DE10317422A1

DE10317422A1 - Energieversorgungseinrichtung für ein Windkraftwerk

Info

Publication number: DE10317422A1
Application number: DE10317422A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dr.Rer.Nat. Krokoszinski; Bernhard Voll
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: Krokoszinski Hans-Joachim Dr 85748 Garching D
Priority date: 2003-04-15
Filing date: 2003-04-15
Publication date: 2004-10-28
Also published as: WO2004092579A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Energieversorgungseinrichtung (1) zum Bereitstellen von elektrischer Eigenbedarfsenergie in Komponenten eines Windkraftwerks in Form von Windturbinen (10), Spannungsnetzen (22) und Transformatorstationen (30). Hierfür ist die Energieversorgungseinrichtung (1) mit einer Verteilereinheit (2) ausgerüstet. Diese bezieht die elektrische Energie für die Komponenten aus dem Windkraftwerk und bei definierten Störungen aus dem Inhalt wenigstens eines aufladbaren Energiespeichers (4). Der Energiespeicher (4) ist als ein mit Wasserstoff füllbarer Gastank (4) ausgebildet, der an ein Elektrolysegerät (3) für Wasser angeschlossen ist. Der Gasspeicher (4) ist mit einem Stromerzeuger (5) verbunden, der an die Verteilereinheit (2) angeschlossen ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Energieversorgungseinrichtung zum Bereitstellen von elektrischer Eigenbedarfsenergie in Komponenten eines Windkraftwerks gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Mit solchen Einrichtungen wird die elektrische Energie bereit gestellt, die zum Betreiben der Komponenten eines Windkraftwerks erforderlich ist.
Windkraftwerke im großen Maßstab, die beispielsweise ablandig, im Bereich des Meeres installiert sind, stellen eine der aussichtsreichsten und umweltfreundlichen Energiequellen der Zukunft dar. Jedes dieser Windkraftwerke weist eine oder mehrere Windturbinen auf, die sich mit variabler Geschwindigkeit drehen. Jede Windturbine ist mit einem Turbinengenerator ausgerüstet. Dieser ist mit zwei oder mehreren Rotorblättern bestückt ist, die an einer drehbaren Antriebswelle befestigt sind. Mit dieser Antriebswelle steht der Rotor eines elektrischen Generators direkt oder über ein Getriebe in mechanischer Verbindung. Die Windturbine ist in einer Gondel am oberen Ende eines Turms installiert, der eine Höhe von 80m und mehr aufweisen kann.
Elektrische Eigenbedarfsenergie wird in Windkraftwerken dafür benötigt, die zugehörigen elektrischen Bauelemente wie Servomotoren für die Winkelverstellung der Rotorblätter, Elektromotoren zum Drehen von Gondeln oder Bewegen von Kränen und Aufzügen, Sensoren von Überwachungseinrichtungen, die Mess- und Regelelektronik sowie die Datenerfassungs- und Kommunikationselektronik zu versorgen.
Aus dem Stand der Technik ist unter anderem eine Batterieanordnung bekannt, wovon jeweils eine in der Turbinennabe einer jeden Windturbine installiert ist. Die Energie der Batterieanordnung wird für die Motoren zur Winkelverstellung der Rotorblätter genutzt. Die Batterieanordnung wird mit elektrischer Energie aus einem Leitungsstrang der Windturbine aufgeladen. Hierfür wird von der Hilfswicklung eines Aufwärtstransformators eine Wechselspannung in erforderlicher Höhe abgezeigt. Der Aufwärtstransformator ist mit einem Umrichter in Reihe geschaltet ist. Dieser steht mit dem Ausgang des Generators der Windturbine in Verbindung. Die abgezweigte Wechselspannung wird über einen Frequenzumrichter in Höhe und Frequenz stabilisiert. Die so gewonnene Spannung kann an einem Hilfsenergienetz abgegriffen werden. Zudem kann sie mit Hilfe eines Gleichrichters in Gleichspannungen beliebiger Höhe gewandelt werden. Kommt die Windturbine zum Stehen, weil eine Störung in der Leistungselektronik, der Steuerung oder der Überwachung vorliegt, oder weil der Wind mit zu geringer Geschwindigkeit weht, dann erfolgt die Energieversorgung aus dem Spannungsnetz des Windkraftwerks. Das ist so lange möglich, wie wenigstens noch eine Windturbine im Windpark läuft, oder eine zentrale Energieversorgung aus der Transformatorstation des Windkraftwerks die Spannung im Netzaufrecht erhält.
Der Aufwärtstransformator einer jeden Windturbine steht über einen Leistungsschalter mit dem Spannungsnetz des Windkraftwerks in Verbindung. Wenn sich der Leistungsschalter beispielsweise wegen eines Fehlers innerhalb der Windturbine, einer Störung im Spannungsnetz des Windkraftwerks oder in der Transformatorstation öffnet, dann ist die Verbindung zu diesem Spannungsnetz unterbrochen. In den beiden letzteren Fällen muss die Windturbine sofort zum Stehen gebracht werden, weil ihre Leistung nicht mehr vom Netz abgenommen wird. Damit liefert sie auch keine Energie mehr für ihren eigenen Bedarf. Eine Versorgung mit elektrischer Energie aus dem Spannungsnetz des Windkraftwerks ist wegen des geöffneten Leistungsschalters auch nicht mehr gegeben. In solchen Fällen muss entweder das Risiko eingegangen werden, das ein vollständiger Ausfall der elektrischen Energieversorgung mit sich bringt, oder es muss ein Energiespeicher eingesetzt werden, der die Störungszeit überbrückt.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass hierfür ein kleiner Dieselmotor mit Generator und Starterbatterie oder eine Akkumulator-Batterie in Form einer Bleibatterie-Bank verwendet wird. Bei der Verwendung eines kleinen Dieselmotors mit Generator und Starterbatterie muss schon für das Starten Hilfsenergie aus der Starterbatterie verwendet werden. Der Motor braucht zudem eine gewisse Zeit zum Hochlaufen, in der die Hilfsenergie beispielsweise aus einer Batterie zur Versorgung der Fernsteuerung benötigt wird. Bei dem Dieselmotor handelt es sich um eine Verbrennungsmaschine, die fossile Brennstoffe in einem Innenraum verbrennt, und dabei Abgase erzeugt. Der Dieselvorrat muss nach einer Störung aufgefüllt werden. Bei der Verwendung von Batterien ist zu beachten, dass diese nur eine begrenzte Lebensdauer haben, mit toxischen Stoffen belastet sind und ein Recyclingproblem darstellen. Zudem sind die Leistungen und die Kapazitäten von Batterien über das Volumen und damit das Gewicht und die Kosten starr gekoppelt.
Ähnliche Schwierigkeiten treten bei der Transformatorstation eines Windkraftwerks auf, das ablandig im Bereich des Meeres errichtet ist. Wird die zugehörige Transformatorenstation, die auf einer Plattform installiert ist, vom Spannungsnetz des Windkraftwerks oder dem Verbundnetz abgetrennt, an welches das Windkraftwerk angeschlossen ist, so wird auch deren Energieversorgung für den Eigenbedarf unterbrochen. Für Reparaturarbeiten, die eine definierte Zeit nicht überschreiten, ist bei den bekannten Windkraftwerken hierfür ein starker Dieselmotor mit einem Generator vorgesehen, denn Batterien im Leistungsbereich bis 100 kW sind für die Überbrückung von mehreren Tagen ungeeignet.
Die Versorgung eines Windkraftwerks mit elektrischer Energie zum Betreiben seiner Komponenten ist bis jetzt noch nicht zufriedenstellend gelöst. Das gilt vor allem dann, wenn eine Störung im Bereich einer Windturbine auftritt, die elektrische Verbindung der Windturbine zum Spannungsnetz des Windkraftwerks unterbrochen wird, oder das gesamte Spannungsnetz des Windkraftwerks und/oder das Verbundnetz, an welches das Windkraftwerk angeschlossen ist, wegen eines Fehlers im elektrischen System abgeschaltet werden muss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die elektrische Energieversorgung für den Eigenbedarf eines Windkraftwerks so zu optimieren, dass auch bei Störungen eine umweltfreundliche Versorgung mit ausreichender Leistung und für einen definierten Zeitraum für deren Komponenten sichergestellt wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist jeder Transformatorstation und/oder jeder Windturbine eines Windkraftwerks eine Energieversorgungseinrichtung zugeordnet, die mit einer umweltfreundlichen und wartungsfreien Technik arbeitet. Die Energieversorgungseinrichtung erhält im störungsfreien Fall die elektrische Energie, die für den Betrieb einer Transformatorstation erforderlich ist, aus dem Spannungsnetz des Windkraftwerks. Die elektrische Energie wird ihr von dort über einen Mittelspannungsschalter und einen Mittelspannungs-/Niederspannungstransformator zugeführt. Für eine Windturbine erfolgt die Lieferung der Eigenbedarfsenergie aus dem Leistungsstrang der zugehörigen Windturbine oder, wenn diese abgeschaltet werden muss, ebenfalls aus dem Spannungsnetz des Windkraftwerks.
Jede Energieversorgungseinrichtung ist mit einer Verteilereinheit versehen, an der die jeweils erforderliche Energie für eine Komponente abgegriffen werden kann. Muss das Spannungsnetz des Windkraftwerks abgeschaltet werden, wird die elektrische Energie für die Energieversorgungseinrichtung aus einem oder mehreren Energiespeichern erzeugt, mit denen die Energieversorgungseinrichtung ausgerüstet ist. Die Energieversorgungseinrichtung ist hierfür mit einem Elektrolysegerät mit Eingangsgleichrichter versehen, das im störungsfreien Fall Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff umsetzt. Der Wasserstoff wird in einem hierfür vorgesehenen Gastank gespeichert. Der Sauerstoff kann bei Bedarf ebenfalls in einem Gastank gespeichert werden. Kommt es zu einer Störung, bei welcher das Spannungsnetz abgeschaltet werden muss, wird der Wasserstoff mit Hilfe eines Stromerzeugers, der eine oder mehrere Brennstoffzellen aufweist, unter Zuführung von Luft oder dem gespeicherten Sauerstoff in elektrische Energie umgesetzt. Diese wird dann mittels eines geeigneten Umrichters der Verteiler einheit zugeführt. Die Kapazitäten der Elektrolyseeinrichtung, des Gastanks, des Stromerzeugers und des Umrichters sind an die Menge der elektrische Energie angepasst, die für den Betrieb einer Windturbine oder einer Transformatorstation erforderlich ist.
Die aus dem Wasserstoff erzeugte elektrische Energie steht bei einer Störung innerhalb von wenigen Sekunden zur Verfügung. Diese Zeit kann durch die noch vorhandene Restenergie aus dem Spannungsnetz des Windkraftwerks überbrückt werden. Die Wandlung von Wasserstoff in elektrische Energie ist im Gegensatz zur Verbrennung von Dieselöl absolut umweltfreundlich. Es entsteht lediglich Wasser, das für die Erzeugung von Wasserstoff wiederverwendet werden kann. Im Gegensatz zu Batterien werden hierbei keine Säuren, Laugen oder gar toxische Stoffe wie Schwermetalle in Form von Blei oder Cadmium eingesetzt. Die Energieerzeugung ist absolut geräuschlos. Die Energieversorgungseinrichtung ist im wesentlichen wartungsfrei. Der Vorrat an Wasserstoff ist selbstnachfüllend. Das bedeutet, dass kein Kraftstoff von außen herangeschafft werden muss. Lediglich der geringe Wasserverlust, der durch Verdunstung verloren geht, muss durch Nachfüllen eines kleinen Vorratstanks mit destilliertem Wasser ersetzt werden, das bei Wartungsarbeiten miterledigt werden kann. Die Energieversorgungseinrichtung hat nachgewiesenermaßen eine wesentlich höhere Lebensdauer als beispielsweise Bleibatterien. Wird eine hinreichend gute Ventilation der Energieversorgungseinrichtung sichergestellt, und erfolgt eine Überwachung der Wasserstoffkonzentration nach dem Stand der Technik, besteht keine Gefahr, dass sich ein explosives Gemisch bildet. Die Dimensionierung der Gasspeicher kann völlig unabhängig von der elektrischen Leistung erfolgen, die für eine Komponente erforderlich ist, wenn die Größe der Gastanks an den maximalen Zeitbedarf angepasst wird, der für die Überbrückung von Störungen vorhersehbar ist.
Weitere erfinderische Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Energieversorgungseinrichtung für die Windturbine eines Windkraftwerks,
2 eine Transformatorstation des Windkraftwerks,
3 eine Energieversorgungseinrichtung für eine Transformatorstation gemäß 2.
1 zeigt eine Energieversorgungseinrichtung 1 mit einer Verteilereinheit 2, einem Elektrolysegerät 3, einem Gastank 4, einem Stromerzeuger 5, einem Gleichrichter 6, und einem Wechselrichter 7. Die Verteilereinheit 2 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem einphasigen Anschluss 2A und einem dreiphasigen Anschluss 2B für Wechselspannungen, einem Transformator 8 und einem Wechselspannungs-/Gleichspannungs-Schaltnetzelement 9 versehen. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel kann an dem einphasigen Anschluss 2A beispielsweise eine Wechselspannung von 230V und an dem dreiphasigen Anschluss 2B eine Wechselspannung von 400V abgegriffen werden. Die Spannungen sind jedoch nicht auf diese Werte festgelegt, vielmehr werden sie immer an den jeweiligen Bedarf angepasst. Ebenso kann auch die Anzahl der Anschlüsse 2A und 2A beliebig erhöht werden.
Die Energieversorgungseinrichtung 1 ist einer Windturbine 10 zugeordnet. Diese wird durch einen Rotor 11 mit Rotorblättern 12 gebildet, der über eine Antriebswelle 13, die möglicherweise ein Getriebe enthält (hier nicht gezeichnet), mit einem elektrischen Generator 14 mechanisch verbunden ist. Die Spannungsausgänge des Generators 14 sind bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel an einen Umrichter 15 angeschlossen, der durch die Reihenschaltung eines Gleichrichters 16 und eines Wechselrichters 17 gebildet wird. Es ist jedoch auch möglich, den Generator 14 direkt über einen Lasttrennschalter 15L an einen Aufwärtstransformator 18 anzuschließen, der mit einer Hilfswicklung 19 versehen ist. Die Ausgänge des Aufwärtstransformators 18 sind über eine dreiphasige Wechselspannungsleitung 20, in die ein Leistungsschalter 21 in tegriert ist, an das Spannungsnetz 22 eines Windkraftwerks (hier nicht dargestellt) angeschlossen, zu welcher die Windturbine 10 gehört. Die Hilfswicklung 19 ist hier so ausgebildet, dass an ihr eine dreiphasige Wechselspannung von 400V abgegriffen werden kann. Über eine Leitung 25 steht diese Wechselspannung an dem Gleichrichter 6 der Energieversorgungseinrichtung 1 an. Der Gleichrichter 6 ist dem Elektrolysegerät 3 vorgeschaltet und versorgt dieses mit einer Gleichspannung definierter Größe. Dem Elektrolysegerät 3 wird Wasser (hier nicht dargestellt) zugeführt, das durch die elektrische Energie in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird. Der bei der Elektrolyse des Wassers gebildete Wasserstoff wird in den Gastank 4 geleitet. Der Sauerstoff wird in die Umgebung abgeleitet oder ebenfalls in einen Gastank (hier nicht dargestellt) eingeleitet. Die Elektrolyse des Wassers erfolgt nach dem Prinzip der Druckelektrolyse. Dabei wird Wasserstoff mit Drücken von mehreren bar, vorzugsweise mit 15 bar bis 30 bar, ohne weitere Verdichtungsstufe in den Gastank 4 geleitet. In gleicher Weise wird mit dem Sauerstoff verfahren, wenn dieser ebenfalls in einem Gastank gespeichert wird. Falls es die Gegebenheiten erfordern, kann der Wasserstoff auch über eine Verdichterstufe (hier nicht dargestellt) in den Gastank 4 gefüllt werden. Der Gastank 4 wird durch geeignete Wahl des Volumens und der Form an die maximal zu erwartenden Betriebszeiträume und die jeweiligen Platzverhältnisse angepasst. Mit Hilfe des Stromerzeugers 5, der eine oder mehrere Brennstoffzellen (hier nicht dargestellt) umfasst, kann der Wasserstoff in elektrische Energie umgewandelt und dem Wechselrichter 7 zugeführt werden. Die am Ausgang des Wechselrichters 7 anstehende dreiphasige Wechselspannung wird in die Leitung 25 eingespeist. Der Transformator 8 und das Wechselspannungs-/Gleichspannungs-Schaltnetzelement 9 sind zu dem Wechselrichter 7 parallel geschaltet und über die elektrische Leitung 25 damit verbunden. Das gleiche gilt auch für die einphasigen und dreiphasigen Wechselspannungsanschlüsse 2A und 2B der Verteilereinheit 2, an denen 230V bzw. 400V abgegriffen werden können. Am Ausgang des Transformators 8 stehen bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel 150V oder 175V Wechselspannung an. Das Wechselspannungs-/Gleichspannungs-Schaltnetzelement 9 ist so ausgebildet, dass an seinen Ausgängen Gleichspannungen von 5V, 10V und 24V anstehen. Zwischen dem Anschluss des Wechselrichters 7 und dem Anschluss des Gleichrichters 6 ist ein Trennschalter 26 in die Leitung 25 eingebaut.
Solange keine Störungen im Bereich der Windturbine 10 oder dem Spannungsnetz 22 auftreten, wird die elektrische Energie zum Betreiben der Windturbine 10 von der Hilfswicklung 19 an die Verteilereinheit 2 geliefert. Tritt eine Störung im Bereich der Windturbine 10 auf, so wird der Lasttrennschalter 15L geöffnet. Die elektrische Energie für den Eigenbedarf kann dann aus dem Spannungsnetz 22 des Windkraftwerks entnommen werden, so lange noch eine weitere daran angeschlossene Windturbine (hier nicht dargestellt) arbeitet. Ist das auch nicht mehr der Fall, oder muss das Spannungsnetz 22 abgeschaltet werden, weil innerhalb dessen eine Störung aufgetreten ist, dann wird die Windturbine, falls sie noch läuft, so schnell wie möglich zum Stillstand gebracht und der Leistungsschalter 21 geöffnet. Gleichzeitig wird der Trennschalter 26 geöffnet. Das geschieht mit Hilfe einer elektronischen Auslösekupplung 27, die mit dem Leistungsschalter 21 und dem Trennschalter 26 in Verbindung steht. Ist der Trennschalter 26 geöffnet, wird nur noch die von dem Stromerzeuger 5 gelieferte elektrische Energie über den Wechselrichter 7 und die Leitung 25 der Verteilereinheit 2 zugeführt. Der Wechselrichter 7 speist eine Wechselspannung in die Leitung 25 ein, die ebenso groß ist wie die sonst von der Hilfswicklung 19 gelieferte Wechselspannung. Durch den geöffneten Trennschalter 26 wird sichergestellt, dass die aus dem Wasserstoff erzeugte elektrische Energie der Verteilereinheit 2 zugeführt wird und nicht wieder in den Gleichrichter 6 fließt. Ist die Störung behoben, werden der Leistungsschalter 21 und der Trennschalter 26 wieder geschlossen. Die elektrische Energie für die Verteilereinheit 2 wird dann wieder von der Hilfswicklung 19 geliefert.
2 zeigt eine Energieversorgungseinrichtung 1, die einer Transformatorstation 30 zugeordnet ist. An diese Transformatorstation 30 sind die zu dem Windkraftwerk gehörenden Windturbinen 10 angeschlossen. Der Aufbau aller hier beschriebenen Windturbinen 10 ist aus dem Stand der Technik bekannt, in 1 dargestellt und in der zugehörigen Beschreibung erläutert. Jeweils eine definierte Anzahl von Generatoren 14 mit den nachgeschalteten Umrichtern 15, den Aufwärtstransformatoren 18 und Leistungs schaltern 21 sind parallel miteinander verschaltet. Diese Parallelschaltungen 31 bilden das Spannungsnetz 22 des Windkraftwerks. Sie sind über jeweils einen Leistungsschalter 32, der für Mittelspannungen ausgelegt ist, parallel miteinander verschaltet, und an eine Mittelspannungsschaltanlage 33 angeschlossen, der ein Hochspannungstransformator 34 nachgeschaltet ist. Der Hochspannungstransformator 34 steht mit einer Hochspannungsschaltanlage 35 in Verbindung, die über ein Hochspannungskabel 36 an ein Verbundnetz (hier nicht dargestellt) angeschlossen ist. Über einen Mittelspannungsschutzschalter 37 und einen damit in Reihe geschalteten Mittelspannungs-/Niederspannungs-Transformator 38 ist die Energieversorgungseinrichtung 1 an die Verbindung zwischen den Leistungsschaltern 32 und der Mittelspannungsschaltanlage 33 angeschlossen.
Die Energieversorgungseinrichtung 1, die in 3 vergrößert dargestellt ist, ist im wesentlichen so aufgebaut, wie die in 1 gezeigte und in der zugehörigen Beschreibung erläuterte Energieversorgungseinrichtung 1. Gleiche Bauelemente sind deshalb mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Trennschalter 26, der zwischen dem Eingang des Gleichrichters 6 und dem Ausgang des Wechselrichters 7 in die Leitung 25 integriert ist, steht über eine Auslösekupplung 27 mit dem Mittelspannungsschutzschalter 37 in Verbindung. An die Verteilereinheit 2 sind, wie 2 zeigt, Komponenten 40 und 41 der Transformatorenstation 30 angeschlossen, welche die Heizungen, die Klimaanlagen und die Lüftungseinrichtungen sowie die Steuerungs- und Kommunikationseinrichtungen und die Wohnbereiche umfassen. Die Verteilereinheit 2 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel nur mit einem einphasigen Anschluss 2A und einem dreiphasigen Anschluss 2B für Wechselspannungen versehen. An dem einphasigen Anschluss 2A kann beispielsweise eine Wechselspannung von 230V und an dem dreiphasigen Anschluss 2B eine Wechselspannung von 400V abgegriffen werden. Die Spannungen sind jedoch nicht auf diese Werte festgelegt, vielmehr werden sie immer an den jeweiligen Bedarf angepasst. Ebenso kann auch die Anzahl der Anschlüsse 2A und 2B beliebig erhöht werden.
Solange keine Störungen auftreten, wird die elektrische Energie für den Betrieb der Transformatorstation 30 und den damit verbunden Komponenten dem Spannungsnetz 22 direkt entnommen. Treten Störungen auf, werden der Mittelspannungsschalter 37 und der Trennschalter 26 geöffnet. Die erforderliche elektrische Energie wird dann auch hier aus dem Wasserstoff erzeugt, der in dem Gastank 4 gespeichert ist. Die elektrische Leistung von beispielsweise 70kW, die für den Betrieb einer solchen Transformatorenstation 30 erforderlich ist, beträgt ein Vielfaches der Eigenbedarfsleistung einer Windturbine 10, die zwischen 1,5kW und 9kW liegt. Die Elektrolyseeinrichtung 3, der Gasspeicher 4 und der Stromerzeuger 5 müssen deshalb hier wesentlich größer ausgelegt werden. Bei der Verteilereinheit 2 kann auf ein Wechselspannungs-/Gleichspannungs-Schaltnetzelement 9 verzichtet werden, da ein Abgriff für die einzelnen Spannungsniveaus von 24V Gleichspannung, 10V Gleichspannung und 5V Gleichspannung in den Komponenten 40 und 41 vorgesehen ist.
Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele. Vielmehr umfasst sie alle Energieversorgungseinrichtungen, die dem Kern der Erfindung zugeordnet werden können.

Claims

Energieversorgungseinrichtung zum Bereitstellen von elektrischer Eigenbedarfsenergie in Komponenten eines Windkraftwerks in Form von Windturbinen (10), Spannungsnetzen (22) und Transformatorstationen (30), gekennzeichnet durch wenigstens eine Verteilereinheit (2), welcher die für die Energieversorgung der Komponenten benötigte elektrische Leistung aus dem Windkraftwerk und bei definierten Störungen aus dem Inhalt wenigstens eines aufladbaren Energiespeichers (4) zuführbar ist.
Energieversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Energiespeicher (4) als ein mit Wasserstoff füllbarer Gastank (4) ausgebildet ist, und mit einem Elektrolysegerät (3) für Wasser in Verbindung steht, dem ein Gleichrichter (6) vorgeschaltet ist, dass an den Gasspeicher (4) ein Stromerzeuger (5) angeschlossen ist, dem ein Wechselrichter (7) nachschaltet ist, und dass zwischen dem Eingang des Gleichrichter (6) und dem Ausgang des Wechselrichters (7) ein Trennschalter (26) installiert ist.
Energieversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Elektrolysegerät (3) Wasserstoff und Sauerstoff mit einem Ausgangsdruck von 6 bar und mehr erzeugbar sind, und dass der Energiespeicher (4) direkt mit Wasserstoff und eine weiterer Gasspeicher mit Sauerstoff in Überdruck befüllbar ist.
Energieversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromerzeuger (5) wenigstens eine Brennstoffzelle aufweist, welcher der Wasserstoff aus dem Gastank (4) und Luft aus der Umgebung oder Sauerstoff aus einem Gastank zuführbar ist, dass das in dem Stromerzeuger (5) gebildete Wasser einem Vorratsbehälter zuführbar ist, der mit dem Elektrolysegerät (3) in Verbindung steht, und dass die Größe des jeweiligen Gastanks (4) an den maximalen E nergiebedarf von Windturbinen (10) und/oder Transformatorenstation (30) angepasst ist, der für die Überbrückung von Störungen vorhersehbar ist.
Energieversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (14) einer jeden Windturbine (10) direkt oder über einen Umrichter (25) an eine Reihenschaltung mit einem Lasttrennschalter (15L), einem Aufwärtstransformator (18) und einem Leistungsschalter (21) angeschlossen ist, dass der Leistungsschalter (21) mit dem Spannungsnetz (22) des zugehörigen Windkraftwerks in Verbindung steht, dass die Verteilereinheit (2) und ein dem Elektrolysegerät (3) vorgeschalteter Gleichrichter (6) über eine dreiphasige elektrische Leitung (25) an eine Hilfswicklung (19) des Aufwärtstransformators (18) angeschlossen sind, dass die Verteilereinheit (2) ebenfalls über die Leitung (25) mit dem Wechselrichter (7) in Verbindung steht, der dem Stromerzeuger (5) nachgeschaltet ist, und dass der Verteilereinheit (2) die benötigte elektrische Leistung immer von der Hilfswicklung (19) oder dem Wechselrichter (7) aus zuführbar ist.
Energieversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilereinheit (2) und der dem Elektrolysegerät (3) vorgeschaltete Gleichrichter (6) an einen Mittelspannungs-/Niederspannungs-Transformator (38) anschließbar sind, der über einen Mittelspannungsschutzschalter (37) an die Verbindung zwischen den das Spannungsnetz (22) mit einer Mittelspannungsschaltanlage (33) der Transformatorenstation (30) verbindenden Leistungsschaltern (32) angeschlossen ist, dass der zwischen dem Gleichrichter (6) und dem Wechselrichter (7) der Energieversorgungseinrichtung (1) in die Leitung (25) eingebaute Trennschalter (26) über eine elektronische Auslösekupplung 27 mit dem Mittelspannungsschutzschalter (37) in Verbindung steht, und dass die Komponenten (40 und 41) der Transformatorenstation (30) an die Verteilereinheit (2) angeschlossen sind.