche der Windenergieanlage;
53) Erfassen und Auswerten des Betriebszustands der Windenergieanlage;
61) Bereitstellen einer Operationsanweisung für das mobile Gerät abhängig von dem Betriebszustand der Windenergieanlage; und
63) Ausführen der Operationsanweisung durch das mobile Gerät;

Der Schritt des Erfassens und Auswertens des Betriebszustands der Windenergieanlage 53 umfasst ferner die folgenden Schritte:

55) Erfassen der Rotordrehzahl;
57) Erfassen des Zustands des Generators der Windenergieanlage;
59) Bestimmen des Betriebszustands der Windenergieanlage unter Berücksichtigung der Rotordrehzahl und des Zustands des Generators der Windenergieanlage.

Der Schritt des Ausführens der Operationsanweisung durch das mobile Gerät 63 umfasst ferner die folgenden Schritte:

65) Bewegen des mobilen Geräts auf der Oberfläche der Windenergieanlage;
73) Erfassen von technischen Informationen über den Zustand eines Rotorblatts, der Gondel und/oder des Turms der Windenergieanlage; und
91) Abgeben von Material aus einem Materialapplikator des mobilen Geräts auf die Oberfläche des Turms, der Gondel oder eines Rotorblatts der Windenergieanlage.

Der Schritt des Bewegens des mobilen Geräts auf der Oberfläche der Windenergieanlage 65 umfasst einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte:

67) Bewegen des mobilen Geräts auf der Oberfläche des Turms der Windenergieanlage;
69) Bewegen des mobilen Geräts auf der Oberfläche der Gondel der Windenergieanlage; und
71) Bewegen des mobilen Geräts auf der Oberfläche des Rotorblatts der Windenergieanlage.

Der Schritt des Erfassens von technischen Informationen über den Zustand eines Rotorblatts, der Gondel und/oder des Turms der Windenergieanlage 73 umfasst einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte:

75) Untersuchen der Oberfläche und/oder eines Bereichs unterhalb der Oberfläche des Turms der Windenergieanlage, insbesondere auf Risse;
77) Untersuchen der Oberfläche und/oder eines Bereichs unterhalb der Oberfläche der Gondel der Windenergieanlage, insbesondere auf Risse,
79) Untersuchen der Oberfläche und/oder eines Bereichs unterhalb der Oberfläche eines Rotorblatts der Windenergieanlage, insbesondere auf Risse;
81) Beleuchten eines Abschnitts der Oberfläche der Windenergieanlage; und
83) Reduzieren, insbesondere Verhindern von externer Lichteinstrahlung in dem Bereich des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts.

Den Schritten 75, 77, 79, 81 und/oder 83 folgen einer, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte:

85) Bereitstellen der technischen Informationen;
87) Speichern der technischen Informationen; und
89) Auswerten der technischen Informationen.

Claims

Mobiles Gerät (1, 1‘) zur Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen an einer Windenergieanlage (100), mit einem Antriebssystem (5), mittels welchem das mobile Gerät (1, 1‘) auf einer Oberfläche (103, 105, 109) der Windenergieanlage (100) bewegbar ist, und einer Sensoreinrichtung (9), welche dazu eingerichtet ist technische Informationen über den Zustand eines Rotorblatts (108) und/oder des Turms (102) der Windenergieanlage (100) zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass das mobile Gerät (1, 1‘) zum permanenten Verbleib auf der Windenergieanlage (100) eingerichtet ist.
Mobiles Gerät (1, 1‘) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem (5) und/oder die Sensoreinrichtung (9) mit einer Steuerungseinheit (11) gekoppelt ist, welche dazu eingerichtet ist das Antriebssystem (5) und/oder die Sensoreinrichtung (9) in Abhängigkeit des Betriebszustands der Windenergieanlage (100) zu steuern.
Mobiles Gerät (1, 1‘) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem (5) eine Halteeinrichtung umfasst, welche eine Bewegung des mobilen Geräts (1, 1‘) auf der Oberfläche (103, 105, 109) der Windenergieanlage (100), insbesondere auf der Turmoberfläche (103), der Gondeloberfläche (105) und/oder der Rotorblattoberflächen (109) erlaubt, unabhängig von der Lage und/oder Ausrichtung des mobilen Geräts (1, 1‘).
Mobiles Gerät (1, 1‘) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung einen oder mehrere Greifarme aufweist, welche dazu eingerichtet sind den Turm (102), die Gondel (104) oder ein Rotorblatt (108) abschnittsweise oder vollständig zu umgreifen.
Mobiles Gerät (1, 1‘) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung einen oder mehrere Saugfüße (7a, 7b, 7c, 7d) zum Ansaugen an die Oberfläche (103, 105, 109) der Windenergieanlage (100) aufweist.
Mobiles Gerät (1, 1‘) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (9) dazu eingerichtet ist eine zerstörungsfreie Zustandsprüfung der Oberfläche (103, 109) und/oder eines unterhalb der Oberfläche (103, 109) liegenden Bereichs der Turmoberfläche (103) und/oder der Rotorblattoberflächen (109) durchzuführen.
Mobiles Gerät (1, 1‘) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (9) für die zerstörungsfreie Zustandsprüfung einen oder mehrere Sensoren ausgewählt aus der Liste bestehend aus: Optischer Sensor, Ultraschallsensor, Drucksensor und Kraftsensor aufweist.
Mobiles Gerät (1, 1‘) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (9) einen oder mehrere Sensoren ausgewählt aus der Liste bestehend aus: Beschleunigungssensor, Drehmomentsensor, Feuchtesensor, Flüssigkeitssensor, Sensor zur Schwingungsmessung, Magnetometer, Temperatursensor und Sensor zur Winkelmessung aufweist.
Mobiles Gerät (1, 1‘) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (13), welche vorzugsweise im Bereich der Sensoreinrichtung (9) angeordnet oder als Teil der Sensoreinrichtung (9) ausgebildet ist.
Mobiles Gerät (1, 1‘) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (13) und/oder die Sensoreinrichtung (9) in einer Kammer angeordnet sind, welche an der der Oberfläche (103 109) eines Rotorblatts (108) oder des Turms (102) der Windenergieanlage (100) zugewandten Seite eine Öffnung aufweist und den Bereich der Sensoreinrichtung (9) und/oder der Oberfläche (103, 109) eines Rotorblatts (108) oder des Turms (102) der Windenergieanlage (100) abschattet.
Mobiles Gerät (1, 1‘) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Materialapplikator (15), welcher dazu eingerichtet ist, Material auf die Oberfläche (103, 109) eines Rotorblatts (108) und/oder des Turms (102) der Windenergieanlage (100) zu applizieren.
Einrichtung zur Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen an einer Windenergieanlage (100), mit einem mobilen Gerät (1, 1‘) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, und einer Gerätestation (3, 3’), welche ortsfest an der Windenergieanlage (100) befestigbar ist, wobei das mobile Gerät (1, 1‘) mit der Gerätestation (3, 3’) koppelbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (11) Teil der Gerätestation (3, 3’) und/oder Teil des mobilen Geräts (1, 1‘) ist.
Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gerätestation (3, 3’) ein Gehäuse aufweist, welches dazu eingerichtet ist das mobile Gerät (1, 1‘) abschnittsweise oder vollständig zu umschließen, wenn das mobile Gerät (1, 1‘) mit der Gerätestation (3, 3’) gekoppelt ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch eine Datenschnittstelle (21, 29) zum Bereitstellen und/oder Empfangen von Daten, wobei die Datenschnittstelle dazu eingerichtet ist, einen Datenspeicher auszulesen, in dem die technischen Informationen zusammen mit ihrer jeweiligen Erfassungsposition als Datensatz gespeichert werden können.
Windenergieanlage (100) mit einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei das mobile Gerät (1, 1‘) permanent und bewegbar auf der Oberfläche (103, 105, 109) der Windenergieanlage (100) angeordnet ist und die Gerätestation (3, 3’) permanent und ortsfest an der Windenergieanlage (100) befestigt ist.
Verfahren zur Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen an einer Windenergieanlage (100), vorzugsweise unter Verwendung eines mobilen Geräts (1, 1‘) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 oder einer Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, mit den Schritten: – Bereitstellen eines mobilen Geräts (1, 1‘) auf der Oberfläche (103, 105, 109) der Windenergieanlage (100); – Erfassen und Auswerten des Betriebszustands der Windenergieanlage (100); – Bereitstellen einer Operationsanweisung für das mobile Gerät (1, 1‘) abhängig von dem Betriebszustand der Windenergieanlage (100); und – Ausführen der Operationsanweisung durch das mobile Gerät (1, 1‘); wobei das mobile Gerät (1, 1‘) unabhängig von dem Betriebszustand der Windenergieanlage (100) permanent auf der Windenergieanlage (100) verbleibt.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet das eine Operationsanweisung einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte initiiert: – Bewegen des mobilen Geräts (1, 1‘) auf der Oberfläche (103, 105, 109) der Windenergieanlage (100); – Erfassen von technischen Informationen über den Zustand eines Rotorblatts (108) und/oder des Turms (102) der Windenergieanlage (100); – Bereitstellen der technischen Informationen; – Speichern der technischen Informationen; und – Auswerten der technischen Informationen.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Speichern der technischen Informationen einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte umfasst: – Speichern von Daten betreffend die erfassten technischen Informationen in einem Datenspeicher; – Speichern von Positionsdaten, an denen die technischen Informationen erfasst wurden, in dem Datenspeicher; – Zuordnen der technischen Informationen zu ihrer Erfassungsposition in einem Datensatz; – Abspeichern des Datensatzes in dem Datenspeicher.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, wobei das Bereitstellen der technischen Informationen einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte umfasst: – Bereitstellen und/oder Übermitteln der technischen Informationen, insbesondere der abgespeicherten Datensätze an Wartungspersonal, insbesondere unter Verwendung einer Datenschnittstelle, welche mit der Steuerungseinheit gekoppelt ist; – Übermitteln der technischen Informationen an eine Fernleitstelle, insbesondere zur Datenfernübertragung, und – Übermitteln der technischen Informationen an eine externe Überwachungseinrichtung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, umfassend einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte: – Vergleichen der erfassten technischen Informationen mit Referenzdaten; – Vergleichen der erfassten technischen Informationen mit gespeicherten technischen Informationen, welche in der Vergangenheit an der Erfassungsposition erfasst wurden; – Bestimmen, ob die erfassten technischen Informationen außerhalb eines Toleranzbereichs liegen; – Übermitteln eines Alarmsignals, wenn der Toleranzbereich verlassen wurde und/oder der aktuell verglichenen technischen Information und/oder der Referenzdaten, insbesondere der jeweiligen Datensätze, an die externe Überwachungseinrichtung und/oder die Fernleitstelle; – Aufzeichnen einer Datenchronologie der erfassten technischen Informationen an einer Position oder in einem Bereich; – Auswerten der Zustandsänderung an einer Position oder in einem Bereich über die Zeit mittels der Datenchronologie; und – Initiieren einer oder mehrerer Instandhaltungsmaßnahmen, vorzugsweise selbsttätig bei Überschreiten des Toleranzbereichs oder mittels Steuerbefehl von der Fernleitstelle oder Überwachungseinrichtung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, umfassend einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte: – Messen der Windgeschwindigkeit; – Auswerten der Windgeschwindigkeit; und – Bewegen des mobilen Geräts zu einer Ruheposition oder einer Gerätestation, wenn die Windgeschwindigkeit einen Grenzwert überschreitet; – Verhindern des Verlassens der Ruheposition oder der Gerätestation des mobilen Geräts, wenn die Windgeschwindigkeit einen Grenzwert überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, wobei die Referenzdaten bei einem ersten Betrieb der Windenergieanlage angelegt werden.
Verfahren nach einer der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet das eine Operationsanweisung einen der folgenden Schritte initiiert: – Bewegen des mobilen Geräts (1, 1‘) auf der Oberfläche (103, 105, 109) der Windenergieanlage (100) zu einer Ruheposition oder zu einer Gerätestation (3, 3’), welche ortsfest auf der Oberfläche (103, 105, 109) der Windenergieanlage (100) angeordnet ist; – Unterbrechen der Bewegung des mobilen Geräts (1, 1‘) auf der Oberfläche (103, 105, 109) der Windenergieanlage (100).
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24, wobei das Bewegen des mobilen Geräts (1, 1‘) auf der Oberfläche (103, 105, 109) der Windenergieanlage (100) einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte umfasst: – Bewegen des mobilen Geräts (1, 1‘) auf der Oberfläche (103, 105, 109) der Windenergieanlage (100) unter Verwendung von gespeicherten Daten; – Bewegen des mobilen Geräts (1, 1‘) auf der Oberfläche (103, 105, 109) der Windenergieanlage (100) unter Verwendung eines gespeicherten und auf die Windenergieanlage (100) oder dessen Komponenten bezogenen Koordinaten- oder Rastersystems; – Bewegen des mobilen Geräts (1, 1‘) auf der Oberfläche (103, 105, 109) der Windenergieanlage (100) entlang einer gespeicherten Wegstrecke auf der Windenergieanlage (100) oder dessen Komponenten; und – Bewegen des mobilen Geräts (1, 1‘) unter Verwendung einer Wegfindungsroutine, welche selbsttätig Wegkorrekturen vornimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 25, wobei das Bewegen des mobilen Geräts (1, 1‘) auf der Oberfläche (103, 105, 109) der Windenergieanlage (100) einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte umfasst: – Bewegen des mobilen Geräts (1, 1‘) auf der Oberfläche (103) des Turms (102) der Windenergieanlage (100); – Bewegen des mobilen Geräts (1, 1‘) auf der Oberfläche (105) der Gondel (104) der Windenergieanlage (100); und – Bewegen des mobilen Geräts (1, 1‘) auf der Oberfläche (109) eines Rotorblatts (108) der Windenergieanlage (100).
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 26, umfassend einen, mehrere oder sämtliche der Schritte: – Bewegen des mobilen Geräts in dem Bereich der Blattwurzel des Rotorblatts; – Drehen des Rotorblatts während eines Wechsels des mobilen Geräts von der ersten Seite des Rotorblatts auf die zweite Seite des Rotorblatts; – Anpassen der Drehgeschwindigkeit des Rotorblatts und/oder der Bewegungsgeschwindigkeit des mobilen Geräts derart, dass das mobile Gerät seine absolute Position während des Wechsels von der ersten Seite auf die zweite Seite des Rotorblatts im Wesentlichen beibehält, wobei das Rotorblatt sich vorzugsweise in einer 3-Uhr- oder 9-Uhr-Stellung befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 27, wobei das Erfassen von technischen Informationen über den Zustand eines Rotorblatts (108) und/oder des Turms (102) der Windenergieanlage (100) einen oder beide der folgenden Schritte umfasst: – Untersuchen der Oberfläche (103) und/oder eines Bereichs unterhalb der Oberfläche (103) des Turms (102) der Windenergieanlage (100), insbesondere auf Haarrisse und/oder Risse und/oder Kavitäten; und – Untersuchen der Oberfläche (109) und/oder eines Bereichs unterhalb der Oberfläche (109) eines Rotorblatts (108) der Windenergieanlage (100), insbesondere auf Haarrisse und/oder Risse und/oder Kavitäten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 28, wobei das Erfassen von technischen Informationen über den Zustand eines Rotorblatts (108) und/oder des Turms (102) der Windenergieanlage (100) einen oder sämtliche der folgenden Schritte umfasst: – Beleuchten eines Abschnitts der Oberfläche (103, 105, 109) eines Rotorblatts (108) und/oder des Turms (102) der Windenergieanlage (100); und – Abschalten des Bereichs des zu untersuchenden Oberflächenabschnitts.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 29, ferner umfassend den Schritt: – Abgeben von Material aus einem Materialapplikator (15) des mobilen Geräts (1, 1‘) auf die Oberfläche (103, 109) des Turms (102) oder eines Rotorblatts (108) der Windenergieanlage (100).