DE19717059C1 - Verfahren zum Verbringen einer Windkraftanlage in eine Parkstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbringen der an ein auf einen Turm aufgesetztes, um eine vertikale Achse verschwenkbares Maschinenhaus in Luv-Richtung wei­ send angesetzen Rotorblätter einer Windkraftanlage in eine Parkstellung bei hohen Windgeschwindigkeiten, bei dem die Rotorblätter bei Auftreten einer bestimmten Abschalt-Windgeschwindigkeit in eine Position gedreht werden, in der die Blätter zum Wind einen Winkel -90° einnehmen.

Windkraftanlagen mit Blattverstellung werden in Aktiv­ stall- und Pitch-Anlagen unterschieden: Bei Pitch- Anlagen werden die Rotorblätter in ihrer Parkstellung in den Hauptbereichen über die in Windrichtung weisenden Vorderkanten angeströmt (Blattwinkel + 90°, Anströmwin­ kel 180°). Bei Aktivstall-Anlagen dagegen werden die Rotorblätter bei auftretenden hohen Windgeschwindigkei­ ten so verdreht, daß der Wind die Rotorblätter über die Hinterkante anströmt (Blattwinkel -90°, Anströmwinkel -180°).

Derartige Windkraftanlagen sind beispielsweise in dem gleichnamigen Fachbuch von Erich Hau, Springer-Verlag, 1988, S. 82 ff beschrieben. Aus der DE 31 30 257 A1 ist zudem ein weiterer Vorschlag, nämlich bei einem Lee­ läufer einzelne Rotorblätter schwenkbar "in die dem Wind abgekehrte Seite" auszubilden, ersichtlich. Derartige Schwenkvorrichtungen sind jedoch außerordentlich aufwendig und müssen, da sie jeweils allein alle Lasten des Rotor­ blatts aufnehmen müssen, äußerst solide ausgeführt sein, was die zur Verfügung stehenden Dimensionen übersteigt.

Ein Weiterdrehen der Rotorblätter einer Aktivstall-Anlage über die Stellung hinaus, in der die Hinterkante angeströmt wird, ist andererseits regelmäßig wegen des begrenzten Verstellwinkels von etwa 90° nicht möglich oder aber aus Sicherheitsgründen nicht zulässig, da dabei unzulässig hohe Drehmomente oder Drehzahlen des Rotors auftreten würden. Die Parkstellung mit einer An­ strömung der Hinterkanten führt jedoch dazu, daß bei ex­ trem hohen Windgeschwindigkeiten unzulässig hohe Pitch-Momente (also um die Längsachse der Rotorblätter wirken­ de Momente) auftreten, wodurch statische Divergenzen oder aber ein Flattern der Blätter auftreten können, die zu einer Beschädigung oder gar Zerstörung des Rotors führen können.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Auftreten von Divergenzen oder eines Flatterns bei hohen Windge­ schwindigkeiten zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Maschinenhaus nachfolgend motorisch um 180° auf die Lee-Seite des Turms geschwenkt wird.

Vorzugsweise erfolgt das Verschwenken durch Ansteuern von hartverdrahteten, von einer Pufferbatterie gespei­ sten Nachführungs-Motoren.

Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, daß eine Aktivstall-Windkraftanlage bei stärker werdendem Wind, beispielsweise bei einer Windgeschwindigkeit von mehr als 20 m/s, ausgeschaltet und zunächst in einer Park­ stellung verbleibt, in der die Rotorblätter in einem Winkel gedreht sind, in dem sie zur Rotorebene einen Winkel von -90° einnehmen, der Wind die Blätter also über die Hinterkante anströmt. Unmittelbar anschließend oder aber bei Erreichen einer zweiten, höheren Windge­ schwindigkeit wird sodann das gesamte auf einen Turm aufgesetzte Maschinenhaus um 180° in eine Lee-Position zum Turm verschwenkt und anschließend entweder mecha­ nisch freigegeben, so daß das die Rotorblätter tragende Maschinenhaus Änderungen der Windrichtung folgt, oder aber motorisch den Änderungen der Windrichtung folgend nachgeführt. Die Nachführung soll dabei aus Sicherheits­ gründen über eine Speisung hartverdrahter Motore erfol­ gen, die von den Pufferbatterien gespeist werden, die auch die zur Blattverstellung dienenden Motore speisen.

Da die Rotorblätter in der Luv-Stellung einen Winkel von 180° zur Anströmrichtung eingenommen haben (Hinterkanten im Wind) haben sie nach dem Verschwenken des Maschinen­ hauses um 180° eine Position von 0°, die Profile der Rotorblätter werden also - wie bei Pitch-Anlagen - unter einem Anströmwinkel von 0°, d. h. über die Vorderkante, angeströmt. Dies hat den Vorteil, daß ein Risiko des Auftretens von Divergenzen, eines Flatterns oder aber des Auftretens von unzulässigen Pitch-Momenten vermieden wird. Die um die Turm-Längsachse auftretenden Azimutmo­ mente und die sonstigen bei extrem hohen Winden auftre­ tenden Lasten werden verringert.

Claims (6)

1. Verfahren zum Verbringen der an ein auf einen Turm aufgesetztes, um eine vertikale Achse verschwenk­ bares Maschinenhaus in Luv-Richtung weisend angesetzen Rotorblätter einer Windkraftanlage in eine Parkstellung bei hohen Windgeschwindigkeiten, bei dem die Rotorblät­ ter bei Auftreten einer bestimmten Abschalt-Windgeschwindigkeit in eine Position gedreht werden, in der die Blätter zur Rotorebene einen Winkel von -90° einnehmen,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Maschinenhaus anschließend motorisch um 180° auf die Lee-Seite des Turms geschwenkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das motorische Verschwenken des Maschinen­ hauses bei Auftreten einer bestimmten, höheren Windge­ schwindigkeit erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Maschinenhaus nach dem Schwenken auf die Lee-Seite des Turms den Änderungen der Windrichtung folgend motorisch nachgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Maschinenhaus nach dem Schwenken auf die Lee-Seite des Turms Änderungen der Windrichtung frei folgt.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschwenken des Ma­ schinenhauses durch Ansteuern eines hartverdrahteten, von einer Pufferbatterie gespeisten Nachführungs-Motors erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Speisung aus der zum Verstellen der Blät­ ter eingesetzten Pufferbatterie erfolgt.