DE102016219413A1

DE102016219413A1 - Elektrische Baueinheit für eine Windenergieanlage

Info

Publication number: DE102016219413A1
Application number: DE102016219413.5A
Authority: DE
Inventors: Johnny Soerensen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2016-10-06
Filing date: 2016-10-06
Publication date: 2018-04-12

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Modul (10) zur Aufnahme elektrischer Einrichtungen zum Steuern einer Windenergieanlage, wobei das Modul (10) eine im Wesentlichen ebene erste Plattform (11), eine im Wesentlichen ebene zweite Plattform (12) und ein Verbindungselement (14) umfasst. Die erste Plattform (11) und die zweite Plattform (12) sind voneinander getrennt, das Verbindungselement (14) verbindet die erste Plattform (11) und die zweite Plattform (12) und das Modul (10) ist bestimmt für die Montage in einem unteren Teil (351) eines Turms (35) der Windenergieanlage oder in einer Tragstruktur (30) der Windenergieanlage, welche den Turm (35) der Windenergieanlage trägt. Ferner ist die Abmessung (111) der ersten Plattform (11) in der Ebene kleiner als die Abmessung (121) der zweiten Plattform (12) in der Ebene und die erste Plattform (11) ist so angeordnet, dass sie sich nach der Montage in dem Turm (35) oder der Tragstruktur (30) der Windenergieanlage unterhalb der zweiten Plattform (12) befindet. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine elektrische Baueinheit (20) für eine Windenergieanlage, wobei die elektrische Baueinheit (20) ein derartiges Modul (10) und elektrische Einrichtungen zum Steuern der Windenergieanlage umfasst. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine Windenergieanlage zur Stromerzeugung und auf ein Verfahren zur Montage elektrischer Einrichtungen zum Steuern einer Windenergieanlage an der Windenergieanlage.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Modul zur Aufnahme elektrischer Einrichtungen zum Steuern einer Windenergieanlage. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine elektrische Baueinheit, welche ein derartiges Modul und entsprechende elektrische Einrichtungen umfasst. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine Windenergieanlage zur Stromerzeugung, welche ein derartiges Modul umfasst. Schließlich bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Montage elektrischer Einrichtungen zum Steuern einer Windenergieanlage in einer Windenergieanlage.
Moderne Windenergieanlagen von Industriegröße umfassen eine beachtliche Menge an elektrischen Einrichtungen zum Betreiben und Steuern der Windenergieanlage. Beispiele hierfür sind Wandler, Windenergieanlagensteuerungseinrichtungen, Batteriebänke etc. Diese elektrischen Komponenten sind üblicherweise im unteren Teil des Turms der Windenergieanlage angeordnet oder können sich – im Fall einer Offshore-Windenergieanlage – auch in der Tragstruktur, welche den Turm der Windenergieanlage trägt, befinden.
In dem speziellen Fall von Offshore-Windenergieanlagen werden die elektrischen Komponenten bekannterweise in dem Übergangsstück (welches ein Teil der oben erwähnten Tragstruktur ist) an Land montiert. Dies ist eine zeitaufwändige Arbeit in größeren Höhen, da sich das Übergangsstück während der Installation der elektrischen Komponenten im Allgemeinen in einer im Wesentlichen vertikalen Lage befinden muss. Wenn die elektrischen Komponenten beispielsweise in dem oberen Teil des Übergangsstücks untergebracht sind, muss die Arbeit in Höhen von 20 bis 30 Metern über Grund ausgeführt werden. Außerdem muss die Arbeit üblicherweise in einem rauen Umfeld ausgeführt werden, da das Montieren der elektrischen Komponenten in das Übergangsstück üblicherweise draußen, z. B. auf einem Kai-Gelände, erfolgt.
Im Fall von Onshore-Windenergieanlagen werden die elektrischen Komponenten vor der Montage des Turms konventionell auf dem Fundament der Windenergieanlage montiert. Nach dem Installieren der elektrischen Einrichtungen auf dem Fundament der Windenergieanlage wird das erste Turmsegment anschließend um die bereits installierten elektrischen Bauteile montiert. Dies umfasst jedoch auch die zeitaufwändige, schrittweise Montage der elektrischen Komponenten draußen unter möglicherweise rauen Bedingungen. Weiterhin ist beim Anheben und Absenken des ersten Turmsegments um die elektrischen Komponenten sehr vorsichtig vorzugehen, um diese empfindlichen Teile nicht zu beschädigen.
Bei Offshore-Energieanlagen verläuft die Montage der elektrischen Komponenten bekannterweise auch im Wesentlichen wie oben für Onshore-Energieanlagen skizziert, d. h. die elektrischen Einrichtungen werden an Land in einem Turmsegment (oder einem vollständigen Turm) vormontiert und dann optional als Teil eines vollständig zusammengebauten Turbinenturms ins Meer transportiert. Es ist jedoch auch möglich, eine derartige Montage der elektrischen Einrichtungen in einem Turm oder Turmsegment vor dem Aufstellen des Turms oder Turmsegments auf der Tragstruktur im Meer, d. h. auf einem Transportschiff, durchzuführen.
Die europäische Patentanmeldung EP 2 631 479 A2 schlägt die Vorfertigung einer elektrischen Baueinheit, welche die elektrischen Komponenten einer Windenergieanlage umfasst, vor. Die Montage dieser vorgefertigten Baueinheit an der Tragstruktur einer Offshore-Windenergieanlage kann entweder an Land oder im Meer erfolgen.
Die zitierte Patentanmeldung enthält jedoch keine Vorgehensweise dazu, wie eine vorgefertigte Baueinheit konkret ausgestaltet sein muss und wie die Montage einer derartigen Baueinheit in die Tragstruktur einer Offshore-Windenergieanlage in der Praxis durchgeführt werden könnte.
Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, eine Lösung für diese offenen Fragen vorzuschlagen, die es den Fachleuten ermöglicht, das Konzept eines vorgefertigten Moduls auf die Installation von Windenergieanlagen anzuwenden. Dadurch könnten zumindest einige der Probleme, die bei aktuellen Windenergieanlageninstallationen auftreten und am Anfang erwähnt worden sind, überwunden werden.
Das erfindungsgemäße Konzept wird in den unabhängigen Ansprüchen dargelegt. Vorteilhafte Ausführungsformen und Modifikationen werden in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Erfindungsgemäß ist ein Modul zur Aufnahme elektrischer Einrichtungen zum Steuern einer Windenergieanlage vorgesehen. Das Modul umfasst eine im Wesentlichen ebene erste Plattform, eine im Wesentlichen ebene zweite Plattform und ein Verbindungselement. Die erste und die zweite Plattform sind voneinander getrennt. Das Verbindungselement verbindet die erste und die zweite Plattform. Das Modul ist bestimmt für die Montage in einem unteren Teil eines Turms der Windenergieanlage oder in einer Tragstruktur der Windenergieanlage, welche den Turm der Windenergieanlage trägt. Darüber hinaus ist die Abmessung der ersten Plattform in der Ebene kleiner als die Abmessung der zweiten Plattform in der Ebene und die erste Plattform ist so angeordnet, dass sie sich nach der Montage in dem Turm oder der Tragstruktur der Windenergieanlage unterhalb der zweiten Plattform befindet.
Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, dass aufgrund der spezifischen Ausbildung des Moduls das Modul besonders geeignet ist für den Einsatz in einer Windenergieanlage. Insbesondere ermöglicht die spezifische Ausbildung und Gestaltung des Moduls ein einfaches und effizientes Einsetzen des Moduls in eine Tragstruktur der Windenergieanlage. Das charakteristische Merkmal des Moduls ist die unterschiedliche Abmessung der ersten Plattform in der Ebene im Vergleich zur Abmessung der zweiten Plattform in der Ebene.
Sowohl die erste Plattform als auch die zweite Plattform haben eine im Wesentlichen ebene Form. Das bedeutet, dass ihre lateralen Abmessungen, d. h. ihre Abmessungen in der Ebene, erheblich größer sind als ihre Dicke. Mit anderen Worten, die erste und die zweite Plattform haben die Form einer Platte. Der Begriff „im Wesentlichen” in diesem Zusammenhang bedeutet, dass relativ geringe und unwesentliche Abweichungen von der Form einer Platte von der beanspruchten Form der Plattform umfasst sind. Beispielsweise können die Oberflächen der Plattform von einer vollkommen ebenen Oberfläche abweichen. Sie kann durch Erhebungen von Trägern oder anderen Teilen durchaus strukturiert sein. Dennoch ist die Gesamtform der ersten und der zweiten Plattform im Wesentlichen eben.
Das Modul kann durchaus mehr als zwei Plattformen umfassen, beispielsweise drei Plattformen oder vier Plattformen oder fünf Plattformen. Die Anzahl der Plattformen des Moduls hängt ab von dem Bereich, welcher an der Tragstruktur vorhanden ist, und von der Menge der elektrischen Einrichtungen, welche an dem Modul aufgenommen und montiert werden sollen.
Die Trennung zwischen der ersten Plattform und der zweiten Plattform kann in der Praxis im Zentimeterbereich liegen, kann aber auch einige Meter betragen. Der konkrete Spalt oder Abstand zwischen den Plattformen hängt wiederum ab von dem vorhandenen Platz und den Abmessungen der an dem Modul zu montierenden elektrischen Einrichtungen. Ferner ist der Abstand vorzugsweise von einer solchen Abmessung, welche es einer Person erlaubt, in voller Höhe zu stehen, z. B. um Servicearbeiten an den an der Plattform/den Plattformen platzierten Einrichtungen zu ermöglichen.
Das Verbindungselement, welches zum Beispiel ein rohrartiges Element oder ein seilartiges Element oder nur einige beispielsweise relativ zu den Plattformen vertikal angeordnete Träger sein könnte, kann ein einzelnes Element umfassen oder das Verbindungselement kann auch mehrere Einzeleinheiten umfassen. Auf jeden Fall muss eine zuverlässige und kostengünstige Verbindung zwischen den Plattformen gewährleistet sein, zumindest während der Vorbereitung des Moduls und des Einsetzens des Moduls in die Tragstruktur, bis die Tragstruktur schließlich an den jeweiligen Teilen der Windenergieanlage befestigt ist.
Das Modul ist bestimmt, d. h. es ist vorgesehen oder gedacht, für die Montage in einem unteren Teil eines Turms der Windenergieanlage oder für die Montage in der Tragstruktur der Windenergieanlage. Der Begriff „Tragstruktur der Windenergieanlage” ist zu verstehen als das Übergangsstück oder der Monopile im Fall von Offshore-Windenergieanlagen oder als das reine Fundament im Fall von Onshore-Windenergieanlagen. Auch andere Konzepte und Arten von Tragstrukturen sind möglich, z. B. Schwerkraft-, Dreibein- oder Jacket-Strukturen. Schwimmende Fundamente sind ebenfalls bekannt. Die konkrete Realisierung der Tragstruktur sollte den Schutzumfang nicht beschränken, wie in der vorliegenden Erfindung beansprucht.
Die Abmessung der ersten Plattform ist zu verstehen als ihre Erstreckung oder ihre maximale Breite. Es ist wichtig, dass die Abmessung verstanden wird als die Erstreckung innerhalb der Ebene der im Wesentlichen ebenen ersten Plattform. Mit anderen Worten, die laterale Abmessung ist kritisch und wichtig in dem Konzept dieser Erfindung. Es könnte schwierig sein, die erste Plattform und die zweite Plattform des Moduls zuzuordnen, wenn das Modul noch nicht in die Windenergieanlage montiert ist. Wenn jedoch zwei Plattformen vorhanden sind, soll diejenige, welche dazu bestimmt ist, unterhalb der anderen Plattform angeordnet zu werden, als die erste Plattform bezeichnet werden. Folglich soll die andere Plattform als die zweite Plattform bezeichnet werden. Bei mehr als zwei Plattformen soll diejenige, welche die kleinste Abmessung hat, als die untere bezeichnet werden, diejenige mit der erhöhten Abmessung soll auf der ersten Plattform angeordnet werden und diejenige mit der größten oder maximalen Abmessung soll oben auf die beiden vorherigen Plattformen platziert werden.
Beispielhaft kann die erste Plattform und/oder die zweite Plattform ein Gitter aufweisen.
Unter einem Gitter wird eine beliebige, regelmäßig beabstandete Verbindung eines im Wesentlichen identischen, parallelen, langgestreckten Elements verstanden. Gitter bestehen üblicherweise aus einem einzelnen Satz langgestreckter Elemente, können jedoch auch zwei oder mehr Sätze umfassen, wobei die weiteren Sätze üblicherweise senkrecht zu dem ersten sind. Bei zwei senkrechten Sätzen wird das Gitter auch als Mesh bezeichnet. Gitter finden herkömmlicherweise im industriellen Umfeld Anwendung, um eine Umgebung zu schaffen, wo Personen laufen und sich aufhalten können. Das Gitter muss also in der Lage sein, das Gewicht von Personen zu tragen. Im Vergleich zu anderen Teilen der Plattformkonstruktion kann es jedoch relativ leicht sein. In noch anderen Worten, das Gitter kann auch betrachtet werden als Füllmaterial beispielsweise zwischen den schwereren Trägern, welche ebenfalls angeordnet sind und welche grundsätzlich in der Lage sind, viel schwerere Lasten zu tragen. Das Gitter ist also dort angeordnet, um zu verhindern, dass die Personen, die auf der Plattform stehen, herunterfallen.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste Plattform und/oder die zweite Plattform mindestens einen Träger.
Beispiele eines Trägers sind ein I-Träger, T-Träger oder beliebige andere Formen von Trägern. Der Vorteil, einen Träger zu haben, besteht darin, dass ein derartiger Träger üblicherweise in der Lage ist, beispielsweise im Vergleich zu einem Gitter viel schwerere Lasten zu tragen. Dies ist notwendig, da einige elektrische Einrichtungen erhöhte Gewichte von bis zu einer Tonne haben können. Daher umfasst die Plattform in diesen Bereichen, wo die Montage schwerer Komponenten der elektrischen Einrichtungen vorgesehen ist, vorteilhafterweise einen derartigen Träger. Daher kann das Vorhandensein von Trägern in der Plattform auch als Maßnahme zur Verstärkung der Plattform betrachtet werden.
In einer konkreten Ausführungsform der Erfindung hat die erste Plattform und/oder die zweite Plattform einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt.
Dieses Merkmal scheint in den meisten praktischen Fällen vorteilhaft zu sein, da allgemein die Tragstruktur wie der Monopile oder das Übergangsstück einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt im Inneren hat. Um zu erreichen, dass die Plattform im Wesentlichen den gesamten Querschnittsraum innerhalb des Rohrs, des Pfahls oder des Übergangsstücks abdeckt, hat die Plattform ebenfalls eine ähnliche Form, nämlich eine Kreisform im Vergleich zu der inneren Form der Tragstruktur.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Verbindungselement starr, derart, dass die erste Plattform und die zweite Plattform durch einen festen Abstand voneinander getrennt sind.
Dies ermöglicht ein verbessertes und einfacheres Einsetzen des Moduls in oder auf die Tragstruktur der Windenergieanlage. Wie zuvor erwähnt, braucht die Steifigkeit des Verbindungselements nicht übertrieben zu werden, da es nur steif und robust genug sein muss, um eine kontrollierte Montage der Anordnung des Moduls und ein kontrolliertes Einsetzen des Moduls in oder auf die Tragstruktur zu ermöglichen.
Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass grundsätzlich auch ein flexibles Verbindungselement wie ein seilartiges Element vorteilhaft sein könnte.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst das Modul auch eine Art Leiter oder Treppe, derart, dass Wartungspersonal eine Plattform von der anderen aus erreichen kann.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Windenergieanlage eine Offshore-Windenergieanlage und umfasst das Modul darüber hinaus eine Arbeitsplattform für Wartungspersonal, welches an der Verbindung zwischen der Tragstruktur und dem Turm der Windenergieanlage arbeitet.
Im Allgemeinen umfasst eine Offshore-Windenergieanlage eine Arbeitsplattform. Die Arbeitsplattform befindet sich an der Oberseite des Übergangsstücks und erleichtert die Montage, d. h. die Installation und Wartung der Offshore-Windenergieanlage. Die Arbeitsplattform umfasst beispielsweise einen Balkon, welcher das Übergangsstück an seinem äußeren Rand vollständig umgibt. Die Arbeitsplattform kann auch eine Art Leiter oder Treppe umfassen, derart, dass Wartungspersonal die Arbeitsplattform leicht von dem Jackup-Schiff oder allgemein von einem beliebigen Schiff aus erreichen kann.
Der Vorteil der Ausgestaltung des Moduls derart, dass es bereits die Arbeitsplattform umfasst, besteht darin, dass der Schritt des Hinzufügens einer einzelnen Arbeitsplattform zu der Tragstruktur der Windenergieanlage einen zusätzlichen Schritt beinhaltet und dieser insbesondere im Meer mit Kosten verbunden ist. Im Gegensatz dazu vermeidet die Ausführungsform eines Moduls, welches bereits eine vormontierte und vorgefügte Arbeitsplattform hat, Arbeit in größerer Höhe im Meer und trägt zu den Einsparungen von Kosten bei und verbessert die Sicherheit der Installation der Windenergieanlage.
Die Erfindung richtet sich auch auf eine elektrische Baueinheit für eine Windenergieanlage, wobei die elektrische Baueinheit ein Modul wie in einer der obigen Ausführungsformen beschrieben umfasst. Darüber hinaus umfasst das elektrische Bauteil elektrische Einrichtungen zum Steuern der Windenergieanlage. Die elektrischen Einrichtungen sind mindestens an der ersten Plattform und/oder der zweiten Plattform des Moduls angeordnet.
Mit anderen Worten, die elektrische Baueinheit ist eine Fertigeinheit, welche das Modul und die elektrischen Einrichtungen umfasst, wobei die elektrischen Einrichtungen bereits an dem Modul montiert sind. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise das Montieren und Anbringen der elektrischen Einrichtungen an den Plattformen des Moduls bereits an Land ausgeführt werden kann. Daher kann diese Arbeit am Installationsort vermieden werden. Insbesondere für den Fall einer Offshore-Installation – aber auch für den Fall von Onshore-Installationen – ist dies eine erhebliche Verbesserung in Bezug auf Kosten und Arbeitssicherheit. Ein konkreter Vorteil des Vormontierens der elektrischen Einrichtungen besteht darin, dass die Montage beispielsweise auf einem Fabrikgelände, d. h. in einer kontrollierten Umgebung, ausgeführt werden kann.
Ein noch anderer Vorteil ist, dass die elektrischen Verbindungen zwischen den einzelnen Komponenten der elektrischen Einrichtungen bereits am Vormontageort getestet werden können. Beispielsweise können die Kabel, welche die verschiedenen elektrischen Komponenten miteinander verbinden und welche darauf abzielen, mit den übrigen Komponenten der Windenergieanlage verbunden zu werden, bereits vor der Installation verlegt und getestet werden.
Beispiele der elektrischen Einrichtungen der elektrischen Baueinheit sind Wandler, Windenergieanlagensteuerungseinrichtungen, Schaltkästen, Batteriebänke oder beliebige der optischen Glasfaserkommunikation zugeordnete Vorrichtungen.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst die elektrische Baueinheit nicht nur elektrische Einrichtungen, sondern kann auch beliebige Vorrichtungen für die Aufnahme des Kabel-Hang-Off-Systems umfassen, welches vorgesehen ist für die Aufnahme des Unterseekabels, welches die verschiedenen Windenergieanlagen innerhalb eines Windparks verbindet und die Windenergieanlagen des Windparks mit der Küste verbindet. Vorteilhafterweise sind diese Vorrichtungen für das Kabel-Hang-Off-System an der ersten Plattform angeordnet, da dies die unterste Plattform ist. Es muss angemerkt werden, dass insbesondere das Kabel-Hang-Off-System einen Bereich oder eine Position haben muss, welche(r) in der Lage ist, erhebliche Lasten zu tragen, da die Lasten, welche von dem Untersee- und dem Kabel-Hang-Off-System aufgebracht werden, auf ein erhebliches Maß anwachsen können.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst die elektrische Baueinheit einen sogenannten Übergabepunkt, welcher bestimmt ist für das Übergeben elektrischer Signale von der elektrischen Baueinheit an übrige Teile der Windenergieanlage.
Ein Beispiel eines derartigen Übergabepunktes ist ein Steckvorrichtungssystem. Dies hat den Vorteil, dass einzelne Kabelverbindungen zwischen der elektrischen Baueinheit und übrigen Teilen der Windenergieanlage vermieden werden. Die herkömmliche Lösung zum Verbinden einer Mehrzahl einzelner Kabel hat einerseits den Nachteil, dass sie zeitaufwändig ist, und andererseits, dass das Verbinden der Kabel miteinander, das Testen der Kabel und das Vorbereiten der Kabel für die Verbindung mit den übrigen Teilen der Windkraftanlage durch die Bereitstellung eines derartigen Übergabepunktes einfacher ausgeführt werden kann. Insbesondere können diese Schritte in einer kontrollierten Umgebung auf einem Fabrikgelände ausgeführt werden, zum Beispiel in einer Fabrikhalle.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Windenergieanlage zur Stromerzeugung, wobei die Windenergieanlage einen Turm, eine Tragstruktur zum Tragen des Turms und ein Modul zur Aufnahme elektrischer Einrichtungen zum Steuern der Windenergieanlage umfasst. Die Tragstruktur ist am ersten Ende an einer Oberfläche befestigt und am zweiten Ende, welches dem ersten Ende entgegengesetzt ist, ist sie an dem Turm der Windenergieanlage befestigt. Die Windenergieanlage umfasst darüber hinaus ein Halteteil zum Befestigen der ersten Plattform des Moduls an der Tragstruktur oder an dem unteren Teil des Turms und sie umfasst ein zweites Halteteil zum Befestigen der zweiten Plattform des Moduls an der Tragstruktur oder an dem unteren Teil des Turms. Die Windenergieanlage ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessung des zweiten Halteteils kleiner ist als die Abmessung des ersten Halteteils.
Diese unterschiedlichen Abmessungen des ersten gegenüber dem zweiten Halteteil sind wichtig, da die Halteteile an den zugehörigen Plattformen des Moduls ausgerichtet werden und diesen entsprechen müssen. Da die Abmessung der ersten Plattform in der Ebene im Vergleich zu der Abmessung der zweiten Plattform in der Ebene relativ klein ist, muss umgekehrt die Abmessung des ersten Halteteils verglichen mit der Abmessung des zweiten Halteteils relativ groß sein. Durch dieses Merkmal ist es möglich, das die Plattformen umfassende Modul effizient an der Tragstruktur der Windkraftanlage zu installieren und zu montieren.
Das Halteteil ist als jegliche Vorrichtung zu verstehen, welche in der Lage ist, die jeweilige Plattform aufzunehmen, und woran die jeweilige Plattform befestigt werden kann. Das Halteteil kann auch als ein „Halter” oder ein „Sockel” bezeichnet werden. In jedem Fall ist das Halteteil eine Vorrichtung, welche grundsätzlich jede Form haben kann. Es muss nur geeignet sein, dass die jeweilige Plattform daran befestigt werden kann. Die Abmessung des Halteteils könnte in bestimmten Fällen schwierig zu bestimmen sein. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das Halteteil im Allgemeinen kein perfekt ebenes Stück darstellt, wie beispielsweise eine Plattform. Da die Halteteile jedoch an dem Turm der Windenergieanlage oder der Tragstruktur der Windenergieanlage befestigt sind, befinden sie sich in einer festen relativen Position zueinander und daher kann in dem Fall, dass das Halteteil nicht nur ein einzelnes Stück ist, sondern eine Mehrzahl von Halteteilelementen umfasst und daraus besteht, eine laterale Abmessung der Baugruppe, welche die einzelnen Halteteilelemente umfasst, bestimmt werden. Um ein konkretes Beispiel zu geben: Wenn das Halteteil aus vier einzelnen Sockeln besteht, welche an den Innenwänden eines Turmsegments einer Windenergieanlage befestigt sind, dann ist die Abmessung dieses Halteteils zu verstehen als die laterale Erstreckung der Gruppe der Sockel insgesamt.
Das erste Halteteil und/oder das zweite Halteteil kann als ein Flansch geformt sein, welcher an einer Innenwand des Turms oder der Tragstruktur der Windenergieanlage angeordnet ist. Die Verbindung des flanschartigen Halteteils mit der Innenwand kann eine Schraubverbindung sein. Dies hat den Vorteil, dass der Turm oder die Tragstruktur wie herkömmlich hergestellt werden kann und dieses spezifische Halteteil erst später daran befestigt wird. Darüber hinaus ist eine Schraubverbindung eine sehr bewährte Technik, um Dinge im Bereich Windenergieanlagen zusammenzufügen. Die Halteelemente können jedoch auch an die Innenwand des Turms oder der Tragstruktur der Windenergieanlage geschweißt sein. Alternativ kann der Turm oder die Tragstruktur bereits gegossen oder als ein Stück gebildet sein, welches bereits das Halteteil umfasst. Dies hat den Vorteil erhöhter Stabilität im Allgemeinen und der Vermeidung jeglicher Schraub- oder Schweißprozessschritte. Die einzelnen Halteteile sind vorzugsweise hergerichtet, um der Plattform zu gestatten, sicher mit dem Halteteil verbindbar zu sein, z. B. zusammengeschraubt oder -geschweißt zu werden, sobald die Plattform in Kontakt mit dem Halteteil ist.
Beispielhafterweise umfassen das erste Halteteil und/oder das zweite Halteteil eine Umfangsform. Bei einer solchen Umfangsform besteht die Möglichkeit, dass die Plattform einfach an dem Halteteil befestigt werden kann und dass die Plattform nicht an spezifischen Referenzpunkten in dem Turm, nämlich diesen Punkten, wo die einzelnen Halteteilsegmente gelegen wären, befestigt zu werden braucht.
Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Montage elektrischer Einrichtungen zum Steuern einer Windenergieanlage an der Windenergieanlage, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

a) Errichten einer Tragstruktur zum Tragen eines Turms der Windenergieanlage,
b) Errichten des Turms oder eines Segments davon und Verbinden des Turms oder eines Segments davon mit der Tragstruktur,
c) Einsetzen eines Moduls zur Aufnahme elektrischer Einrichtungen zum Steuern der Windenergieanlage im Inneren der Tragstruktur oder im unteren Teil des Turms der Windenergieanlage und
d) Befestigen der ersten Plattform des Moduls mit dem ersten Halteteil und der zweiten Plattform dieses Moduls mit dem zweiten Halteteil, wobei beide Halteteile zum Befestigen der ersten Plattform und der zweiten Plattform an der Tragstruktur bzw. an dem unteren Teil des Turms bestimmt sind.

Das vorliegende Installationsverfahren weist gegenüber herkömmlichen Verfahren der Montage elektrischer Einrichtungen in eine Windenergieanlage signifikante Unterschiede und Vorteile auf. Nach dem bisherigen Stand der Technik werden die elektrischen Einrichtungen Schritt für Schritt in einer zeitintensiven Weise in den Turm oder in die Tragstruktur der Windenergieanlage montiert. Im Gegensatz zu diesem herkömmlichen Ansatz schlägt die vorliegende Erfindung vor, das Modul als Ganzes einzusetzen, d. h. die vollständige Anordnung mit mehreren Plattformen, welche durch ein Verbindungselement verbunden sind, in die Tragstruktur oder den Turm der Windenergieanlage einzusetzen und die einzelnen Plattformen des Moduls mit geeigneten Halteteilen oder Haltern zu befestigen. Man beachte, dass dieser Schritt c) des vorgestellten Verfahrens, nämlich das Einsetzen des Moduls im Inneren der Tragstruktur oder im unteren Teil des Turms der Windenergieanlage entweder an Land, zum Beispiel auf einem Kai-Gelände oder einem Dock-Gelände oder sogar in einer Fabrikhalle, durchgeführt werden kann, oder er kann im Meer am Installationsort der Offshore-Windenergieanlage durchgeführt werden. Ebenso kann im Fall von Onshore-Windenergieanlagen das Einsetzen des Moduls in den unteren Teil des Turms oder an der Tragstruktur theoretisch entweder in einer Fabrikhalle oder am Installationsort erfolgen. Es scheint jedoch erheblich vorteilhafter zu sein, die Montage des Moduls an die Tragstruktur, welche im Fall von Onshore-Anlagen das Fundament der Windenergieanlage ist, am Installationsort durchzuführen.
Im Fall der Installation von Offshore-Windenergieanlagen ist die Reihenfolge der Verfahrensschritte a) bis d) wie folgt: Schritt a), Schritt c), Schritt d) und Schritt b). Mit anderen Worten, zuerst wird die Tragstruktur, beispielsweise der Monopile und/oder das Übergangsstück, installiert, anschließend wird das Modul zur Aufnahme elektrischer Einrichtungen in den oberen Teil der Tragstruktur eingesetzt, anschließend werden die Plattformen an den entsprechenden Halteteilen befestigt und schließlich wird der Turm der Windenergieanlage installiert und mit der Tragstruktur verbunden. Man beachte, dass entweder das bloße Modul zur Aufnahme elektrischer Einrichtungen in die Tragstruktur eingesetzt wird und elektrische Einrichtungen später dem Modul zugeführt werden oder eine elektrische Baueinheit mit dem Modul und den elektrischen Einrichtungen als Ganzes in die Tragstruktur, d. h. in das Übergangsstück, eingesetzt wird. In der Praxis hat die letztgenannte Ausführung, d. h. Einsetzen der vollständigen elektrischen Baueinheit, viele Vorteile, derart, dass nur ein Schritt notwendig ist. So wird der weitere Schritt des Zuführens, d. h. das Einsetzen und Montieren, der elektrischen Einrichtungen in das Modul vermieden und weiterhin braucht der ganze Vorgang des Zusammenbaus der elektrischen Einrichtungen und des Testens nicht in größerer Höhe und unter rauen Bedingungen im Meer durchgeführt zu werden, sondern kann in einer kontrollierten Umgebung, beispielsweise in einem kontrollierten Klima und bei kontrollierten Bedingungen, in einer Fabrikhalle durchgeführt werden.
Es ist vorteilhaft, den Turm zu errichten, kurz nachdem das Modul eingesetzt und mit der Tragstruktur befestigt wird, und vorzugsweise auch das Maschinenhaus oben auf dem Turm zu platzieren. Dies ist vorteilhaft, da andernfalls die elektrische Baueinheit oder das Modul als solches im offenen Feld, nämlich im Meer in der Tragstruktur oder dem Turmsegment) installiert würde, ohne im Einsatz zu sein. Dies könnte zu Schäden an den bereits installierten und noch nicht eingesetzten Einrichtungen führen, z. B. durch Witterungseinflüsse und insbesondere Regen- oder Meerwasser, welches in die elektrischen Einrichtungen eindringt, wenn diese nicht ordnungsgemäß geschützt sind. Daher ist es vorteilhaft, die Schritte b) und d) innerhalb einer Zeitspanne von unter 24 Stunden oder sogar innerhalb einer Zeitspanne von unter fünf Stunden auszuführen. Ein weiterer Vorteil der Durchführung von Schritt b) kurz nach Schritt d) ist, dass das Jackup-Schiff einmal und nicht mehrfach aufgebockt zu werden braucht.
Schließlich ist es in dem Fall, dass eine beträchtliche Zeitverzögerung besteht zwischen der Ausführung von Schritt a) und Schritt c), nämlich zwischen der Errichtung der Tragstruktur und dem Einsetzen des Moduls, vorteilhaft, den oberen Teil der Tragstruktur abzudichten, um Schäden durch die raue Umgebung draußen zu vermeiden. Es ist daher vorteilhaft, die Dichtung nur kurz zu entfernen, insbesondere weniger als 24 Stunden oder sogar weniger als eine Stunde, bevor das Einsetzen des Moduls beginnt.
Im Fall der Installation von Offshore-Windenergieanlagen ist die Reihenfolge der Verfahrensschritte a) bis d) wie folgt: Schritt a), Schritt b), Schritt c) und Schritt d). Somit wird erstens das Fundament errichtet, zweitens wird der Turm oder ein Segment davon – beispielsweise ein erstes Turmsegment des Turms – errichtet und mit dem Fundament befestigt, drittens wird das Modul in den Turm oder das Segment davon eingesetzt und schließlich wird das Modul mit dem Fundament und/oder dem Turm(segment) befestigt.
Als Alternative kann die Reihenfolge der Verfahrensschritte auch wie folgt sein: Schritt c), Schritt d), Schritt a) und Schritt b). Somit wird in einem ersten Schritt das Modul in die Tragstruktur oder den Turm oder ein Segment davon eingesetzt, zweitens wird das Modul mit entsprechenden Halteteilen (mit anderen Worten: Haltern) befestigt, drittens wird die Tragstruktur errichtet und schließlich wird der Turm der Windenergieanlage (mit dem befestigten Modul im Inneren) installiert, d. h. errichtet.
Anschaulich ausgedrückt: Vor dem Beginn der Installation der Tragstruktur und des Turms der Windenergieanlage wird die Tragstruktur des Turms oder eines Segments davon durch Einsetzen des Moduls darin vorbereitet. Da dies hinsichtlich des eigentlichen Errichtens der Tragstruktur unabhängig ist, kann dieser Schritt c) auch gleich zu Anfang, d. h. vor Schritt a) ausgeführt werden.
Dieses alternative Verfahren ist sowohl auf Installationen von Onshore- als auch von Offshore-Windenergieanlagen anwendbar.
Die Erfindung ist nun anhand der beigefügten Zeichnungen nur beispielhaft beschrieben, wobei:
1 eine erste Ausführungsform einer Tragstruktur einer Offshore-Windenergieanlage zeigt;
2 eine zweite Ausführungsform einer Tragstruktur einer Offshore-Windenergieanlage zeigt;
3 eine Ausführungsform einer Tragstruktur, nämlich ein Fundament einer Onshore-Windenergieanlage zeigt;
4 eine Tragstruktur einer Offshore-Windenergieanlage mit einer elektrischen Baueinheit nach dem bisherigen Stand der Technik zeigt;
5 eine Tragstruktur einer Offshore-Windenergieanlage mit einer elektrischen Baueinheit nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
6 einen unteren Teil eines Turms einer Onshore-Windenergieanlage mit einer elektrischen Baueinheit nach einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
7 ein Modul zur Aufnahme elektrischer Einrichtungen zum Steuern einer Windenergieanlage zeigt;
8 eine elektrische Baueinheit mit dem Modul aus 7 und elektrischen Einrichtungen zeigt und
9 bis 12 ein Verfahren zur Montage elektrischer Einrichtungen zum Steuern einer Windenergieanlage in die Tragstruktur der Windenergieanlage zeigen.
Man beachte, dass die Veranschaulichung in den Zeichnungen schematisch ist. Gleiche oder gleichartige Komponenten und Elemente in den Zeichnungen können mit demselben Referenzzeichen referenziert werden.
Die 1 und 2 stellen zwei Ausführungsformen einer Tragstruktur einer Offshore-Windenergieanlage dar. 1 zeigt ein Beispiel, bei dem die Tragstruktur einen Monopile und ein Übergangsstück umfasst, während 2 ein Beispiel zeigt, bei dem die Tragstruktur nur einen Monopile, aber kein Übergangsstück umfasst.
Insbesondere stellt 1 einen Monopile 31 dar, welcher vertikal in einen Meeresboden 40 eingetrieben ist. Um beispielhaft Abmessungen des Monopile 31 anzugeben, könnte der Monopile 31 eine Längserstreckung von zwanzig bis dreißig Metern haben, wovon annährend die Hälfte, oder annähernd zwei Drittel, in den Meeresboden 40 eingetrieben, d. h. abgetaucht sind. Es ist wichtig, den Monopile 31 erheblich in den Meeresboden 40 zu treiben, d. h. das Bohren oder Treiben bis zu einer signifikanten Tiefe durchzuführen, um zu erreichen, dass die gesamte Konstruktion, welche auf den Monopile 31 aufgesetzt wird, über einen langen Zeitraum stabil und robust ist.
Die Tragstruktur der Windenergieanlage umfasst auch ein Übergangsstück 32, welches im Wesentlichen parallel zu dem Monopile 31 ausgerichtet ist. Mit anderen Worten, das Übergangsstück 32 ist oben auf dem Monopile 31 montiert.
Jedoch umfasst die Tragstruktur 30, wie in 1 erkennbar, einen großen Verbindungsbereich zwischen dem Monopile 31 und dem Übergangsstück 32. Diese relativ große Überlappung, die bis zu zehn bis fünfzehn Meter betragen kann, ist notwendig, um die erforderliche Stabilität der ganzen Anordnung zu gewährleisten. Obwohl theoretisch verschiedene Verbindungsarten zwischen dem Monopile 31 und dem Übergangsstück 32 möglich sind, sind in der Praxis vergossene Verbindungen 33 ein sehr bewährtes Konzept zur Realisierung dieser Verbindung. Die vergossene Verbindung 33 muss mit einer spezialisierten Technik ausgeführt werden. Die Auswahl der Vergussmasse und das Aushärten der Vergussmasse trägt zur Robustheit und Stabilität des gesamten Systems bei. Die Länge des Übergangsstücks 32 ist so gewählt, dass es üblicherweise mehrere Meter aus dem Meer 41 herausragt. Insbesondere der Abstand vom oberen Rand des Übergangsstücks 32 bis zum Meeresspiegel 42 ist zwischen zwei und zehn Metern ausgestaltet.
Oben auf dem Übergangsstück 32 ist der Turm 35 der Windenergieanlage vorgesehen. In 1 ist nur ein Teil des Turms 35, nämlich der untere Teil 351 des Turms 35, dargestellt. In dem Verbindungsbereich zwischen dem Übergangsstück 32 und dem Turm 35 ist eine Arbeitsplattform 34 vorgesehen. Die Arbeitsplattform 34 ist als eine Art von Balkon realisiert, welcher die im Wesentlichen runde äußere Form des unteren Teils 351 des Turms 35 umgibt. Die Arbeitsplattform 34 dient als erleichterter Zugang für das Wartungspersonal zum Betreten des Turms 35 der Windenergieanlage. Dies ist insbesondere notwendig, um zu landen und den Schritt vom Boot zur Windenergieanlage zu machen. Zu diesem Zweck kann die Arbeitsplattform 34 auch eine Treppe vorsehen, welche von der Arbeitsplattform 32 bis nahe an den Meeresspiegel 42 hinunterreicht. Diese Treppe kann als Leiter ausgeführt sein oder sie kann mehr einer herkömmlichen Treppe ähneln.
2 stellt eine Tragstruktur 30 einer Windenergieanlage dar, welche den Einsatz irgendeines Übergangsstücks vermeidet. Im Gegensatz dazu ist der Monopile 31, welcher in den Meeresboden 40 eingetrieben ist, ausreichend lang ausgestaltet, sodass der Monopile 31 einerseits tief in den Meeresboden 40 eingetrieben ist, doch andererseits noch aus dem Meer 41 herausreicht. Mit anderen Worten, der obere Teil des Monopile 31 befindet sich über dem Meeresspiegel 42. Ein Turm 35 wird wiederum oben auf dem Monopile 31 errichtet. Mit anderen Worten, er ist in dieser Ausführungsform von 2 direkt auf den Monopile 31 montiert, während er in 1 oben auf das Übergangsstück montiert ist. Die Arbeitsplattform 34 kann ähnlich dem Tragstrukturkonzept in beiden Ausführungformen, der ersten und zweiten Ausführungsform, realisiert und angeordnet werden.
Im Gegensatz dazu zeigt 3 einen unteren Teil 351 eines Turms 35 einer Onshore-Windenergieanlage. Die Onshore-Anlage umfasst in der beispielhaften Ausführungsform von 3 einen Turm 35 aus mehreren Segmenten. Der Turm 35 aus mehreren Segmenten umfasst ein erstes Turmsegment 361, welches mit einem zweiten Turmsegment 362 verbunden ist, welches selbst mit einem dritten Turmsegment 363 verbunden ist, welches selbst mit einem vierten Turmsegment 364 verbunden ist. Dieses Konzept könnte fortgesetzt werden durch weitere Turmsegmente, welche jedoch der besseren Übersicht halber in 3 weggelassen sind. Die verschiedenen Turmsegmente 361, 362, 363 und 364 sind mit Turmsegmentflanschen miteinander verbunden. Diese Flansche sind im inneren Hohlraum des Turms 35 miteinander verbunden. Man beachte, dass die Flansche grundsätzlich auch an der Außenseite des Turms 35 angeordnet sein können. Die Flansche können als ein Teil des Turmsegments hergestellt sein, sodass das Turmsegment als ein einzelnes Stück hergestellt ist, die Flansche können aber auch separat hergestellt sein und später beispielsweise mit einer Schraubverbindung zu dem Turmsegment hinzugefügt werden.
Insbesondere offenbart 3 einen ersten Turmsegment-Oberflansch 3612, welcher an der Oberseite des ersten Turmsegments 361 angeordnet ist und welcher mit einem zweiten Turmsegment-Unterflansch 3621 verbunden ist, welcher an der Unterseite des zweiten Turmsegments 362 angeordnet ist. Somit ist, wenn die Windenergieanlage, insbesondere der Turm 35 der Windenergieanlage, installiert ist, der erste Turmsegment-Oberflansch 3612 mit dem zweiten Turmsegment-Unterflansch 3621 verbunden. Ebenso umfasst das zweite Turmsegment an der Oberseite einen zweiten Turmsegment-Oberflansch 3622, welcher mit einem dritten Turmsegment-Unterflansch 3631 verbunden ist, wobei der dritte Turmsegment-Unterflansch 3631 am unteren Teil des dritten Turmsegments 363 angeordnet ist. Das dritte Turmsegment 363 wiederum umfasst ebenfalls einen dritten Turmflansch, nämlich einen dritten Turmsegment-Oberflansch 3632, welcher an der Oberseite des dritten Turmsegments 363 angeordnet ist. Dieser dritte Turmsegment-Oberflansch 3632 ist mit einem vierten Turmsegment-Unterflansch 3641 verbunden, welcher Teil des vierten Turmsegments 364 ist.
Zusammengefasst wird somit durch Verbinden der einzelnen Flansche der jeweiligen Turmsegmente ein aus mehreren Segmenten bestehender Turm einer Windenergieanlage erzeugt. Zurückkommend auf das erste Turmsegment 361 ist angemerkt, dass das erste Turmsegment 361 einen ersten Turmsegment-Unterflansch 3611 umfasst. Dieser erste Turmsegment-Unterflansch 3611 ist am unteren Teil des ersten Turmsegments 361 angeordnet. Dieser erste Turmsegment-Unterflansch 3611 ist angeordnet und hergerichtet, um mit einem Basisring 38 verbunden zu werden, welcher selbst angeordnet ist, um mit einem Fundament 37 der Windenergieanlage verbunden zu werden. Die Tragstruktur 30 der Onshore-Windenergieanlage wie in 3 dargelegt kann somit als die Kombination des Fundaments 37 und des Basisrings 38 betrachtet werden. Man beachte, dass das Fundament 37 ähnlich dem Monopile im Fall einer Offshore-Windenergieanlage vorzugsweise sicher in den Boden 50 eingetrieben oder angeordnet ist, sodass die Windenergieanlage fest und robust auf dem Fundament 37, d. h. auf der Tragstruktur 30 im Allgemeinen, steht.
4 zeigt die Aufnahme elektrischer Einrichtungen in einer Offshore-Windenergieanlage nach dem bisherigen Stand der Technik. Aus Gründen der Klarheit und Einfachheit zeigt 4 nur einen kleinen Teil der Windenergieanlage. 4 zeigt insbesondere die Tragstruktur 30 welche in diesem Beispiel als eine Kombination eines Monopile und eines Übergangsstücks 32 realisiert ist. Der Monopile ist jedoch in 4 nicht sichtbar, da er sich unterhalb des Meeresspiegels 42 befindet. Somit ist nur das Übergangsstück 32, nämlich der obere Teil des Übergangsstücks 32, sichtbar. Man beachte jedoch, dass die Darstellung in 4 auch möglich ist ohne irgendein Übergangsstück. In diesem Fall würden die elektrischen Einrichtungen direkt in den Monopile installiert und der Monopile würde über den Meeresspiegel 42 herausragen.
Die Tragstruktur 32 umfasst ein erstes Halteteil 15 und ein zweites Halteteil 16. Beide Halteteile 15, 16 sind als Flansche geformt und an den Innenwänden des Übergangsstücks 32 befestigt. Beide Halteteile, das erste Halteteil 15 und das zweite Halteteil 16, sind in Größe und Form ähnlich. Auf dem ersten Halteteil 15 ist eine erste Plattform 11 befestigt und gelegen. Ebenso ist auf dem zweiten Halteteil 16 eine zweite Plattform 12 angeordnet. Beide Plattformen, die erste Plattform 11 und die zweite Plattform 12, sind angeordnet und hergerichtet, um elektrische Einrichtungen aufzunehmen und unterzubringen. In dem Beispiel wie dargestellt und in 4 sind auf der ersten Plattform 11 zwei Schaltkästen 21 untergebracht, während auf der zweiten Plattform 12 ein Satz von vier Wandlern 22 vorgesehen ist.
Schließlich stellt 4 auch die Befestigung des unteren Teils 351 des Turms 35 der Windenergieanlage dar, welche durch eine Schraubverbindung zwischen dem Turm 35 und dem Übergangsstück 32 realisiert ist. Insbesondere ist die Verbindung durch Schrauben 39 realisiert, welche einen äußeren Flansch, nämlich einen Übergangsstückflansch 321, und einen Unterteil-Turmflansch 352 verbinden.
5 zeigt eine ähnliche Konfiguration einer Offshore-Windenergieanlage, dieses Mal jedoch mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Baueinheit 20, welche sich im oberen Teil des Übertragungsstücks 32 befindet. Der Unterschied zwischen der erfindungsgemäßen elektrischen Baueinheit 20 aus 4 im Vergleich zu der herkömmlichen elektrischen Baueinheit 20 aus 3 besteht darin, dass die Größe der Halteteile verschieden ist. Mit anderen Worten, das erste Halteteil 15 hat eine größere Erstreckung, d. h. eine weitere Erstreckung, als das zweite Halteteil 16. Umgekehrt hat die erste Plattform 11 eine kleinere Abmessung und eine kleinere Erstreckung verglichen mit der zweiten Plattform 12. Dies ist notwendig, wenn das Modul, welches eine erste Plattform 11, eine zweite Plattform 12 und ein Verbindungselement, welches die erste Plattform 11 und die zweite Plattform 12 verbindet, umfasst, wenn dieses vollständige Modul auf eine einfache und effiziente Weise in das Übergangsstück eingesetzt werden muss. Wenn das vollständige und gesamte Modul in einem Schritt in das Übergangsstück eingesetzt würde, und die Größe der Plattformen und die Größe der Halteteile gleich wären, dann wäre dies kaum möglich. In einer Konfiguration wie in 5 schematisch dargestellt kann das Einsetzen des ganzen und vollständigen Systems dagegen relativ einfach durchgeführt werden. Man beachte, dass auf der ersten Plattform 11 wiederum zwei Schaltkästen 21 vorgesehen sind, während sich auf der zweiten Plattform 12 vier Wandler 22 befinden.
Das erfindungsgemäße Konzept kann nicht nur auf Offshore-Windenergieanlagen angewendet werden, obwohl die Anwendung der vorliegenden Erfindung in Offshore-Windenergieanlagen besonders nützlich und vorteilhaft ist. Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Konzept auch auf die Installation von Onshore-Windenergieanlagen angewendet werden. Ein Beispiel einer solchen Anwendung auf die Installation von Onshore-Windenergieanlagen ist in 6 dargestellt und im Folgenden beschrieben.
6 veranschaulicht und offenbart ein Fundament 37 und einen Basisring 38, welche gemeinsam eine Tragstruktur 30 für eine Windenergieanlage bilden. Oben auf dem Basisring 38 ist vorgesehen, dass ein erstes Turmsegment 361 eines aus mehreren Segmenten bestehenden Turms 35 montiert wird. Nun jedoch wird die elektrische Baueinheit 20, umfassend ein Modul mit einer ersten Plattform 11 und einer zweiten Plattform 12, welche durch ein Verbindungselement 14 verbunden sind, als Ganzes in die Tragstruktur eingesetzt, nämlich oben auf den Basisring 38. Dies kann in einem ersten Schritt geschehen, nachdem der Basisring 38 bereitgestellt ist und noch bevor irgendein Turmsegment installiert ist. Alternativ wird das Turmsegment, nämlich das erste Turmsegment 361, zuerst montiert und mit dem Basisring 38 verbunden und anschließend wird die elektrische Baueinheit 20, umfassend das Modul 10 und elektrische Einrichtungen, angehoben und später im Inneren des ersten Turmsegments 361 abgesenkt. In diesem Fall ist es wichtig, dass das erste Turmsegment 361 nach oben hin nicht zu stark verjüngt ist und dass die Flansche, insbesondere der erste Turmsegment-Oberflansch 3612 und der zweite Turmsegment-Unterflansch 3621, eine kleinere Erstreckung haben als die größte Erstreckung des Moduls 10. Dann jedoch kann das Modul 10 abgesenkt werden, ohne die Flansche anzuschlagen und ohne irgendwelche anderen Probleme. Man beachte, dass im Fall von Onshore-Installationen das erste Halteteil 15 einfach oben auf den Basisring 38 platziert werden könnte, wobei der Basisring 38 entsprechend ausgestaltet ist. In jedem Fall muss die Abmessung des ersten Halteteils 15 und die Platzierung des ersten Halteteils 15 so sein, dass die erste Plattform 11 obendrauf platziert und sicher daran befestigt werden kann.
7 zeigt ein Modul 10 zur Aufnahme elektrischer Einrichtungen zum Steuern einer Windenergieanlage. Das Modul 10 umfasst eine erste Plattform 11, eine zweite Plattform 12 und eine dritte Plattform 13. Alle drei Plattformen 11, 12, 13 sind durch ein Verbindungselement 14 miteinander verbunden. In der beispielhaften Ausführungsform von 7 ist das Verbindungselement 14 als Rohr ausgeführt und ist mittig an den im Wesentlichen kreisförmigen drei Plattformen 11, 12, 13 angeordnet. Das entscheidende Merkmal des Moduls 10 aus 7 ist, dass die Abmessungen, mit anderen Worten die Erstreckungen, der Plattformen relativ zueinander unterschiedlich sind. Man beachte, dass die erste Plattform 11 die kleinste Erstreckung 111 hat, während die dritte Plattform, welche die oberste Plattform 13 ist, die größte Erstreckung 131 hat. Die zweite Plattform 12, welche zwischen der ersten Plattform 11 und der dritten Plattform 13 angeordnet ist, weist eine Abmessung 121 auf, welche kleiner ist als die Abmessung 131, welche aber größer ist als die Abmessung 112. Man beachte, dass in der Praxis sogar mehr Plattformen wie vier oder fünf Plattformen oder sogar mehr als fünf Plattformen und/oder mehr Verbindungselemente und nur ein Verbindungselement wir hier in 7 gezeigt möglich sind.
8 zeigt dasselbe Modul 10 wie in 7 gezeigt, jedoch bestückt mit elektrischen Einrichtungen. Die elektrischen Einrichtungen umfassen zwei Schaltschränke 21, welche an der ersten Plattform 11 angeordnet sind. Zusätzlich umfassen die elektrischen Einrichtungen zwei Wandler 22, welche an der zweiten Plattform 22 angeordnet sind. Man beachte, dass zum Einsetzen in die Tragstruktur oder oben auf die Tragstruktur einer Windenergieanlage entweder das Modul 10 wie in 7 oder die vollständige elektrische Baueinheit 20 wie in 8 verwendet werden kann.
Schließlich zeigen die 9 bis 12 ein Beispiel eines Verfahrens zum Montieren einer Windenergieanlage, insbesondere zum Montieren einer elektrischen Baueinheit 20 in eine Tragstruktur 30 der Windenergieanlage.
9 zeigt ein Jackup-Schiff 43, welches mit einem Kran 44 und einem hydraulischen Hammer 45 ausgerüstet ist. Der hydraulische Hammer 45 ist oben auf dem Kran 44 angeordnet. Das Jackup-Schiff 43 ist in den Meeresboden 40 aufgebockt, derart, dass es aus dem Meer 41 herausragt. Mit anderen Worten, die Hauptteile des Schiffes 43 befinden sich offensichtlich über dem Meeresspiegel 42. In 9 führt das Jackup-Schiff den Schritt des Eintreibens des Monopile 10 in den Meeresboden 40 aus. Dies kann durch einen hydraulischen Hammer 45 ausgeführt werden oder es kann alternativ durch Schwingungstechnik ausgeführt werden.
Der eingetriebene Monopile 31 ist in 10 sichtbar.
Dann, im nächsten Schritt, vergleiche 11, wird ein Modul 10, umfassend eine erste Plattform 11, eine zweite Plattform 12 und eine dritte Plattform 13, von oben in den Monopile 31 eingesetzt. Man beachte, dass, obwohl dies in den 11 und 12 nicht gut erkennbar ist, die Abmessungen der drei Plattformen 11, 12, 13 variieren. Nach dem, was als erfindungsgemäßes Konzept beschrieben worden ist, hat die erste Plattform 11 den kleinsten Durchmesser und die dritte Plattform 13, die oberste Plattform, hat den größten Durchmesser. Somit zeigt 11, dass durch Absenken des Moduls 10, welches an dem Kran 44 eingehakt hat, und durch Absenken dieses Moduls 10 in den hohlen Monopile 31 dieses Modul in einem einzelnen Schritt in den Monopile eingesetzt wird. Dies bedeutet eine deutliche Verbesserung gegenüber dem bisherigen Stand der Technik. Insbesondere im Meer, wo die Installationszeit kritisch und von größter Bedeutung ist, kann die Zeitersparnis nicht unterschätzt werden. Man beachte, dass während in den 11 und 12 gezeigt wird, dass nur das Modul 10 in den Übergangsstück 31 abgesenkt wird, es grundsätzlich sehr wohl möglich ist, dass die ganze und vollständige elektrische Baueinheit 20 in den Monopile abgesenkt und eingesetzt werden könnte.
12 zeigt den Endbearbeitungsschritt, wobei das Seil des Krans 44 noch mit dem Modul 10 verbunden ist, aber die Plattformen sich bereits im Inneren des Übergangsstücks 31 befinden. Man beachte, dass die Befestigung der Plattformen mit geeigneten Halteteilen, welche an den Innenwänden des Übergangsstücks angeordnet sind, noch durchgeführt werden muss (in 12 nicht gezeigt).
Es wird bemerkt, dass das in den 9 bis 12 vorgestellte Konzept gleichermaßen geeignet ist, um auf Offshore-Konzepte angewendet zu werden, welche eine Kombination aus einem Übergangsstück und einem Monopile als Tragstruktur aufweisen.
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

EP 2631479 A2 [0006]

Claims

Modul (10) zur Aufnahme elektrischer Einrichtungen zum Steuern einer Windenergieanlage, wobei das Modul (10) eine im Wesentlichen ebene erste Plattform (11), eine im Wesentlichen ebene zweite Plattform (12) und ein Verbindungselement (14) umfasst, wobei – die erste Plattform (11) und die zweite Plattform (12) voneinander getrennt sind, – das Verbindungselement (14) die erste Plattform (11) und die zweite Plattform (12) verbindet, – das Modul (10) bestimmt ist für die Montage in einem unteren Teil (351) eines Turms (35) der Windenergieanlage oder in einer Tragstruktur (30) der Windenergieanlage, welche den Turm (35) der Windenergieanlage trägt, dadurch gekennzeichnet, dass – die Abmessung (111) der ersten Plattform (11) in der Ebene kleiner als die Abmessung (121) der zweiten Plattform (12) in der Ebene und – die erste Plattform (11) so angeordnet ist, dass sie sich nach der Montage in dem Turm (35) oder der Tragstruktur (30) der Windenergieanlage unterhalb der zweiten Plattform (12) befindet.
Modul (10) nach Anspruch 1, wobei die erste Plattform (11) und/oder die zweite Plattform (12) ein Gitter aufweist.
Modul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Plattform (11) und/oder die zweite Plattform (12) mindestens einen Träger umfasst.
Modul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Plattform (11) und/oder die zweite Plattform (12) einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt hat.
Modul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungselement (14) starr ist, derart, dass die erste Plattform (11) und die zweite Plattform (12) durch einen festen Abstand voneinander getrennt sind.
Modul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – die Windenergieanlage eine Offshore-Windenergieanlage ist und – das Modul (10) ferner eine Arbeitsplattform (34) für Wartungspersonal, welches an der Verbindung zwischen der Tragstruktur (30) und dem Turm (35) der Windenergieanlage arbeitet, umfasst.
Elektrische Baueinheit (20) für eine Windenergieanlage, wobei die elektrische Baueinheit (20) ein Modul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und elektrische Einrichtungen zum Steuern der Windenergieanlage umfasst, wobei die elektrischen Einrichtungen an der ersten Plattform (11) und/oder der zweiten Plattform (12) des Moduls (10) angeordnet sind.
Elektrische Baueinheit (20) nach Anspruch 7, wobei die elektrische Baueinheit (20) einen Übergabepunkt (23) umfasst, welcher bestimmt ist für das Übergeben elektrischer Signale von der elektrischen Baueinheit (20) an übrige Teile der Windenergieanlage.
Windenergieanlage zur Stromerzeugung, wobei die Windenergieanlage umfasst: – einen Turm (35), – eine Tragstruktur (30) zum Tragen des Turms (35), wobei die Tragstruktur (30) an einem ersten Ende an einer Oberfläche befestigt ist und an einem zweiten Ende, welches dem ersten Ende entgegengesetzt ist, an dem Turm (35) der Windenergieanlage befestigt ist, – ein Modul (10) zur Aufnahme elektrischer Einrichtungen zum Steuern der Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, – ein erstes Halteteil (15) zum Befestigen der ersten Plattform (11) des Moduls (10) an der Tragstruktur (30) oder an dem unteren Teil (351) des Turms (35) und – ein zweites Halteteil (16) zum Befestigen der zweiten Plattform (12) des Moduls (10) an der Tragstruktur (30) oder an dem unteren Teil (351) des Turms (35), wobei die Abmessung des zweiten Halteteils (16) kleiner ist als die Abmessung des ersten Halteteils (15).
Windenergieanlage nach Anspruch 9, wobei das erste Halteteil (15) und/oder das zweite Halteteil (16) als Flansch geformt ist, welcher an einer Innenwand des Turms (35) oder der Tragstruktur (30) der Windenergieanlage angeordnet ist.
Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei das erste Halteteil (15) und/oder das zweite Halteteil (16) eine Umfangsform aufweist.
Verfahren zur Montage elektrischer Einrichtungen zum Steuern einer Windenergieanlage an der Windenergieanlage, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Errichten einer Tragstruktur (30) zum Tragen eines Turms (35) der Windenergieanlage, b) Errichten des Turms (35) oder eines Segments davon und Verbinden des Turms (35) oder des Segments davon mit der Tragstruktur (30), c) Einsetzen eines Moduls (10) zur Aufnahme elektrischer Einrichtungen zum Steuern der Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6 im Inneren der Tragstruktur (30) oder im unteren Teil (351) des Turms (35) der Windenergieanlage und d) Befestigen der ersten Plattform (11) des Moduls (10) mit einem ersten Halteteil (15) und der zweiten Plattform (12) des Moduls (10) mit einem zweiten Halteteil (16), wobei beide Halteteile (15, 16) zum Befestigen der ersten Plattform (11) und der zweiten Plattform (12) des Moduls (10), an der Tragstruktur (30) bzw. an dem unteren Teil (351) des Turms (35) bestimmt sind.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Reihenfolge der Ausführung der Schritte des Verfahrens wie folgt ist: Schritt a), Schritt c), Schritt d), Schritt b).
Verfahren nach Anspruch 12, wobei Schritt b) kurz nach Schritt d) ausgeführt wird, insbesondere während einer Zeitspanne von unter einer Woche, noch insbesondere während einer Zeitspanne von unter 24 Stunden.
Verfahren nach einem der Anspruch 13, wobei der obere Teil der Tragstruktur abgedichtet wird, nachdem Schritt a) ausgeführt worden ist, und die Dichtung kurz vor der Ausführung von Schritt c), insbesondere weniger als 24 Stunden vor der Ausführung von Schritt c) entfernt wird.