DE202018102696U1 - Wind turbine and its leaf deicing device - Google Patents
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- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Abstract
Blattenteisungsvorrichtung, umfassend ein an einem Blatt angebrachtes elektrisches Heizelement, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Heizelement ein Kohlenstofffaser/Glasfaser-Mischgewebe (1) und eine Elektrodenbaugruppe (2) umfasst, wobei das Kohlenstofffaser/Glasfaser-Mischgewebe (1) eine längsgerichtete Kohlenstofffasergruppe (11) und eine quergerichtete Kohlenstofffasergruppe (12), welche miteinander verflochten sind, sowie Glasfaserbündel (13) aufweist, während die Elektrodenbaugruppe (2) an beiden Enden jedes der Kohlenstofffaserbündel entweder der längsgerichteten Kohlenstofffasergruppe (11) oder der quergerichteten Kohlenstofffasergruppe (12) angebracht ist.A sheet deicing apparatus comprising an electric heating element mounted on a blade, characterized in that said electrical heating element comprises a carbon fiber / glass fiber blended fabric (1) and an electrode assembly (2), said carbon fiber / glass blended fabric (1) comprising a longitudinal carbon fiber group (11 and a transverse carbon fiber group (12) intertwined with each other and glass fiber bundles (13) while the electrode assembly (2) is attached to both ends of each of the carbon fiber bundles of either the longitudinal carbon fiber group (11) or the transverse carbon fiber group (12).
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Bereich der Stromerzeugung mittels Windkraft, insbesondere auf eine Vorrichtung zum Enteisen eines Blatts einer Windkraftanlage.The present invention relates to the field of power generation by means of wind power, in particular to a device for deicing a blade of a wind turbine.
Technischer HintergrundTechnical background
In manchen Gebieten sind die dort aufgerichteten Windkraftanlagen in der kalten Jahreszeit extremen Wetterbedingungen wie Frösten, Kaltlufteinbrüchen, Graupelregen usw. ausgesetzt, so dass eine Bedeckung des Blatts mit Eisen, Frost bzw. Schnee zu erwarten ist. Diese Erscheinungen können unmittelbar die Oberfläche und die Querschnittsform eines Blatts ändern, die Aufnahme der Windenergie durch ein Blatt verringern, betriebsbedingte mechanische Beschädigungen der Anlage herbeiführen, die Belastung der Anlage erhöhen und eine Schwerpunktverlagerung bewirken. Zugleich stellen sich ablösende Eisenblöcke ein potenzielles Sicherheitsrisiko für die Personen und Einrichtungen vor Ort dar. Darüber hinaus kann eine Überdeckung des Blatts mit Eisen bzw. Schnee die Genauigkeit der Windmessung beeinträchtigen, was zu reduzierten Energieerträgen und dadurch zu schweren wirtschaftlichen Verlusten für den jeweiligen Windpark führen würde.In some areas, the wind turbines erected there during the cold season are exposed to extreme weather conditions such as freezing, cold air intrusion, sleet, etc., so that the sheet is expected to be covered with iron, frost or snow. These phenomena can directly change the surface and cross-sectional shape of a blade, reduce the absorption of wind energy by a blade, cause operational mechanical damage to the equipment, increase the load on the equipment, and cause center of gravity displacement. At the same time, detachment of iron blocks poses a potential safety hazard for people and facilities in the field. In addition, overlapping the sheet with iron or snow can compromise the accuracy of the wind measurement, resulting in reduced energy yields and severe economic losses for the wind farm would.
Aus dem Stand der Technik sind als Enteisungsverfahren für das Blatt einer Windkraftanlage passives Lösungsverfahren, mechanisches Verfahren, Gasheizverfahren, Mikrowellenverfahren, passives Verfahren mittels endothermischer Beschichtung, Schwingungsverfahren mittels elektromagnetischer Stöße, passives Verfahren mittels wasserdichter Beschichtung, Schüttelverfahren, aktives elektrisches Heizverfahren usw. bekannt. Dabei wird das aktive Enteisungsverfahren durch elektrische Erwärmung dank seiner hohen Leistung, der geringer Beeinflussung der aerodynamischen Konfiguration und seiner Wartungsfreundlichkeit heutzutage am meisten verwendet.From the prior art, as the defrosting method for the blade of a wind turbine, passive solution method, mechanical method, gas heating method, microwave method, passive method by endothermic coating, vibration method by electromagnetic shock, passive method by waterproof coating, shaking method, active electric heating method, etc. are known. This is where the active de-icing process of electrical heating is most commonly used today thanks to its high performance, low aerodynamic configuration and ease of maintenance.
Zur aktiven Enteisung mittels elektrischer Heizung greift man vor allem auf eine Wärmeerzeugung mit Hilfe einer wärmeerzeugenden Schicht aus Kohlenstofffaser zurück, um den eigentlichen Enteisungsvorgang durchführen zu können. Zum Montieren eines Kohlenstofffasergewebes wird dieses zuerst einer Aushärtung mittels Harz unterworfen und dann an die Innenseite des Grundkörpers eines Blatts verlegt. In jeder Kohlenstofffasergewebelage ist zudem eine bidirektionale Faseranordnung möglich. So können die bidirektionalen Kohlenstofffasertücher beispielsweise in einem Winkel von ±15° bis ±75° angeordnet sein. Des Weiteren muss jede Kohlenstofffasergewebelage in der Stromflussrichtung durchgehend, d.h. unterbrechungsfrei, verlaufen. Bei dem bidirektional geflochten Kohlenstofffasergewebe gemäß dem oben erwähnten Stand der Technik kommt es jedoch wegen eines bestimmten Flechtwinkels zu einer sehr komplizierten Eletroden- oder Stromquellenanordnung des Kohlenstofffasergewebes, was sich nicht für eine allgemeine praktische Anwendung eignet.For active deicing by means of electrical heating, it is mainly on a heat generation using a heat-generating layer of carbon fiber back to perform the actual deicing process can. To mount a carbon fiber fabric, it is first subjected to resin curing and then laid to the inside of the main body of a sheet. In addition, a bidirectional fiber arrangement is possible in each carbon fiber fabric layer. For example, the bidirectional carbon fiber cloths may be disposed at an angle of ± 15 ° to ± 75 °. Furthermore, each carbon fiber fabric layer must be continuous in the current flow direction, i. uninterrupted, run. However, in the bi-directionally braided carbon fabric according to the above-mentioned prior art, because of a certain braiding angle, a very complicated electrode or current source arrangement of the carbon fiber fabric occurs, which is not suitable for general practical use.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass es, wenn keine Befestigungsmaßnahme für die geflochten Kohlenstofffaserbündel vorgenommen wird, bei einer Aushärtung durch Harzinjektion leicht zu willkürlichen Verformungen kommt, wodurch der Positionierprozess erschwert wird. Die jetzigen Kohlenstofffaserbündel sind meistens hohl ausgebildet, wobei der jeweilige Hohlbereich nach einer vakuumunterstützten Harzinfusion leicht einfällt, was die Oberfläche des Blatts uneben machen kann und dadurch die aerodynamische Kontur des Blatts beeinflusst. Eine erneute Einebnung des eingefallenen Bereiches z.B. durch Ausfüllen oder Abschleifen würde den Arbeitsaufwand erheblich erhöhen. Da die hohlen Kohlenstofffaserbündel ausschließlich durch Luft zueinander isoliert sind, d.h. zwischen den hohlen Kohlenstofffaserbündeln sind keine weiteren Isolierkörper vorhanden, sind eine Einbindung der Kohlenstofffaserbündel in die umgebenden Schaltungen und ein dadurch bewirkter Kurzschluss zu erwarten. Außerdem werden die Kohlenstofffaserbündel nach der Aushärtung mittels Harz hart, weisen also nunmehr eine schlechte Flexibilität bzw. Biegbarkeit auf und sind nicht für eine spätere Verlegung auf der Oberfläche eines Flügels geeignet. Das bisher bekannte Herstellungsverfahren für die galvanischen Elektroden von Kohlenstofffaserbündeln soll hinreichend gewährleisten, dass jedes Kohlenstofffaserbündel von dem jeweiligen Galvanikmetall umhüllt ist. Durch eine eventuelle Versprödung der dünnen galvanischen Schicht während des Transports kann es allerdings zur Aufspaltung der Elektrode kommen. Tritt dabei in einem gewissen Kohlenstofffaserfaden eine Bruchstelle auf, so kann der ganze dieser Bruchstelle zugeordnete Kohlenstofffaserfaden keine Wärme mehr erzeugen, so dass der entsprechende Oberflächenbereich des jeweiligen Blatts nicht mehr gut enteist werden könnte.Another disadvantage is that, if no fixing operation is carried out for the braided carbon fiber bundles, hardening by resin injection easily causes arbitrary deformations, thereby making the positioning process difficult. The current carbon fiber bundles are mostly hollow, with the respective hollow area easily infiltrating after a vacuum-assisted resin infusion, which can make the surface of the sheet uneven and thereby affect the aerodynamic contour of the sheet. A re-leveling of the sunken area e.g. Filling or sanding would increase the workload considerably. Since the hollow carbon fiber bundles are insulated from each other only by air, i. no further insulating bodies are present between the hollow carbon fiber bundles, an integration of the carbon fiber bundles in the surrounding circuits and a short circuit caused thereby are to be expected. In addition, the carbon fiber bundles after curing by means of resin are hard, so now have a poor flexibility or flexibility and are not suitable for subsequent installation on the surface of a wing. The hitherto known production method for the galvanic electrodes of carbon fiber bundles should sufficiently ensure that each carbon fiber bundle is enveloped by the respective electroplating metal. However, a possible embrittlement of the thin galvanic layer during transport can lead to splitting of the electrode. If a break occurs in a certain carbon fiber thread, then the entire carbon fiber thread associated with this break point can no longer generate any heat, so that the corresponding surface area of the respective sheet could no longer be de-entailed.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Blattenteisungsvorrichtung anzubieten, mit der unter Beibehaltung der Aerodynamik eines Blatts dieses effektiv enteist, die Kohlenstofffaserbündel gegen Verlagerung geschützt und Fehler wie Fadenverschiebungen, Kurzschlüsse usw. vermieden werden können.The object of the invention is to provide a Blattenteisungsvorrichtung, with the preserving the aerodynamics of a sheet this effectively de-iced, the carbon fiber bundles protected against displacement and errors such as yarn displacements, short circuits, etc. can be avoided.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Windkraftanlage bereitzustellen.The invention is also based on the object to provide a wind turbine.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Blattenteisungsvorrichtung gelöst, die ein an einem Blatt angebrachtes elektrisches Heizelement umfasst, das ein Kohlenstofffaser/Glasfaser-Mischgewebe und eine Elektrodenbaugruppe umfasst, wobei das Kohlenstofffaser/Glasfaser-Mischgewebe eine längsgerichtete Kohlenstofffasergruppe und eine quergerichtete Kohlenstofffasergruppe, welche miteinander verflochten sind, sowie Glasfaserbündel aufweist, während die Elektrodenbaugruppe an beiden Enden jedes der Kohlenstofffaserbündel entweder der längsgerichteten Kohlenstofffasergruppe oder der quergerichteten Kohlenstofffasergruppe angebracht ist. According to one aspect of the invention, the object is achieved by a sheet deicing apparatus comprising an electric heating element mounted on a sheet comprising a carbon fiber / glass fiber blended fabric and an electrode assembly, said carbon fiber / glass fiber blended fabric comprising a longitudinal carbon fiber group and a transverse carbon fiber group, which are intertwined with each other and glass fiber bundles while the electrode assembly is attached to both ends of each of the carbon fiber bundles of either the longitudinal carbon fiber group or the transverse carbon fiber group.
Optional ist vorgesehen, dass an beiden Seiten des Kohlenstofffaser/Glasfaser-Mischgewebes, an denen keine Elektrodenbaugruppe angebracht ist, ein Glasfasergewebe mit einer bestimmten Breite angeflochten ist, um einen Verschlussrand zu erzeugen.Optionally, it is contemplated that on both sides of the carbon fiber / fiberglass blended fabric, to which no electrode assembly is attached, a glass cloth of a certain width is interlaced to create a closure edge.
Optional ist vorgesehen, dass die Elektrodenbaugruppe mehrere Leiter, die jeweils an beiden Enden jedes der Kohlenstofffaserbündel entweder der längsgerichteten Kohlenstofffasergruppe oder der quergerichteten Kohlenstofffasergruppe mit diesem verbunden sind, zwei Leitbleche, die an beiden Enden der Kohlenstofffaserbündel angeordnet und jeweils mit allen Leitern an dem jeweiligen Ende elektrisch verbunden sind, und mehrere Isolierhülsen, welche jeweils die Verbindungsstelle zwischen jedem Leiter und dem zugeordneten Kohlenstofffaserbündel umhüllen, umfasst.Optionally, it is contemplated that the electrode assembly includes a plurality of conductors each connected at both ends of each of the carbon fiber bundles of either the longitudinal carbon fiber group or the transverse carbon fiber group, two baffles disposed at both ends of the carbon fiber bundles and each with all conductors at the respective ends electrically connected, and a plurality of insulating sleeves, each of which cover the joint between each conductor and the associated carbon fiber bundle comprises.
Optional ist vorgesehen, dass es sich bei dem Leitblech um ein flaches versilbertes Kupferblech handelt.Optionally, it is provided that the baffle is a flat silver-plated copper sheet.
Optional ist vorgesehen, dass im normalen Heizbetrieb des elektrischen Heizelements der Strom lediglich durch die mit der Elektrodenbaugruppe verbundenen Kohlenstofffaserbündel fließt, wobei beim Auftreten einer Bruchstelle in einem gewissen mit der Elektrodenbaugruppe verbundenen Kohlenstofffaserbündel ein Teil des im die Bruchstelle enthaltenden Kohlenstofffaserbündel fließenden Stroms über eine weitere Flechtmasche die Bruchstelle umgeht und wieder in das die Bruchstelle enthaltende Kohlenstofffaserbündel zurückfließt.Optionally, it is provided that in the normal heating operation of the electric heating element, the current flows only through the carbon fiber bundles connected to the electrode assembly, wherein at the occurrence of a break in a certain carbon fiber bundle connected to the electrode assembly, a portion of the current flowing in the breakage carbon fiber bundle stream over another Flechtmasche bypasses the breakage point and flows back into the carbon fiber bundle containing the breakage point.
Optional ist vorgesehen, dass das Kohlenstofffaser/Glasfaser-Mischgewebe eine auf den jeweiligen Heizbedarf verschiedener Stellen des Blatts abgestimmte Flechtdichte aufweist.Optionally, it is provided that the carbon fiber / fiberglass blended fabric has a density matched to the respective heating requirement of different locations of the sheet.
Optional ist vorgesehen, dass die Elektrodenbaugruppe mit der längsgerichteten Kohlenstofffasergruppe verbunden ist, wobei an beiden Enden der quergerichteten Kohlenstofffasergruppe ausgehend von den Glasfaserbündeln ein Verschlussrand geflochten wird.Optionally, it is provided that the electrode assembly is connected to the longitudinal carbon fiber group, wherein a closure edge is braided at both ends of the transverse carbon fiber group starting from the glass fiber bundles.
Optional ist vorgesehen, dass das Kohlenstofffaser/Glasfaser-Mischgewebe eine Dicke von kleiner als 1 mm hat, wobei die Flechtmaschen des Kohlenstofffaser/Glasfaser-Mischgewebes rechteckige oder quadratische Maschen mit einer Länge von 7-23 mm umfassen.Optionally, it is contemplated that the carbon fiber / glass fiber blended fabric has a thickness of less than 1 mm, wherein the braided meshes of the carbon fiber / glass blended fabric comprise rectangular or square meshes of 7-23 mm in length.
Optional ist vorgesehen, dass die Glasfaserbündel die Freiräume zwischen der längsgerichteten Kohlenstofffasergruppe und der quergerichteten Kohlenstofffasergruppe ausfüllen.Optionally, it is provided that the glass fiber bundles fill the spaces between the longitudinal carbon fiber group and the transverse carbon fiber group.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Windkraftanlage gelöst, die ein Blatt umfasst, an dem die oben beschriebene Blattenteisungsvorrichtung angebracht ist.According to another aspect of the invention, the object is achieved by a wind turbine comprising a blade to which the above-described sheet deicing device is attached.
Die Erfindung bietet folgende vorteilhafte Wirkungen:
- 1) Die längsgerichtete Kohlenstofffasergruppe und die quergerichtete Kohlenstofffasergruppe sind in senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen miteinander verflochten, wobei Glasfaserbündel als Isolierstoff zum Einsatz kommen, um Fehler wie Fadenverschiebungen zwischen benachbarten Kohlenstofffaserbündeln und dadurch herbeigführte Kurzschlüsse zu vermeiden;
- 2) Durch das Ausfüllen der Freiräume zwischen den Kohlenstofffaserbündeln mit Glasfaserbündeln wird einerseits ein elektrisches Heizelement ohne Leerstellen erzeugt und andererseits eine Positionierung der Kohlenstofffaserbündel erreicht, wodurch die Kohlenstofffaserbündel während einer vakuumunterstützten Harzinfusion gegen Verlagerung geschützt werden und zugleich eine Ebenheit der Oberfläche des Blatts sichergestellt wird;
- 3) Die längsverlaufenden Kohlenstofffaserbündel und die querverlaufenden Kohlenstofffaserbündel sind miteinander zu Maschen verflochten, so dass auch beim Vorhandensein einer Bruchstelle in einem der Kohlenstofffaserbündel die Heizwirkung aufrechterhalten wird;
- 4) Das Blatt lässt sich in Abhängigkeit von seiner Vereisung von Stelle zu Stelle unterschiedlich erwärmen, um eine ausreichende Enteisung zu erreichen und eine elektrische Energieverschwendung zu vermeiden;
- 5) Die Elektrodenbaugruppe ist einfach und schnell montierbar, was die Montage der Blattenteisungsvorrichtung erleichtert;
- 6) Das elektrische Heizelement kann nach dem Leistungsbedarf des jeweiligen Schleifrings verschiedener Windkraftanlagenmodelle jeweils in entsprechender Größe oder Flechtdichte hergestellt werden.
- 1) The longitudinal carbon fiber group and the transverse carbon fiber group are intertwined with each other in mutually perpendicular directions using glass fiber bundles as insulating material to avoid defects such as yarn displacements between adjacent carbon fiber bundles and short circuits caused thereby;
- 2) By filling the spaces between the carbon fiber bundles with glass fiber bundles, on the one hand an electric heating element without voids is created and on the other hand positioning of the carbon fiber bundles is achieved, thereby protecting the carbon fiber bundles against displacement during vacuum assisted resin infusion while ensuring flatness of the surface of the sheet;
- 3) The longitudinal carbon fiber bundles and the transverse carbon fiber bundles are intertwined into meshes so that even if there is a break in one of the carbon fiber bundles, the heating effect is maintained;
- 4) The sheet may be heated differently from location to location depending on its icing to achieve adequate deicing and to avoid electrical waste of energy;
- 5) The electrode assembly is simple and quick to install, which facilitates assembly of the sheet deicing device;
- 6) The electrical heating element can be made according to the power requirements of the respective slip ring of various wind turbine models each in the appropriate size or braiding.
Figurenlistelist of figures
Es zeigen
-
1 in schematischer Darstellung ein elektrisches Heizelement einer Blattenteisungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
2 bis7 einen Herstellungsablauf der Blattenteisungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
1 a schematic representation of an electrical heating element of a Blattenteisungsvorrichtung according to an embodiment of the invention, -
2 to7 a manufacturing process of the Blattenteisungsvorrichtung according to the embodiment of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kohlenstofffaser/Glasfaser-MischgewebeCarbon fiber / glass fiber blended fabric
- 22
- Elektrodenbaugruppeelectrode assembly
- 1111
- Längsgerichtete KohlenstofffasergruppeLongitudinal carbon fiber group
- 1212
- Quergerichtete KohlenstofffasergruppeTransverse carbon fiber group
- 1313
- Glasfaserbündelglass fiber bundle
- 2121
- Metallhülsemetal sleeve
- 2222
- Leiterladder
- 2323
- Isolierhülseinsulating sleeve
- 2424
- Leitblechbaffle
Konkrete AusführungsformenConcrete embodiments
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher auf die konkreten Ausführungsbeispiele der Erfindung eingegangen.For a better understanding of the invention will be discussed in more detail below with reference to the accompanying drawings to the specific embodiments of the invention.
Aus
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Blattenteisungsvorrichtung vorgeschlagen, die in der Regel an derjenigen Stelle eines Blatts, an der eine Eisbildung oder eine Schneeanhäufung zu erwarten ist, anbringbar ist. So kann die Blattenteisungsvorrichtung beispielsweise innerhalb eines Blatts voreingebettet oder von außen an der Oberfläche eines Blatts angehängt sein, um Eis bzw. Schnee entfernen zu können und somit die normale Generatorleistung der Windkraftanlage wiederzuerlangen.According to the embodiment of the invention, a sheet deicing device is proposed, which is generally attachable to the location of a sheet at which ice formation or snow accumulation is to be expected. For example, the sheet deicing device may be pre-embedded within a sheet or externally attached to the surface of a sheet to remove ice or snow and thus recover the normal generator power of the wind turbine.
Die Blattenteisungsvorrichtung umfasst ein elektrisches Heizelement, das an einem Blatt angeordnet ist und zwei Gruppen von Kohlenstofffaserbündeln, hier nämlich eine längsgerichtete Kohlenstofffasergruppe
Zusätzlich hierzu umfasst die Blattenteisungsvorrichtung eine Elektrodenbaugruppe
Wie sich aus
Stattdessen ist auch denkbar, dass an beiden Enden der quergerichteten Kohlenstofffasergruppe
Im normalen Heizbetrieb der Blattenteisungsvorrichtung wird jedes Kohlenstofffaserbündel in der längsgerichteten Kohlenstofffasergruppe
In diesem Sinne kann die elektrische Heizeinheit auch im Störfall, wie etwa beim Vorhandensein einer Bruchstelle, eine fortlaufende Enteisung gewährleisten und sogar die Erwärmung der Umgebung der Bruchstelle unterstützen.In this sense, even in the event of a fault, such as in the presence of a break, the electric heating unit can ensure continuous defrosting and even assist in heating the environment of the breakage point.
In der Regel kann das Kohlenstofffaser/Glasfaser-Mischgewebe
Da ein Blatt üblicherweise von Stelle zu Stelle unterschiedlich vereist oder mit Schnee überdeckt ist, kann es notwendig sein, unterschiedliche Stellen eines Blatts unterschiedlich zu erhitzen. In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Kohlenstofffaser/Glasfaser-Mischgewebe
Darüber hinaus kann die Heizleistung des elektrischen Heizelements nach dem Leistungsbedarf des jeweiligen Schleifrings verschiedener Windkraftanlagenmodelle eingestellt werden.In addition, the heating power of the electric heating element can be adjusted according to the power requirement of the respective slip ring of various wind turbine models.
Nachstehend wird auf
Zunächst werden Kohlenstofffaserbündel und Glasfaserbündel nach den jeweiligen Konstruktionsangaben und -größen unter Erzeugung eines Verschlussrands miteinander verflochten und dann zu einem Halbzeug geschnitten. Im Anschluss daran wird an beiden Enden jedes der längsverlaufenden Kohlenstofffaserbündel in der längsgerichteten Kohlenstofffasergruppe jeweils eine spezielle Metallhülse 21 aufgesetzt und an beiden Enden jedes der sich in Längenrichtung erstreckenden Kohlenstofffaserbündel jeweils ein Leiter
Danach kann die Verbindungsstelle zwischen dem Kohlenstofffaserbündel und dem Leiter
Schließlich lässt sich das Leitblech
In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es sich bei dem Leitblech
Bei der vorgeschlagenen Blattenteisungsvorrichtung sind die längsgerichtete Kohlenstofffasergruppe und die quergerichtete Kohlenstofffasergruppe in Längs- und Querrichtung miteinander verflochten, wobei Glasfaserbündel als Isolierstoff zum Einsatz kommen, um Fehler wie Fadenverschiebungen zwischen benachbarten Kohlenstofffaserbündeln und dadurch herbeigführte Kurzschlüsse zu vermeiden. Durch das Ausfüllen der Freiräume zwischen den Kohlenstofffaserbündeln mit Glasfaserbündeln wird einerseits ein elektrisches Heizelement ohne Leerstellen erzeugt und andererseits eine Positionierung der Kohlenstofffaserbündel erreicht, wodurch die Kohlenstofffaserbündel während einer vakuumunterstützten Harzinfusion gegen Verlagerung geschützt werden und zugleich eine Ebenheit der Oberfläche des Blatts sichergestellt wird. Die längsverlaufenden Kohlenstofffaserbündel und die querverlaufenden Kohlenstofffaserbündel erstrecken sich jeweils in Längs- bzw. Querrichtung und kreuen sich dabei, so dass auch beim Vorhandensein einer Bruchstelle in einem der Kohlenstofffaserbündel die Heizwirkung aufrechterhalten wird. Dabei kann das Blatt in Abhängigkeit von dessen Vereisung von Stelle zu Stelle unterschiedlich erwärmt werden, um eine ausreichende Enteisung zu erreichen und eine elektrische Energieverschwendung zu vermeiden.In the proposed sheet deicing apparatus, the longitudinal carbon fiber group and the transverse carbon fiber group are longitudinally and transversely interlaced using glass fiber bundles as insulating material to avoid defects such as yarn displacements between adjacent carbon fiber bundles and short circuits caused thereby. By filling the spaces between the carbon fiber bundles with glass fiber bundles, on the one hand an electrical heating element without voids is generated and on the other hand positioning of the carbon fiber bundles is achieved, thereby protecting the carbon fiber bundles from displacement during vacuum-assisted resin infusion while ensuring flatness of the surface of the sheet. The longitudinal carbon fiber bundles and the transverse carbon fiber bundles each extend in the longitudinal or transverse direction and shriek thereby, so that even in the presence of a break in one of the carbon fiber bundles, the heating effect is maintained. In this case, the sheet can be heated differently depending on the icing from place to place in order to achieve adequate deicing and avoid electrical energy waste.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Windkraftanlage bereitgestellt, an deren Blatt die oben beschriebene Blattenteisungsvorrichtung angebracht sein kann.According to a further exemplary embodiment of the invention, a wind power plant is provided on whose blade the above-described leaf defroster device can be attached.
Es wurden Versuche an einem Enteiser-Prototyp für eine 2,0MW Windkraftanlage vorgenommen, wobei das elektrische Heizelement der Blattenteisungsvorrichtung eine Leistungsdichte von 386 W/m2 hat. Bei einer Umgebungstemperatur von weniger als 0°C wurde eine Vereisung des Blatts des Windkraftanlage-Prototyps beobachtet. Nach dem Einschalten der Blattenteisungsvorrichtung konnte die Windkraftanlage im Wesentlichen normal betrieben werden, d.h. die Vereisung führte nicht zum Stillstand der Windkraftanlage. Hingegen bewirkte die Vereisung bei einer Anlage, die nicht enteist wurde, starke Leistungsverluste, was zum Stillstand der Anlage führte. Aus einem Vergleich der Leistung und des Energieertrags zwischen der mittels der erfindungsgemäßen Blattenteisungsvorrichtung enteisten Anlage und einer gewöhnlichen vereisten Anlage ergibt sich, dass in dieser Vereisungsperiode die enteiste Anlage um annähernd 40000 KWh mehr elektrische Energie als die nicht enteiste Anlage erzeugte.Attempts have been made on a de-icer prototype for a 2.0MW wind turbine with the electrical heating element of the leaf deicing apparatus having a power density of 386 W / m 2 . At an ambient temperature of less than 0 ° C, icing of the blade of the wind turbine prototype was observed. After switching on the Blattenteisungsvorrichtung the wind turbine could be operated substantially normal, ie the icing did not stop the wind turbine. On the other hand, icing in a non-de-icing facility resulted in large power losses, causing the plant to come to a standstill. From a comparison of the power and the energy yield between the de-icing by means of the sheet deicing apparatus according to the invention and a standard iced system shows that in this icing period the de-entailment system generated by approximately 40,000 kWh more electrical energy than the non-deiced system.
Bisher wurden konkrete Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben. Den Fachleuten auf diesem Gegiet wird klar sein, dass im Rahmen der durch die Ansprüche und gleichwertige Gegenstände definierten Prinzipien und Grundideen der Erfindung Abänderungen und Vervollkommnungen der hierbei dargestellten Ausführungsbeispiele möglich sind, welche ebenfalls in den Schutzumfang der Erfindung fallen.So far, specific embodiments of the invention have been described in detail. It will be apparent to those skilled in the art that, within the scope of the principles and principles of the invention as defined by the claims and equivalents, variations and improvements of the embodiments illustrated herein may be made which are also within the scope of the invention.
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