DE10334637A1

DE10334637A1 - Windturbine

Info

Publication number: DE10334637A1
Application number: DE10334637A
Authority: DE
Inventors: Manfred Herbst
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2005-02-24

Abstract

Windturbine, umfassend einen Turm mit oberseitig angeordneter Turbinengondel mit einem Rotor und einem über diesen angetriebenen Generator, dessen erzeugte elektrische Energie in ein Energieversorgungsnetz einspeisbar ist, wobei im Inneren des Turms (4, 32) wenigstens ein Energiespeicher (7, 33) mit zugeordnetem Einspeichersystem (11) und Entnahmesystem (12) vorgesehen ist, in und aus welchem Energiespeicher (7, 33) reversibel und bedarfsweise Energie speicherbar und entnehmbar ist, wobei das Entnahmesystem Mittel zum Erzeugen und/oder Aufbereiten durch Energieentnahme aus dem Speicher (7, 33) gewonnener elektrischer Energie und zum Einspeisen derselben in das Energieversorgungsnetz (19) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windturbine, umfassend einen Turm mit oberseitig angeordneter Turbinengondel mit einem Rotor und einem über diesen antreibbaren Generator, dessen erzeugte elektrische Energie in ein Energieversorgungsnetz einspeisbar ist.

Die alternative Energieerzeugung spielt heutzutage eine immer wichtigere Rolle, weshalb mittlerweile Windturbinen in allen Leistungsbereichen einen festen Platz im Mix der Energieerzeugung einnehmen. Gerade durch Entwicklungen der letzten Jahre werden Windturbinen beziehungsweise Wind-Kraft-Anlagen immer größer und effizienter. Die Entwicklung von drehzahlvariablen Turbinen mit einer entsprechenden Steuer- und Regelungssoftware konnte den Einfluss von Windböen reduzieren und dadurch die Stromspitzen bei der Energielieferung in das Stromnetz im Sekundenbereich glätten. Gleichwohl ist aber die Höhe der erzeugten elektrischen Energie immer noch abhängig und direkt proportional zum momentanen Windaufkommen. Die Bereitstellung elektrischer Energie auf einem konstanten Energieniveau über lange Zeit ist folglich nicht gewährleistet. Um den bei sich in der Regel relativ schnell einstellendem geringen Windaufkommen ergebenden rapiden Energieabfall kompensieren zu können, müssen Energieversorgungsunternehmen herkömmliche Kraftwerke in Schnellbereitschaft haben, um im Bedarfsfall sofort die fehlende Energie beziehungsweise den Differenzstrom einspeisen zu können, um auf diese Weise dem Versorgungsauftrag gerecht zu werden. Die Kraftwerke müssen hochgefahren sein und in Stand-by-Bereitschaft stehen, was zwangsläufig mit hohen Kosten verbunden ist.

Ein weiteres Problem ist das Kurzschlussverhalten von Windturbinen. Windturbinen werden bei einem Netzkurzschluss meist umgehend vom Netz getrennt und stillgesetzt, das heißt, es erfolgt keine Stromeinspeisung mehr. Damit ist es für Windturbinen aber auch nicht mehr möglich, wie ein herkömmliches Kraftwerk einen Kurzschlussstrom in hinreichender Höhe zur Verfügung zu stellen, und damit zum selektiven Auslösen von Schutzeinrichtungen, die erst auslösen, wenn eben ein hinreichend hoher Kurzschlussstrom anliegt, beizutragen. Solche Kurzschlussströme liegen im Bereich des 2- bis 3-fachen Nennstroms.

Schließlich müssen Windturbinen beziehungsweise ganze Windparks im Interesse des Netzbetreibers, teilweise aber auch zur Versorgung und zum Betrieb der eigenen Infrastruktur (Kabelnetze, Übertragungsstrecken und deren Einrichtungen etc.) elektrische Blindleistung erzeugen und liefern. Dies ist bei geringem Windaufkommen oder Windstille naturgemäß ebenfalls nicht möglich.

Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Windturbine anzugeben, die eine zumindest temporäre Bereitstellung einer hinreichenden Energiemenge auch bei geringem oder fehlendem Windaufkommen ermöglicht.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Windturbine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass im Inneren des Turms wenigstens ein Energiespeicher mit zugeordnetem Einspeichersystem und Entnahmesystem vorgesehen ist, in und aus welchem Energiespeicher reversibel und bedarfsweise Energie speicherbar und entnehmbar ist, wobei das Entnahmesystem Mittel zum Erzeugen und/oder Aufbereiten durch Energieentnahme aus dem Speicher gewonnener elektrischer Energie und zum Einspeisen derselben in das Energieversorgungsnetz umfasst.

Bei der erfindungsgemäßen Windturbine ist ein eigener, effizienter Energiespeicher vorgesehen, der bedarfsweise beispielsweise in Phasen hoher Windenergieverfügbarkeit, zum Niedrigstromtarifzeiten etc. gefüllt beziehungsweise aufgeladen wird. Aus dem Energiespeicher kann zu einem beliebigen Zeitpunkt Energie entnommen werden, wozu ein entsprechendes Entnahmesystem vorgesehen ist, das aus der entnommenen Energieform, die wiederum abhängig von der Speicherart ist, einen in das Energieversorgungsnetz einspeisbaren Strom erzeugt.

Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, einen Strom auch dann überhaupt und auch in ausreichender Menge in das Energieversorgungsnetz einspeisen zu können, wenn das Windaufkommen zu gering ist oder Windstille herrscht. Je nach Speicherkapazität des Energiespeichers kann eine Energiereserve für eine Übergangszeit von mehreren Minuten, beispielsweise etwa 30 Minuten bis ca. 1 Stunde, gegebenenfalls mehr, gegeben sein. Dies bietet eine Reihe von Vorteilen.

Zum einen bietet die schnelle verfügbare Reserveleistung seitens der Windturbine die Möglichkeit, die bis dato im kostenintensiven Teillastbetrieb Stand-by-geführten Kraftwerke drastisch herunterzufahren, ihre Anzahl zu reduzieren oder sogar ganz zu vermeiden. Weiterhin kann die erforderlich installierte Kraftwerkleistung abweichend vom maximalen Spitzenstrombedarf ausgelegt werden, nachdem ein Teil der zur Verfügung zu stellenden Leistung aus der Energiereserve der Windturbine bezogen werden kann.

Ferner besteht die Möglichkeit, im Kurzschlussfall durch Rückgriff auf den Energiespeicher den notwendigen Kurzschlussstrom zu treiben und so den auftretenden Netzfehler sicher wegzuschalten und Schutzeinrichtungen zum Auslösen zu veranlassen.

Bei einer größeren Anzahl von Windturbinen mit integriertem Speichersystem kann eine wirkungsvolle Energiereserve zum effektiveren Betrieb des gesamten Netzes eingerichtet werden. Schließlich besteht die Möglichkeit, zu einer beliebigen Zeit die benötigte Blindleistung, die z.B. zu Kommutierungszwecken etc. benötigt wird, bereitzustellen.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann vorgesehen sein, das Einspeichersystem und/oder das Entnahmesystem zumindest teilweise über vom turbinenseitigen Generator gelieferte Energie zu betreiben. Alternativ dazu kann insbesondere bei stehender Turbine die elektrische Energie des verbundenen Stromnetzes zum Betrieb eines oder beider Systeme genutzt werden.

Nach einer ersten konkreten Erfindungsausgestaltung kann der Energiespeicher ein Druckluftspeicher sein. In diesem wird die Energie in Form komprimierter Luft eingespeichert. Hierzu umfasst das Einspeichersystem einen motorisch antreibbaren Kompressor und das Entnahmesystem eine Turbine, die bei Energieentnahme mit aus dem Energiespeicher entweichender Druckluft beaufschlagt wird, sowie einen über die Turbine antreibbaren Generator, der den einzuspeisenden Strom erzeugt. Zweckmäßigerweise sind der Kompressor und die Turbine über jeweilige bedarfsweise zu betätigende Einspeise- und Entnahmeventile mit dem Druckluftspeicher verbindbar. Der gesamte Einspeicher- und Entnahmebetrieb wird über die zentrale turbinenseitige Steuerungseinrichtung gesteuert, das heißt, dieser ist verantwortlich, den Zeitpunkt zu bestimmen, wann eine Einspeicherung beziehungsweise eine Entnahme zu erfolgen hat, und die entsprechenden Komponenten anzusteuern.

Der Generator kann zweckmäßigerweise über eine schaltbare Kupplung mit der Turbine koppelbar sein. Dies hat den Vorteil, dass der Generator auch separat als Phasenschieber arbeitend mit dem Netz verbunden sein kann, während die ihm zugeordnete Turbine, die über den Energiespeicher getrieben wird, nicht arbeitet. In einem solchen Fall wird die Turbine zunächst auf Nenndrehzahl hochgefahren, wonach die Kupplung zugeschaltet und der Generator belastet wird. Der Phasenschieberbetrieb kann wie beschrieben zu jeder Zeit auch mit offener Kupplung durch den als Synchronmaschine leer laufenden Generator erfolgen. Dabei ist der Generator elektrisch mit dem Netz verbunden und läuft motorisch im Leerlauf. Durch die Regelung des Erregerstroms kann innerhalb der Stabilitätsgrenzen der gewünschte Blindleistungsbedarf erzeugt werden.

Wie beschrieben befindet sich der Energiespeicher im Inneren des Turmes, wo ein immenses Platzangebot besteht. In der Regel hat ein Turbinenturm einen Durchmesser von über 4 bis 5 m bei einer Höhe von 80 bis über 100 m. Im Inneren des Turmes befinden sich lediglich die Kabelverdrehschlaufe im oberen Turmsegment, Kabelführungen, Steigeinrichtungen und teilweise auch Transformatoren, sowie die Steuerungseinrichtung mit Schalt-, Steuer- und Überwachungsanlagen sowie Gleich- und Umrichtereinrichtungen. Der überwiegende Raum im Turm ist jedoch ungenutzt. Infolgedessen besteht ein beachtlicher Spielraum hinsichtlich der Dimensionierung des Druckluftspeichers, der sich erfindungsgemäß über wenigstens die halbe Höhe, insbesondere wenigstens drei Viertel der Höhe des Turms erstrecken sollte, so dass hinreichendes Speichervolumen gegeben ist.

Nach einer ersten Erfindungsausgestaltung kann der Druckspeicher von mehreren dicht miteinander verbundenen Turmsegmenten, die in ihrer Gesamtheit den Turm bilden, mit oberem und unterem Speicherboden gebildet sein. Das heißt, der Turm beziehungsweise seine Segmente selbst bilden den Druckspeicher. Die Segmente müssen druckdicht miteinander verbunden sein, auch die den Druckspeicher ober- und unterseitig begrenzenden Speicherböden müssen entsprechend druckdicht sein. Selbstverständlich ist der Turm beziehungsweise sind die Turmsegmente entsprechend zu dimensionieren, um dem Speicherdruck von 30 bis 50 bar, je nach Anwendungsfall aber auch mehr, Stand zuhalten. Es muss also ein hinreichender Berstdruck bei der Dimensionierung beachtet werden.

Alternativ zur Ausbildung eines quasi durchgehenden Druckspeichers im Turminneren besteht die Möglichkeit, den Druckspeicher mittels mehreren, jeweils mit oberem und unterem Segmentboden abgeschlossenen Turmsegmenten zu bilden, die separate Speicherabschnitte bilden und die miteinander kommunizieren. In der Regel besteht ein steifer Turm aus 5 bis 6 Turmsegmenten, von denen beispielsweise 3 oder 4 als separate Speicherabschnitte ausgebildet sind, die jedoch untereinander kommunizieren. Bei einem sogenannten „Softtower", also einem flexiblen, schwingungsfähigen Turm, sind in der Regel drei Turmsegmente vorgesehen, hier können beispielsweise zwei Turmsegmente als separate Speicherabschnitte ausgebildet sein.

In jedem Fall sind durch den Druckluftspeicher oder die einzelnen Speichersegmente über druckdichte Durchführungen im jeweiligen Boden Kabel geführt, bei denen es sich in der Regel um Leistungs-, Steuerungs- oder Signalkabel handelt. Um einer Person den Aufstieg zur Turbinengondel zu ermöglichen ist es zweckmäßig, im jeweiligen Boden druckdichte Personenzugangsöffnungen vorzusehen. Alternativ zum Durchführen der Kabel beziehungsweise der Ausbildung etwaiger Personenzugangsöffnungen besteht die Möglichkeit, ein Turmsegment im Inneren über eine geeignete Trennwand zweizuteilen, wobei ein Teil als Druckspeicher dient, während im anderen Teil, der nicht als Druckspeicher dient, die Kabel geführt sind, die Aufstiegseinrichtung angeordnet sind etc.

Alternativ zur Verwendung der Turmsegmente als Druckspeicher besteht die Möglichkeit, den Druckspeicher mittels wenigstens einer mit Luft füllbaren flexiblen Blase auszubilden, die in das Turminnere eingezogen ist. Diese Blase kann über den Kompressor mit Luft gefüllt werden, sie legt sich an die Innenwand des Turms an. Bei dieser Ausgestaltung muss der Turm gleichermaßen hinsichtlich des herrschenden Anpressdrucks dimensioniert sein. Bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Kabel und Aufstiegseinrichtungen wie bisher im Turm zu führen, für einen Aufstieg ist jedoch das Ablassen der Luft aus der Blase erforderlich.

Je nach Anforderung kann der Druckluftspeicher ganz oder teilweise gefüllt werden. Zur Verbesserung des Wirkungsgrades und in Abhängigkeit des Lade-/Entladeintervalls ist es zweckmäßig, wenn ein Mittel zum Entziehen der beim Füllen des Druckluftspeichers entstehenden adiabatischen Wärme und wenigstens ein weiterer Energiespeicher zum Speichern der entzogenen, gegebenenfalls gewandelten Energie vorgesehen ist, aus dem bedarfsweise Energie entnehmbar ist. Als Wärmeentzugsmittel kann beispielsweise eine Wärmepumpe und als Energiespeicher ein gut isolierter Wasserspeicher vorgesehen sein.

Vorteilhaft ist es ferner, wenn wenigstens eine Druckmesseinrichtung zum Erfassen des Drucks im Druckluftspeicher vorgesehen ist, und wenn das Einspeichersystem und die Steuerungseinrichtung zum Luftnachspeisen bei Erfassung einer hinreichenden Druckerniedrigung ausgebildet ist. Insbesondere bei Verbleib der adiabatischen Wärme im Druckluftspeicher und längeren Lade-/Endladezyklen geht die adiabatische Wärme durch die Speicherwände verloren und der Ladedruck sinkt temperaturabhängig. Die erfindungsgemäße Ausbildung lässt eine Erfassung einer Druckabsenkung zu und ermöglicht die kontinuierliche Nachfüllung und damit die kontinuierliche Bereitstellung der ausreichenden Energiereserve.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn Mittel zur Entfeuchtung und/oder Filterung und/oder Entsalzung der dem Druckluftspeicher zuzuführenden Luft vorgesehen sind. Sollte sich dennoch Kondenswasser im Speicher ansammeln, kann dies über wenigstens ein Ablassventil abgezogen werden.

Alternativ zur Verwendung eines Druckluftspeichers kann der Energiespeicher auch ein elektrischer Speicher umfassend mehrere reversibel auf- und entladbare Batterien oder Akkumulatoren sein. Er kann auch ein chemischer Elektrolytspeicher sein, bei dem die Energie über einen Elektrolyten gespeichert beziehungsweise diesem entnommen werden kann. Schließlich kann der Energiespeicher auch ein thermischer Schichtwasserspeicher oder ein Wasserstoffspeicher oder ein mechanischer Speicher, beispielsweise ein Federspeicher oder dergleichen sein.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung einer Windturbine einer ersten Ausführungsform mit integriertem Druckluftspeicher,
2 eine Prinzipdarstellung des funktionalen Aufbaus des Druckluftspeichersystems der Windturbine aus 1,
3 eine Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Windturbine mit Druckluftspeichersegmenten, und
4 eine Prinzipdarstellung des funktionalen Aufbaus des Segmentspeichers aus 3.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Windturbine 1, bestehend aus einer Turbinengondel 2, in der die über den Rotor 3 angetriebene Turbine nebst Generator angeordnet ist. Die Turbinengondel ist an der Spitze eines Turms 4 angeordnet, der im gezeigten Beispiel aus drei Turmsegmenten 4a, 4b und 4c besteht und auf einem hinreichend dimensionierten Betonfundament 5 angeordnet ist. Im unteren Bereich des Turms 4 befindet sich eine zentrale Steuerungseinrichtung 6 sowie gegebenenfalls weitere, für den Turbinenbetrieb erforderliche Elemente.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform sind die drei Turmsegmente 4a – 4c derart ausgebildet, dass sie in ihrer Gesamtheit einen Druckluftspeicher 7 bilden. Hierzu sind die Segmente über geeignete, eine druckdichte Verbindung ermöglichende Verbindungsflansche 8 druckdicht miteinander verbunden. Im oberen Bereich des Segments 4a und im unteren Bereich des Segments 4c ist ein oberer Boden 9 beziehungsweise unterer Boden 10 vorgesehen, über die der Druckluftspeicher 7 nach oben und unten begrenzt wird. Auch diese Böden sind druckfest. Insgesamt sind die Turmsegmente, die Verbindungsflansche wie auch die Böden hinreichend zu dimensionieren, um dem Speicherluftdruck, der 50 bar oder mehr betragen kann, in jedem Fall auch in sicherheitstechnischer Hinsicht Stand zu halten.
Im unteren Turmbereich ist, der Steuerungseinrichtung 6 zugeordnet und mit dieser kommunizierend, ein Einspeichersystem und ein Entnahmesystem 11, 12 vorgesehen, über die die Befüllung beziehungsweise die Entleerung des Druckluftspeichers 7 erfolgt. Im oberen Bereich des Turmes ist schließlich noch ein Freiraum 13 für Kabelbewegungen mit einem Verbindungsflansch 14 vorgesehen, über welchen Flansch 14 der Turm 4 mit der Turbinengondel drehbar gekoppelt ist.
2 zeigt in Form einer Prinzipdarstellung den funktionellen Aufbau des Druckspeichersystems. Gezeigt ist zum einen der Druckluftspeicher 7, gebildet im Inneren des Turms 4. Zum Befüllen des Druckluftspeichers 7 ist ein Kompressor 15 vorgesehen, der über einen Motor 16, der über ein Schaltelement 17 in Betrieb gesetzt werden kann, betrieben wird. Die Versorgung des Motors 16 kann entweder über die vom turbinenseitigen Generator 18 gelieferte Energie erfolgen, sie kann aber auch dem hier nur exemplarisch dargestellten Stromversorgungsnetz 19 entnommen werden, mit welchem Netz die Windturbine über einen entsprechenden Netzanschluss 20 verbunden ist. Die jeweilige Versorgung wird über geeignete Schaltelemente 21, 22 gewählt.
Zum Befüllen wird ein Einspeicherventil 23, das über die Steuerung 6 entsprechend angesprochen werden kann, angesteuert. In Phasen hoher Windenergieverfügbarkeit, im Niedrigstromtarif etc. wird über den Motor 16 und den Kompressor 15 sowie das Einspeicherventil 23 der Druckluftspeicher 7 gefüllt. Durch kontinuierliche Messung des Drucks über eine Druckmesseinrichtung 24 und/oder der Temperatur über eine Temperaturmesseinrichtung 25 kann ein entsprechender Druckabfall erkannt werden, wobei die Steuerungseinrichtung 6 dazu ausgebildet ist, einen solchen kontinuierlich auszugleichen, indem Druckluft nachgeführt wird, so dass auf diese Weise sichergestellt ist, dass stets ein hinreichendes Energievolumen eingespeichert ist.
Zum Entnehmen ist ein Entnahmeventil 26, das ebenfalls von der Steuerungseinrichtung 6 angesprochen werden kann, eine Druckluftturbine 27 sowie ein über eine schaltbare Kupplung 28 zuschaltbarer Generator 29 vorgesehen, der über ein weiteres Schaltelement 30 mit dem Netz 19 verbunden werden kann. Soll nun beispielsweise bei zu geringem Windaufkommen Energie dem Speicher entnommen werden, um das gelieferte Energieniveau aufrechtzuerhalten, wird über die Steuerungseinrichtung 6 das Entnahmeventil 26 geöffnet, so dass die Druckluftturbine betrieben wird. Sofern der Generator 29 nicht am Netz hängt und nicht arbeitet, ist er zu diesem Zeitpunkt bereits mit der Druckluftturbine 27 über die Kupplung 28 verbunden, er wird also angetrieben und erzeugt den dem Netz einzuspeisenden Strom. Sollte der Generator aber als nicht angekoppelter Phasenschieber arbeiten, wird die Turbine 27 zunächst auf Nenndrehzahl hochgefahren, wonach die Kupplung 28 zugeschalten und der Generator 29 belastet wird.
Wie in 2 ersichtlich, kann ein Einspeise- und ein Entnahmesystem unterschieden werden. Das Einspeisesystem umfasst den Kompressor 15, den Motor 16, das Schaltelement 17 sowie das zugeordnete Einspeiseventil 23, während das Entnahmesystem die Druckluftturbine 27, die schaltbare Kupplung 28, den Generator 29, das Schaltelement 30 sowie das Entnahmeventil 26 umfasst. Selbstverständlich ist diese Aufzählung nicht abschließend, es können auch noch weitere Schalt- oder Steuerelemente etc. eingebunden sein, sofern dies erforderlich ist. Der gesamte Betrieb beider Systeme wird über die zentrale Steuerungseinrichtung 6 gesteuert.
3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform einer Windturbine 31, die ebenfalls einen Turm 32 bestehend aus drei Segmenten 32a, 32b, 32c aufweist. Im Unterschied zur Ausführungsform nach 1 bildet aber jedes Segment 32a–c ein separates Druckspeichersegment 33a, 33b, 33c, die in ihrer Gesamtheit wiederum den Druckspeicher 33 bilden. Jedes Druckspeichersegment 33a ist über einen oberen Boden 34 sowie einen unteren Boden 35 abgedichtet, die Turmsegmente untereinander sind auch hier über entsprechende druckdichte Verbindungsflansche 36 miteinander verbunden. Die einzelnen Speichersegmente 33a,b,c kommunizieren jedoch untereinander, das heißt zwei Segmente sind jeweils miteinander verbunden, so dass stets im gesamten Speicher der gleiche Druck herrscht und lediglich an einer Stelle die Befüllung oder Entnahme erfolgen kann. Die sonstigen Elemente entsprechen denen der 1, weshalb hier nicht näher darauf einzugehen ist.
4 zeigt die entsprechende Darstellung des funktionalen Aufbaus der Windturbine 31 aus 3. Der Aufbau entspricht dem gemäß 2 jedoch ist hier ein geteilter Druckspeicher 33, gebildet von den einzelnen Speichersegmenten 33a, 33b, 33c vorgesehen.
Zu erwähnen ist schließlich noch ein dem jeweiligen Druckspeicher 7 oder 33 zugeordnetes Entnahmeventil 37, über das sich gegebenenfalls im Druckspeicher ansammelndes Wasser abgezogen werden kann, sowie ein Überdruckventil 38, das der Überdrucksicherung dient.
Nicht näher gezeigt sind insbesondere im Einspeisesystem zu integrierende Einrichtungen zur Filterung, Entfeuchtung und Entsalzung der einzuführenden Luft, die bei Bedarf vorgesehen werden können.
Anstelle der in den Figuren beschriebenen Verwendung des Turms beziehungsweise des Turmsegmentes selbst zur Bildung des Druckspeichers ist es auch denkbar, eine flexible Auskleidung in Form einer entsprechend dimensionierten Blase aus flexiblem Material, vorzugsweise Kunststoff, im Turminneren anzuordnen, die als Druckspeicher dient und aufgeblasen werden kann, sie legt sich dabei an die Innenwand des Turms. In gleicher Weise wie beschrieben kann die eingespeicherte Luft entnommen werden.
Während bei den in den 1 und 3 beschriebenen Ausführungsformen zur Ermöglichung der Kabeldurchführung durch den Druckspeicher entsprechende druckdichte Kabeldurchführungen durch die jeweiligen Böden vorzusehen sind, wie auch für einen möglichen Aufstieg in die Gondel entsprechende Personendurchgangsöffnungen (beides in den Figuren nicht näher gezeigt), kann etwas derartiges bei der beschriebenen Ausbildung mit der flexiblen, blasenartigen Auskleidung unterbleiben. Die Kabel wie auch die Aufstiegshilfen sind an der Turminnenwand wie bisher angeordnet, zum Aufsteigen ist lediglich die Blase zu entleeren.

Claims

Windturbine, umfassend einen Turm mit oberseitig angeordneter Turbinengondel mit einem Rotor und einem über diesen angetriebenen Generator, dessen erzeugte elektrische Energie in ein Energieversorgungsnetz einspeisbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Turms (4, 32) wenigstens ein Energiespeicher (7, 33) mit zugeordnetem Einspeichersystem (11) und Entnahmesystem (12) vorgesehen ist, in und aus welchem Energiespeicher (7, 33) reversibel und bedarfsweise Energie speicherbar und entnehmbar ist, wobei des Entnahmesystem Mittel zum Erzeugen und/oder Aufbereiten durch Energieentnahme aus dem Speicher (7, 33) gewonnener elektrischer Energie und zum Einspeisen derselben in das Energieversorgungsnetz (19) umfasst.
Windturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspeichersystem und/oder das Entnahmesystem zumindest teilweise über vom turbinenseitigen Generator (18) gelieferte Energie oder dem Energieversorgungsnetz (19) entnommene Energie betreibbar ist.
Windturbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher ein Druckluftspeicher (7, 33) ist.
Windturbine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher ein Druckluftspeicher (7, 33) ist, wobei das Einspeichersystem einen motorisch antreibbaren Kompressor (15, 16) und das Entnahmesystem eine Turbine (27) und einen über diese antreibbaren Generator (30) umfasst.
Windturbine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (15) und die Turbine (27) über jeweilige bedarfsweise zu betätigende Ventile (23, 26) mit dem Druckluftspeicher (7, 33) verbindbar sind.
Windturbine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (29) über eine schaltbare Kupplung (28) mit der Turbine (27) koppelbar ist.
Windturbine nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckluftspeicher (7, 33) sich über wenigstens die halbe Höhe, insbesondere über wenigstens drei Viertel der Höhe des Turms (4, 34) erstreckt.
Windturbine nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (7) von mehreren dicht miteinander verbundenen Turmsegmenten (4a, 4b, 4c) mit oberem und unterem Speicherboden (9, 10) gebildet ist.
Windturbine nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (33) von mehreren, jeweils mit oberem und unterem Segmentboden (34, 35) abgeschlossenen Turmsegmenten (32a, 32b, 32c) gebildet ist, die separate Speicherabschnitte (33a, 33b, 33c) bilden und miteinander kommunizieren.
Windturbine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Druckluftspeicher (7, 33) oder die einzelnen Speichersegmente (33a, 33b, 33c) über druckdichte Durchführungen im jeweiligen Boden Kabel geführt sind.
Windturbine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im jeweiligen Boden (9, 10, 34, 35) druckdichte Personenzugangsöffnungen vorgesehen sind.
Windturbine nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher von wenigstens einer mit Luft füllbaren flexiblen Blase gebildet ist.
Windturbine nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel zum Entziehen der beim Befüllen des Druckluftspeichers entstehenden adiabatischen Wärme und wenigstens ein weiterer Energiespeicher zum Speichern der entzogenen, gegebenenfalls gewandelten Energie vorgesehen ist, aus dem bedarfsweise Energie entnehmbar ist.
Windturbine nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Druckmesseinrichtung (24) zum Erfassen des Drucks im Druckluftspeicher (7, 33) vorgesehen ist, und dass das Einspeichersystem (11) zum Luftnachspeisen bei Erfassung einer hinreichenden Druckerniedrigung ausgebildet ist.
Windturbine nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Entfeuchtung und/oder Filterung und/oder Entsalzung der dem Druckluftspeicher zuzuführenden Luft vorgesehen sind.
Windturbine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Ablassventil (37) für sich im Druckluftspeicher (7, 33) ansammelnde Flüssigkeit vorgesehen ist.
Windturbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher ein elektrischer Speicher ist, umfassend mehrere reversibel auf- und entladbare Batterien oder Akkumulatoren.
Windturbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher ein chemischer Elektrolytspeicher ist.
Windturbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher ein thermischer Schichtwasserspeicher ist.
Windturbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher ein Wasserstoffspeicher ist.
Windturbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher ein mechanischer Speicher ist.