DE102015223304A1 - Windenergieanlage und Verfahren zum Steuern der Windenergieanlage - Google Patents

Windenergieanlage und Verfahren zum Steuern der Windenergieanlage Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Windenergieanlage (1) und ein Verfahren zum Steuern der Windenergieanlage (1), umfassend einen Rotor (2) mit aerodynamisch verstellbaren Rotorblättern (3) und einen Generator (4) mit einstellbarem Lastmoment zur Einstellung einer Rotordrehzahl, wobei die Windenergieanlage (1) in einem, bezogen auf vorherrschende Windbedingungen optimalen Betriebspunkt (A) mit einer optimalen Rotordrehzahl und einem optimalen Lastmoment zur maximalen Leistungsausbeute betreibbar ist, wobei ferner die Windenergieanlage (1) zumindest für einen Übergangszeitraum in einem nicht optimalen Betriebspunkt (B, C) mit einer nicht optimalen Rotordrehzahl und einem nicht optimalen Lastmoment betrieben wird, um die Lebensdauer jeweiliger Bauteile der Windenergieanlage (1) zu verlängern.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Windenergieanlage und ein Verfahren zum Steuern der Windenergieanlage.
  • Windenergieanlagen sind allgemein bekannt und dienen dazu, kinetische Energie aus dem Wind zu entnehmen und in elektrische Energie umzuwandeln, um diese in ein elektrisches Netzwerk einzuspeisen. Ferner haben Windenergieanlagen definierte Betriebspunkte, die im Betrieb der Windenergieanlage in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit angefahren werden. Sofern die Windgeschwindigkeit ausreichend ist, wird die Windenergieanlage in Betrieb genommen, wobei die Rotorblätter und das Lastmoment am Generator derart eingestellt werden, dass die Leistungsausbeute maximal ist. Bei Windgeschwindigkeiten, die höher sind als die Nennleistung der Windenergieanlage, wird die Aerodynamik des Rotors durch Verdrehung der Rotorblätter gezielt verschlechtert, um die Windenergieanlage zu schützen. Ferner wird bei gefährlichen Situationen aufgrund hoher Windgeschwindigkeiten die Windenergieanlage komplett abgeschaltet.
  • Aus der DE 10 2011 006 670 A1 geht eine Windenergieanlage und ein Verfahren zum Steuern einer an ein elektrisches Netz angeschlossenen Windenergieanlage hervor. Die Windenergieanlage umfasst einen Generator mit einem aerodynamischen Rotor mit einstellbarer Drehzahl. Ferner ist die Windenergieanlage in einem, bezogen auf vorherrschende Windbedingungen optimalen Betriebspunkt mit einer optimalen Drehzahl betreibbar, wobei die Windenergieanlage für einen Übergangszeitraum oder dauerhaft in einem nicht optimalen Betriebspunkt mit einer nicht optimalen Drehzahl betrieben wird. Insbesondere ist die nichtoptimale Drehzahl größer als die optimale Drehzahl. Ein Betrieb mit höherer Drehzahl wird vorgeschlagen, wenn zu erwarten ist oder eine Wahrscheinlichkeit hoch ist, dass die Windenergieanlage zusätzliche Wirkleistung ins Netz einspeisen soll, nämlich zusätzliche Wirkleistung, die über die Wirkleistung hinausgeht, die aktuell aufgrund der vorherrschenden Windbedingungen, nämlich insbesondere Windgeschwindigkeit ins Netz eingespeist werden könnte.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Windenergieanlage und ein Verfahren zum Steuern der Windenergieanlage zu schaffen, wobei das Verfahren dazu vorgesehen ist, die Lebensdauer oder Gebrauchsdauer jeweiliger Bauteile der Windenergieanlage zu verlängern.
  • Unter der Lebensdauer eines Bauteils ist dabei der Zeitpunkt zu verstehen, an dem das Bauteil versagt, somit ein Defekt vorliegt und das Bauteil beziehungsweise das umgebende System nicht mehr betriebsfähig ist. Die Gebrauchsdauer beschreibt hingegen eine Einsatzzeit/Betriebsdauer eines Bauteils bis zum Erreichen eines vordefinierten Kriteriums, beispielsweise bis zum Erreichen einer Verschleißgrenze. Im Gegensatz zu dem Ende der Lebensdauer ist das betreffende Bauteil zum Zeitpunkt des Erreichens des Endes der Gebrauchsdauer noch funktionsfähig und wird präventiv ersetzt. Bei einem weiterem Betrieb ist mit einer erhöhten und in der Regel nicht zulässigen Wahrscheinlichkeit mit einem Ausfall, also dem Erreichen des Endes der Lebensdauer, zu rechnen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der Patentansprüche 1 und 7. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die erfindungsgemäße Windenergieanlage, umfasst einen Rotor mit aerodynamisch verstellbaren Rotorblättern und einen Generator mit einstellbarem Lastmoment zur Einstellung einer Rotordrehzahl, wobei die Windenergieanlage in einem, bezogen auf vorherrschende Windbedingungen optimalen Betriebspunkt mit einer optimalen Rotordrehzahl und einem optimalen Lastmoment zur maximalen Leistungsausbeute betreibbar ist. Ferner kann im Leistungsfluss zwischen dem Rotor und dem Generator ein Übersetzungsgetriebe angeordnet sein. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern der Windenergieanlage, wird die Windenergieanlage für einen Übergangszeitraum in einem nicht optimalen Betriebspunkt mit einer nicht optimalen Rotordrehzahl und einem nicht optimalen Lastmoment betrieben, um die Lebensdauer jeweiliger Bauteile der Windenergieanlage zu verlängern. Mit anderen Worten kann die Einstellung des nicht optimalen Betriebspunkts sowohl über eine Verdrehung der Rotorblätter als auch über eine Anpassung des Lastmoments am Generator erfolgen. Es wird insbesondere vorgeschlagen, für einen Übergangszeitraum, der mehrere Tage oder Wochen andauern kann, die Windenergieanlage in einem nicht optimalen Betriebspunkt mit einer nicht optimalen Rotordrehzahl und einem nicht optimalen Lastmoment zu betreiben, um den Zeitpunkt einer Wartungsarbeit oder einen Ausfall der Windenergieanlage aufgrund eines defekten Bauteils zeitlich zu verzögern. Mithin werden in diesem Übergangszeitraum Leistungseinbußen in Kauf genommen, insbesondere um einen Ausfall der Windenergieanlage zu verhindern. Durch das Betreiben der Windenergieanlage in einem nicht optimalen Betriebspunkt werden sowohl die Betriebs- als auch die Lebensdauer betreffender Bauteile verändert, insbesondere verlängert. Dabei kann die so erzielte Verlängerung von Betriebs- und Lebensdauer in gleichem Maße, das heißt proportional zueinander, oder voneinander unterschiedlich erfolgen. In letztgenanntem Beispiel bedeutet dies, dass sich die Gebrauchsdauer beispielsweise überproportional zu der Lebensdauer oder umgekehrt ändert. Auch ist es denkbar, die Windenergieanlage unter einer höheren Last und somit mit einer erhöhten Leistungsausbeute zu betreiben, wenn beispielsweise eine Wartungsarbeit zeitlich vorgezogen wird.
  • Die Windenergieanlage wird in der Regel, bezogen auf die jeweils vorherrschenden Windbedingungen, in einem optimalen Betriebspunkt betrieben. Die vorherrschenden Windbedingungen beziehen sich insbesondere auf die vorherrschende Windgeschwindigkeit, die nachfolgend vereinfacht als einziges Merkmal der vorherrschenden Windbedingungen betrachtet wird. Jeder Windgeschwindigkeit ist ein optimaler Betriebspunkt der Windenergieanlage zugeordnet. Dabei ist unter einem optimalen Betriebspunkt ein solcher zu verstehen, bei dem die Windenergieanlage möglichst viel Energie aus dem Wind entnimmt und in elektrische Energie umwandelt, wobei gleichzeitig Randbedingungen wie insbesondere die Stabilität des Betriebspunktes und die Anlagenbelastung berücksichtigt werden. Ein solcher optimaler Betriebspunkt ist insbesondere durch eine jeweilige optimale Rotordrehzahl und ein jeweiliges optimales Lastmoment am Generator gekennzeichnet.
  • Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Windenergieanlage eine Zählvorrichtung aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Lebensdauer jeweiliger Bauteile der Windenergieanlage abzuschätzen. Unter Zählvorrichtung ist eine Vorrichtung zu verstehen, die dazu vorgesehen ist, Fehlermechanismen, wie beispielsweise Risse in drehmomentübertragenden Bauteilen, zu detektieren oder Lastspiele bei einem bestimmten Lastniveau zu zählen und ein Warnsignal auszugeben, bevor ein maximales Lastspiel des jeweiligen Bauteils erreicht ist.
  • Vorzugsweise weist die Windenergieanlage eine Steuereinheit auf, die dazu vorgesehen ist, zumindest die Rotordrehzahl und das Lastmoment des Generators einzustellen. Die Steuereinheit ist beispielsweise ein Rechnersystem, das dazu vorgesehen ist, Signale und Informationen von der Zählvorrichtung auszuwerten und/oder an ein anderes Rechnersystem weiterzuleiten.
  • Insbesondere wirkt die Zählvorrichtung zur Absenkung der Rotordrehzahl oder zur Absenkung des Lastmoments am Generator mit der Steuereinheit zusammen. Mit anderen Worten sind die Zählvorrichtung und die Steuereinheit kabellos oder kabelgebunden miteinander verbunden und dazu vorgesehen miteinander zu kommunizieren. Dabei sendet die Zählvorrichtung Informationen an die Steuereinheit, aus denen eine Abschätzung der Lebensdauer jeweiliger Bauteile der Windenergieanlage unter geltenden Bedingungen abschätzbar ist. Sofern unter den geltenden Bedingungen, insbesondere bei Fortführung des Betriebs im optimalen Betriebspunkt ein Ausfall der Windenergieanlage wahrscheinlich ist, generiert die Steuereinheit zumindest ein Warnsignal. Es ist aber auch denkbar, dass die Steuereinheit autonom handelt und je nach detektiertem Fehlermechanismus die Rotordrehzahl oder das Lastmoment am Generator verringert. Beispielsweise würde bei einem Riss, insbesondere in einer drehmomentübertragenden Welle der Windenergieanlage insbesondere das Lastmoment am Generator verringert werden, um die Drehmomentbelastung der Welle zu verringern und dadurch die Gebrauchsdauer der Welle zu erhöhen. Demgegenüber würde bei einer unzureichenden Schmierung von Lagerelementen oder bei einer Erreichung einer maximalen Lastspielzahl eines Lagerelements die Rotordrehzahl verringert werden, um die Anzahl der Überrollungen am Lagerelement zu verringern und dadurch die Gebrauchsdauer des Lagerelements zu erhöhen.
  • Vorzugsweise werden die Rotorblätter zur Absenkung der Rotordrehzahl unter Einbußen der Leistungsausbeute um ihre Längsachse verdreht. Mithin wird der sogenannte Pitchwinkel der Rotorblätter derart verändert, dass die aerodynamischen Eigenschaften des Rotors verschlechtert werden. Dadurch ändert sich die Rotordrehzahl, wobei die Windenergieanlage in einem nicht optimalen Betriebspunkt mit einer nicht optimalen Rotordrehzahl und einem nicht optimalen Lastmoment betrieben wird. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass die Rotordrehzahl sinkt, aber auch eine Erhöhung der Rotordrehzahl ist möglich.
  • Ferner bevorzugt wird das Lastmoment des Generators zur Absenkung der Rotordrehzahl unter Einbußen der Leistungsausbeute erhöht. Eine Erhöhung des Lastmoments am Generator führt zu einer Verringerung der Rotordrehzahl. Mithin wird die Windenergieanlage in einem nicht optimalen Betriebspunkt mit einer nicht optimalen Rotordrehzahl und einem nicht optimalen Lastmoment betrieben.
  • Des Weiteren bevorzugt wird das Lastmoment des Generators unter Einbußen der Leistungsausbeute gesenkt. Eine Senkung des Lastmoments am Generator führt zu einer Erhöhung der Rotordrehzahl. Mithin wird die Windenergieanlage in einem nicht optimalen Betriebspunkt mit einer nicht optimalen Rotordrehzahl und einem nicht optimalen Lastmoment betrieben.
  • Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die maximale Leistungsausbeute durch die Absenkung der Rotordrehzahl oder durch die Absenkung des Lastmoments am Generator um höchstens 15% gesenkt wird. Insbesondere dient ein Schnelllaufzahl-Leistungsbeiwert-Diagramm zur Bestimmung der maximalen Leistungsausbeute bei einer bestimmten Schnelllaufzahl. Die Schnelllaufzahl gibt dabei das Verhältnis zwischen der Windgeschwindigkeit und der Blattspitzengeschwindigkeit der Rotorblätter an. Die maximale Leistungsausbeute ist als Hochpunkt im Schnelllaufzahl-Leistungsbeiwert-Diagramm dargestellt. Der an diesem Hochpunkt angrenzende Bereich ist in der Regel relativ flach ausgebildet, sodass geringe Änderungen in der Leistungsausbeute relativ große Auswirkungen auf die Rotordrehzahl und das Lastmoment am Generator haben.
  • Vorzugsweise wird die maximale Leistungsausbeute durch die Absenkung der Rotordrehzahl oder durch die Absenkung des Lastmoments am Generator um mindestens 3% jedoch höchstens 10% gesenkt. Beispielsweise führt eine Erhöhung der Rotordrehzahl um ca. 23% und eine damit verbundene Verringerung des Lastmoments am Generator um ca. 24% zu einer Absenkung der maximalen Leistungsausbeute von lediglich 6,5%. Demgegenüber führt beispielsweise eine Verringerung der Rotordrehzahl um ca. 28% und eine damit verbundene Erhöhung des Lastmoments am Generator um ca. 30% zu einer Absenkung der maximalen Leistungsausbeute von lediglich 6%. Aus dieser Beispielrechnung wird ersichtlich, dass bei relativ geringen Einbußen der Leistungsausbeute eine große Varianz in der Rotordrehzahl und im Lastmoment am Generator möglich ist. Daher wird vorgeschlagen, die Windenergieanlage für einen Übergangszeitraum in einem nicht optimalen Betriebspunkt mit einer nicht optimalen Rotordrehzahl und einem nicht optimalen Lastmoment zu betreiben, um die Lebensdauer jeweiliger, insbesondere defekter Bauteile der Windenergieanlage zu verlängern. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere für Windenergieanlagen in Offshore-Windparks, da eine Reparatur oder Wartung eines defekten Bauteils aufgrund der schweren Zugänglichkeit meist mehrere Tage oder Wochen dauern kann.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen, in welche gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Hierbei zeigt
  • 1 eine vereinfachte schematische Teildarstellung einer Windenergieanlage die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren steuerbar ist,
  • 2 ein Schnelllaufzahl-Leistungsbeiwert-Diagramm, umfassend drei charakteristische Betriebspunkte,
  • 3 ein Windgeschwindigkeit-Rotorleistung-Diagramm, wobei jedem der drei charakteristischen Betriebspunkte aus dem Schnelllaufzahl-Leistungsbeiwert-Diagramm gemäß 2 eine Kurve zugeordnet ist,
  • 4 ein Windgeschwindigkeit-Rotordrehzahl-Diagramm, wobei jedem der drei charakteristischen Betriebspunkte aus dem Schnelllaufzahl-Leistungsbeiwert-Diagramm gemäß 2 eine Gerade zugeordnet ist, und
  • 5 ein Windgeschwindigkeit-Rotordrehmoment-Diagramm, wobei jedem der drei charakteristischen Betriebspunkte aus dem Schnelllaufzahl-Leistungsbeiwert-Diagramm gemäß 2 eine Gerade zugeordnet ist.
  • Gemäß 1 weist eine erfindungsgemäße Windenergieanlage 1 einen Turm 7 mit einer horizontal drehbar gelagerten Gondel 8 auf. Die Gondel 8 umfasst einen Generator 4 und einen damit verbundenen drehbaren Rotor 2, der eine Rotornabe 9 und drei daran zumindest teilweise drehbar gelagerte Rotorblätter 3 aufweist. Ferner umfasst die Windenergieanlage 1 eine Zählvorrichtung 5, die dazu vorgesehen ist, die Lebensdauer jeweiliger Bauteile der Windenergieanlage 1 abzuschätzen. Insbesondere kann die Zählvorrichtung 5 Fehlermechanismen, wie beispielsweise Risse in Wellen detektieren und in Abhängigkeit der Ausbildung der Risse die Lebensdauer bei einer bestimmten Drehmomentbelastung der Welle angeben.
  • Des Weiteren umfasst die Windenergieanlage 1 eine Steuereinheit 6, die dazu vorgesehen ist, zumindest die Rotordrehzahl und das Lastmoment des Generators 4 einzustellen. Insbesondere wirkt die Zählvorrichtung 5 zur Absenkung der Rotordrehzahl oder zur Absenkung des Lastmoments am Generator 4 mit der Steuereinheit 6 zusammen. Mit anderen Worten kommuniziert die Zählvorrichtung 5 mit der Steuereinheit 6, um einen absehbaren Ausfall der Windenergieanlage 1 bei einem unveränderten Betrieb in einem optimalen Betriebspunkt zu prognostizieren. Die Steuereinheit 6 ändert je nach zu erwartendem Defekt entweder die Rotordrehzahl oder das Lastmoment am Generator 4 um die Lebensdauer des defekten Bauteils zumindest bis zur Reparatur oder bis zum nächsten Wartungsintervall zu verlängern. Dies ist insbesondere bei Offshore-Windenergieanlagen vorteilhaft, da es mehrere Tage oder Wochen dauern kann bis die Reparatur oder der Austausch des defekten Bauteils vorgenommen werden kann.
  • 2 zeigt beispielhaft ein Schnelllaufzahl-Leistungsbeiwert-Diagramm. Die Schnelllaufzahl λ gibt das Verhältnis zwischen der Windgeschwindigkeit vW und der Blattspitzengeschwindigkeit der Rotorblätter an und ist auf der Abszissenachse aufgetragen. Demgegenüber ist der Leistungsbeiwert cP ein Maß für die aus dem Wind extrahierbare Nutzleistung, wobei der Leistungsbeiwert cP auf der Ordinatenachse aufgetragen ist. Das Schnelllaufzahl-Leistungsbeiwert-Diagramm weist in einem optimalen Betriebspunkt A einen maximalen Leistungsbeiwert cPmax mit einer optimalen Schnelllaufzahl λA auf. Zur Verlängerung der Lebensdauer jeweiliger Bauteile der Windenergieanlage wird vorgeschlagen, je nach festgestelltem Fehlermechanismus oder in Abhängigkeit der Lastkollektive entweder die Rotordrehzahl oder das Lastmoment am Generator zu ändern.
  • Beide Möglichkeiten führen zu Einbußen hinsichtlich der Leistungsausbeute, denn die Windenergieanlage würde mit einer nicht optimalen Rotordrehzahl und einem nicht optimalen Lastmoment betrieben werden. Insbesondere soll die maximale Leistungsausbeute durch die Absenkung der Rotordrehzahl oder durch die Absenkung des Lastmoments am Generator um höchstens 15% gesenkt werden. Wie aus 2 hervorgeht ist die Kurve in der unmittelbaren Umgebung des maximalen Leistungsbeiwerts cPmax im Vergleich zum restlichen Verlauf der Kurve besonders flach ausgebildet. Mithin ergibt sich bei einer geringfügigen Einbuße im Leistungsbeiwert cP eine beträchtliche Änderung der Rotordrehzahl bzw. des Lastmoments am Generator.
  • Im vorliegenden Beispiel erfolgt eine Absenkung des maximalen Leistungsbeiwertes cPmax um ca. 6%. Daraus ergeben sich zwei nicht optimale Betriebspunkte B und C mit einer nicht optimalen Rotordrehzahl und einem nicht optimalen Lastmoment.
  • Die Absenkung des Leistungsbeiwerts cP wird bei konstanter Windgeschwindigkeit entweder über eine Verringerung der Schnelllaufzahl λ von λB auf λC und einer damit einhergehenden Verringerung der Rotordrehzahl durch eine Verdrehung der Rotorblätter oder durch eine Erhöhung des Lastmoments am Generator ermöglicht. Demgegenüber wird bei konstanter Windgeschwindigkeit eine Erhöhung der Schnelllaufzahl λ von λB auf λC und somit eine Erhöhung der Rotordrehzahl durch eine Absenkung des Lastmoments am Generator ermöglicht. In beiden Fällen sinkt der maximale Leistungsbeiwert cPmax auf einen geringeren Leistungsbeiwert cPmin und somit sinkt auch die Leistungsausbeute der Windenergieanlage.
  • 3 zeigt beispielhaft ein Windgeschwindigkeit-Rotorleistung-Diagramm, wobei die Windgeschwindigkeit vW auf der Abszissenachse aufgetragen ist und die Rotorleistung P auf der Ordinatenachse aufgetragen ist. Gemäß Windgeschwindigkeit-Rotorleistung-Diagramm steigt die Rotorleistung P mit zunehmender Windgeschwindigkeit vW für alle drei dargestellten Kurven an. Kurve a zeigt die Abhängigkeit der Rotorleistung P von der Windgeschwindigkeit vW bei einem Betrieb der Windenergieanlage mit einem maximalen Leistungsbeiwert cPmax gemäß 2. Die Kurven b und c, die im Wesentlichen identisch sind, weisen für jede Windgeschwindigkeit vW eine geringere Rotorleistung P auf. Mithin ist die Leistungsausbeute der Kurven b und c aufgrund des Betriebs der Windenergieanlage in den nicht optimalen Betriebspunkten B und C geringer.
  • 4 zeigt beispielhaft ein Windgeschwindigkeit-Rotordrehzahl-Diagramm, wobei die Windgeschwindigkeit vW auf der Abszissenachse aufgetragen ist und die Rotordrehzahl n auf der Ordinatenachse aufgetragen ist. Gerade a‘ zeigt die Abhängigkeit der Rotordrehzahl n von der Windgeschwindigkeit vW bei einem Betrieb der Windenergieanlage mit einem maximalen Leistungsbeiwert cPmax gemäß 2. Ferner zeigt Gerade b‘ die Abhängigkeit der Rotordrehzahl n von der Windgeschwindigkeit vW bei einem Betrieb der Windenergieanlage in dem nicht optimalen Betriebspunkt B gemäß 2. Des Weiteren zeigt Gerade c‘ die Abhängigkeit der Rotordrehzahl n von der Windgeschwindigkeit vW bei einem Betrieb der Windenergieanlage in dem nicht optimalen Betriebspunkt C gemäß 2. Daraus wird ersichtlich, dass die Rotordrehzahl n im Betriebspunkt C größer ist als die Rotordrehzahl n im Betriebspunkt B.
  • 5 zeigt beispielhaft ein Windgeschwindigkeit-Rotordrehmoment-Diagramm, wobei die Windgeschwindigkeit vW auf der Abszissenachse aufgetragen ist und das Rotordrehmoment M auf der Ordinatenachse aufgetragen ist. Gerade a‘‘ zeigt die Abhängigkeit des Rotordrehmoments M von der Windgeschwindigkeit vW bei einem Betrieb der Windenergieanlage mit einem maximalen Leistungsbeiwert cPmax gemäß 2. Ferner zeigt Gerade b‘‘ die Abhängigkeit des Rotordrehmoments M von der Windgeschwindigkeit vW bei einem Betrieb der Windenergieanlage in dem nicht optimalen Betriebspunkt B gemäß 2. Des Weiteren zeigt Gerade c‘‘ die Abhängigkeit des Rotordrehmoments M von der Windgeschwindigkeit vW bei einem Betrieb der Windenergieanlage in dem nicht optimalen Betriebspunkt C gemäß 2. Daraus wird ersichtlich, dass das Rotordrehmoment M im Betriebspunkt B größer ist als das Rotordrehmoment M im Betriebspunkt C.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Windenergieanlage
    2
    Rotor
    3
    Rotorblätter
    4
    Generator
    5
    Zählvorrichtung
    6
    Steuereinheit
    7
    Turm
    8
    Gondel
    9
    Rotornabe
    λ
    Schnelllaufzahl
    λA
    optimale Schnelllaufzahl
    λB
    geringe Schnelllaufzahl
    λC
    hohe Schnelllaufzahl
    cP
    Leistungsbeiwert
    cPmax
    maximaler Leistungsbeiwert
    cPmin
    geringer Leistungsbeiwert
    A
    optimaler Betriebspunkt
    B
    nicht optimaler Betriebspunkt
    C
    nicht optimaler Betriebspunkt
    a–c
    Kurve
    vW
    Windgeschwindigkeit
    P
    Rotorleistung
    a‘–c‘
    Gerade
    n R
    otordrehzahl
    a‘‘–c‘‘
    Gerade
    M
    Rotordrehmoment
  • 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 102011006670 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Steuern einer Windenergieanlage (1), umfassend einen Rotor (2) mit aerodynamisch verstellbaren Rotorblättern (3) und einen Generator (4) mit einstellbarem Lastmoment zur Einstellung einer Rotordrehzahl, wobei die Windenergieanlage (1) in einem, bezogen auf vorherrschende Windbedingungen optimalen Betriebspunkt (A) mit einer optimalen Rotordrehzahl und einem optimalen Lastmoment zur maximalen Leistungsausbeute betreibbar ist, wobei ferner die Windenergieanlage (1) zumindest für einen Übergangszeitraum in einem nicht optimalen Betriebspunkt (B, C) mit einer nicht optimalen Rotordrehzahl und einem nicht optimalen Lastmoment betrieben wird, um die Gebrauchsdauer oder Lebensdauer jeweiliger Bauteile der Windenergieanlage (1) zu verlängern.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblätter (3) zur Änderung der Rotordrehzahl unter Einbußen der Leistungsausbeute um ihre Längsachse verdreht werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lastmoment des Generators (4) zur Absenkung der Rotordrehzahl unter Einbußen der Leistungsausbeute erhöht wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lastmoment des Generators (4) unter Einbußen der Leistungsausbeute gesenkt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Leistungsausbeute durch die Änderung der Rotordrehzahl oder durch die Änderung des Lastmoments am Generator (4) um höchstens 15% gesenkt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Leistungsausbeute durch die Änderung der Rotordrehzahl oder durch die Änderung des Lastmoments am Generator (4) um mindestens 3% jedoch höchstens 10% gesenkt wird.
  7. Windenergieanlage (1), umfassend einen Rotor (2) mit aerodynamisch verstellbaren Rotorblättern (3) und einen Generator (4) mit einstellbarem Lastmoment zur Einstellung einer Rotordrehzahl, wobei die Windenergieanlage (1) nach den Ansprüchen 1 bis 5 betreibbar ist.
  8. Windenergieanlage (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Windenergieanlage (1) eine Zählvorrichtung (5) aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Lebensdauer jeweiliger Bauteile der Windenergieanlage (1) abzuschätzen.
  9. Windenergieanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Windenergieanlage (1) eine Steuereinheit (6) aufweist, die dazu vorgesehen ist, zumindest die Rotordrehzahl und das Lastmoment des Generators (4) einzustellen.
  10. Windenergieanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zählvorrichtung (5) zur Absenkung der Rotordrehzahl oder zur Absenkung des Lastmoments am Generator (4) mit der Steuereinheit (6) zusammenwirkt.
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