DE29623937U1

DE29623937U1 - Wind turbine

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Publication number: DE29623937U1
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Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1996-12-18
Publication date: 2000-09-21
Anticipated expiration: 2006-12-19

Description

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BESCHREIBUNGDESCRIPTION

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.The invention relates to a wind turbine with the features of the preamble of claim 1.

Windkraftanlagen können einerseits dazu ausgelegt sein, Strom zu erzeugen (wie bei einer erfindungsgemäßen Windkraftahlage), und andererseits dazu dienen, die Energieform direkt in mechanische Energie umzusetzen (wie beispielsweise bei Windpumpsystemen). Stromerzeugende Windkraftanlagen weisen folgende Komponenten auf. einen Turm (oder Mast) und eine Gondel, die meist als Maschinenträger für die Maschinen eines sogenannten Antriebsstranges dient. Der je nach Auslegung der Windkraftanlage in seiner Höhe variierende Turm kann aus konischen Rundstahlelementen oder aus Betonringmodulen aufgebaut sein. Vor der Gondel befindet sich ein Rotor mit seiner Nabe. Der in der Gondel geschützt liegende Antriebsstrang umfaßt neben einer Rotorwelle mit Lagerung bei den meisten bekannten Anlagen Hydraulikaggregate für die Rotorblattverstellung, Bremse(n), eine Generatoreinheit, - bei Windkraftanlage mit Getriebe - eine Getriebeeinheit gegebenenfalls mit Kupplungen, Sensoren zur Erfassung von Parametern für die Betriebsführung der Windkraftanlage sowie eine Steuerungselektronik zur Funktions- und Betriebsüberwachung. Die Anordnung und Auslegung dieser Komponenten ist entscheidend für die Effizienz der Windkraftanlage und damit auch entscheidend für deren Wirtschaftlichkeit.Wind turbines can be designed to generate electricity (as in the case of a wind turbine according to the invention) and can also be used to convert the form of energy directly into mechanical energy (as in wind pump systems, for example). Wind turbines that generate electricity have the following components: a tower (or mast) and a nacelle, which usually serves as a machine support for the machines of a so-called drive train. The tower, which varies in height depending on the design of the wind turbine, can be made of conical round steel elements or concrete ring modules. In front of the nacelle there is a rotor with its hub. The drive train, which is protected in the nacelle, includes a rotor shaft with bearings in most known systems, hydraulic units for adjusting the rotor blades, brake(s), a generator unit, - in the case of wind turbines with gearboxes - a gearbox unit, possibly with clutches, sensors for recording parameters for operating the wind turbine, and control electronics for monitoring function and operation. The arrangement and design of these components is crucial for the efficiency of the wind turbine and thus also crucial for its economic viability.

Die verschiedenen Bauweisen von Windkraftanlagen nach dem Stand der Technik lassen sich in Anlagen mit Getriebe und getriebefreie Anlagen klassifizieren. Letztere weisen meist einen (permanentmagneterregten oder über einen Erregerstromkreis erregten) Ringgenerator auf und zeichnen sich durch den Vorteil eines geringeren Gewichtes und Volumens aus.The various designs of state-of-the-art wind turbines can be classified into systems with gearboxes and gearless systems. The latter usually have a ring generator (excited by a permanent magnet or via an excitation circuit) and are characterized by the advantage of lower weight and volume.

Bei bekannten horizontalachsigen Windkraftanlagen der eingangs genannten Art besteht die Generatoreinheit - wie in Figur 1 schematisch dargestellt - aus einem Generator. Dieser ist meist luvseitig vom Turm angeordnet. Dadurch wird die Betriebsführung der Windkraftanlage aus konstruktionstechnischenIn known horizontal-axis wind turbines of the type mentioned above, the generator unit consists of a generator, as shown schematically in Figure 1. This is usually arranged on the windward side of the tower. This makes the operation of the wind turbine easier for structural reasons.

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Gründen beschränkt und eine mögliche Ertragssteigerung durch variabler und besser angepaßte Anlagen vermieden.reasons and a possible increase in yield through more variable and better adapted investments was avoided.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Bauweise einer Windkraftanlage zu vereinfachen und deren Betriebsführung variabler zu gestalten, um dadurch eine Ertragsoptimierung zu erzielen.The object of the invention is therefore to simplify the design of a wind turbine and to make its operation more variable in order to achieve yield optimization.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Windkraftanlage mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by a wind turbine having the features of claim 1.

Durch die erfindungsgemäße Lösung entsteht der wesentliche Vorteil, daß mit ein und demselben Generatormodul Windkraftanlagen mit unterschiedlichen Leistungscharakteristiken bestückt werden können. Dadurch sinken die Produktionskosten des Gesamtsystems. Mit der erfindungsgemäßen Lösung sinken die Kosten auch dadurch, daß - bedingt durch die modulare Bauweise die verschiedenen Komponenten der Anlage nicht nur in ihrem Nennpunkt, sondern vermehrt und wesentlich variabler auch im Teillastbereich gefahren und damit bessere Ertragswerte für das Gesamtsystem erzielt werden können.The solution according to the invention has the significant advantage that wind turbines with different performance characteristics can be equipped with one and the same generator module. This reduces the production costs of the entire system. The solution according to the invention also reduces costs because - due to the modular design - the various components of the system can be operated not only at their nominal point, but also increasingly and much more variably in the partial load range, thus achieving better yield values for the entire system.

Ein weiterer wichtiger Vorteil liegt darin, daß neben den Montage- auch die Reparatur- und Wartungsarbeiten leichter, schneller und damit kostengünstiger ausgeführt werden können. Die einzelnen Module haben ein geringeres Gewicht als ein Gesamtgenerator nach dem Stand der Technik. Dadurch sind beispielsweise kleinere, günstigere Kräne einsetzbar. Gerade in unwegsameren Gelände und in windintensiven Regionen - z.B. in Entwicklungsländern -, wo die Logistik Probleme machen kann, spielt dies eine wichtige Rolle in der Praxis.Another important advantage is that, in addition to assembly, repair and maintenance work can also be carried out more easily, more quickly and therefore more cost-effectively. The individual modules are lighter than a complete generator based on the state of the art. This means that smaller, cheaper cranes can be used, for example. This plays an important role in practice, particularly in difficult terrain and in windy regions - e.g. in developing countries - where logistics can cause problems.

Bei der Genehmigung von Windkraftanlagen ist die Statik des Systems, die Standfestigkeit, ein entscheidendes Kriterium. Für die Untersuchung der Dynamik des Systems ist das (unerwünschte) Schwingungsverhalten der Gondel, des Turms und der kräfteübertragenden Bauteile ausschlaggebend. Je kompakter daher das System, insbesondere die Gondel, aufgebaut ist, desto günstiger wirkt sich das auf die statischen und dynamischen Verhältnisse der Windkraftanlage aus. Mit der erfindungsgemäßen Möglichkeit der wahlweiseWhen approving wind turbines, the statics of the system, the stability, is a decisive criterion. The (undesirable) vibration behavior of the nacelle, the tower and the force-transmitting components is crucial for examining the dynamics of the system. The more compact the system, especially the nacelle, is, the more favorable the effect on the static and dynamic conditions of the wind turbine. With the inventive option of optionally

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luv- und/oder leeseitigen Anordnung der Generatormodule von der Turmachse kann die Auslegung der Anlage wesentlich besser an aktuelle statische Anforderungen, die sich z.B. aus dem Schwingungsverhalten des Gesamtsystems ergeben, angepaßt werden.By arranging the generator modules on the windward and/or leeward side of the tower axis, the design of the system can be adapted much better to current static requirements, which result, for example, from the vibration behavior of the overall system.

Weiterhin fließen bei der Ertragsoptimierung einer Windkraftanlage auch aerodynamische Aspekte, insbesondere der Gondel, mit ein. Letztere ist durch die modulare Bauweise der einen wesentlichen Prozentsatz des Volumens der Gondel einnehmenden Generatoreinheit somit optimal an aerodynamische wie auch statische Anforderungen anpaßbar.Furthermore, aerodynamic aspects, especially the nacelle, are also taken into account when optimizing the yield of a wind turbine. The latter can be optimally adapted to aerodynamic and static requirements thanks to the modular design of the generator unit, which takes up a significant percentage of the nacelle's volume.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung unterscheiden sich die Generatormodule in ihrer Abgabeleistung. Vorteilhafterweise kann damit aktuellen Umwelt- und Windverhältnissen verbessert Rechnung getragen werden, indem statistisch ermittelte, am häufigsten vorherrschende Windgeschwindigkeiten durch entsprechende, genau dafür ausgelegte Generatormodule berücksichtigt werden können. Diese können dann einzeln aufgeschaltet werden und gerade ein bestimmtes Windverhältnis abdecken, das statistisch häufiger auftritt.In an alternative embodiment of the invention, the generator modules differ in their output power. Advantageously, this makes it possible to better take current environmental and wind conditions into account by taking statistically determined, most frequently prevailing wind speeds into account using appropriate generator modules designed specifically for this purpose. These can then be switched on individually and cover a specific wind condition that statistically occurs more frequently.

Ein wesentlicher Vorteil gegenüber nichtmodularen Systemen nach dem Stand der Technik liegt darin, daß die Generatormodule stufenweise aufschaltbar sind. Dadurch wird die Variabilität der Betriebsführung der Windkraftanlage erhöht und damit auch deren Effizienz.A significant advantage over non-modular systems based on the state of the art is that the generator modules can be switched on in stages. This increases the variability of the operation of the wind turbine and thus also its efficiency.

Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung, und zwar zeigen:The drawings illustrate embodiments of the invention, namely:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer horizontalachsigen, getriebefreien Windkraftanlage nach dem Stand der Technik,Fig. 1 is a schematic representation of a horizontal-axis, gearless wind turbine according to the state of the art,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer horizontalachsigen, getriebefreien erfindungsgemäßen Windkraftanlage mit zwei Generator-modulen,Fig. 2 is a schematic representation of a horizontal-axis, gearless wind turbine according to the invention with two generator modules,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer horizontalachsigen, getriebefreien erfindungsgemäßen Wind kraftanlage mit drei Generator-modulen undFig. 3 is a schematic representation of a horizontal-axis, gearless wind turbine according to the invention with three generator modules and

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer horizontalachsigen, getriebefreien erfindungsgemäßen Windkraftanlage mit sieben Generator-modulen.Fig. 4 is a schematic representation of a horizontal-axis, gearless wind turbine according to the invention with seven generator modules.

Wie Fig. 1 zeigt, weist eine Windkraftanlage 10 nach dem Stand der Technik eine Generatoreinheit auf, die meist in der Nähe der Längsachse des Turmes 14 - hier luvseitig - in der Gondel 16 auf der Antriebswelle 18 angeordnet ist. Dabei besteht die Generatoreinheit aus einem Generatormodul 20. Das Generatormodul 20 ist als scheibenförmiger Ringgenerator ausgebildet. Für Windkraftanlagen nach dem Stand der Technik mit unterschiedlichen Leistungsanforderungen sind also auch unterschiedlich dimensionierte Generatoreinheiten notwendig. Das führt nachteiligerweise wiederrum zu zusätzlichen Erfordernissen bei der Fertigung, beim Transport und bei der Montage (z.B. Kräne).As shown in Fig. 1, a wind turbine 10 according to the state of the art has a generator unit, which is usually arranged near the longitudinal axis of the tower 14 - here on the windward side - in the nacelle 16 on the drive shaft 18. The generator unit consists of a generator module 20. The generator module 20 is designed as a disk-shaped ring generator. For wind turbines according to the state of the art with different performance requirements, differently dimensioned generator units are therefore also necessary. This in turn disadvantageously leads to additional requirements in production, transport and assembly (e.g. cranes).

Die Gondel 16 dient als Träger für die Maschinen des Antriebsstranges 26 und ist vorzugsweise eine Gußkonstruktion, die gegenüber der Umwelt schallisoliert ist, so daß eine Geräuschdämmung der Maschinen, insbesondere des Getriebes bei Windkraftanlagen mit Getriebe, erreicht wird.The nacelle 16 serves as a support for the machines of the drive train 26 and is preferably a cast construction which is soundproofed from the environment, so that noise insulation of the machines, in particular of the gearbox in wind turbines with gearboxes, is achieved.

Die Höhe des Turms 14 ergibt sich aus der gewünschten Nabenhöhe des Rotors 22 und diese aus dem gewünschten Durchmesser des Rotors 22 je nach gewünschter Leistung der Windkraftanlage 10 und dem standortspezifischen Windangebot (Windprofil). Die Höhe des Turmes 14 kann somit zwischen wenigen Metern und ca. 100 Metern schwanken.The height of the tower 14 is determined from the desired hub height of the rotor 22 and this from the desired diameter of the rotor 22 depending on the desired output of the wind turbine 10 and the location-specific wind supply (wind profile). The height of the tower 14 can therefore vary between a few meters and approximately 100 meters.

Die erfindungsgemäßen Windkraftanlagen 10 in den Zeichnungen 2 mit 4 unterscheiden sich - je nach Größe der Windkraftanlage 10 - in der Anzahl der Generatormodule 20 und damit in der Abgabeleistung der Windkraftanlage 10. Die folgenden Abschnitte der detaillierten Figurenbeschreibung beziehen sich daher zusammenfassend auf eine Windkraftanlage 10 des erfindungsgemäßen Typs, unabhängig von der Anzahl der Generatormodule 20.The wind turbines 10 according to the invention in the drawings 2 to 4 differ - depending on the size of the wind turbine 10 - in the number of generator modules 20 and thus in the output power of the wind turbine 10. The following sections of the detailed description of the figures therefore refer in summary to a wind turbine 10 of the type according to the invention, regardless of the number of generator modules 20.

Die Betriebsführung der Windkraftanlage 10 ist abhängig von mehreren Parametern, die teilweise über Sensoren erfaßt werden: wie die Drehzahl, die Windgeschwindigkeit, die Leistung der Generatormodule 20, der Temperatur der Generatormodule 20, Schwingungsverhalten des Systems, Parameter von hydraulischen Komponenten der Windkraftanlage 10 (wie Öldruck und Temperatur) und die aktuelle Stellung der Rotorblätter 24 im Wind bei pitchgeregelten Windkraftanlagen. Die Verstellmöglichkeit der Rotorblätter 24 (bei pitchgeregelten Windkraftanlagen 10) ermöglicht unterschiedliche Anströmverhältnisse; dadurch kann die Leistungsabgabe des Rotors 22 eingestellt werden, z.B. so, daß diese ab Erreichen der Nennleistung konstant ist.The operation of the wind turbine 10 depends on several parameters, some of which are recorded by sensors: such as the rotational speed, the wind speed, the power of the generator modules 20, the temperature of the generator modules 20, the vibration behavior of the system, parameters of hydraulic components of the wind turbine 10 (such as oil pressure and temperature) and the current position of the rotor blades 24 in the wind in pitch-controlled wind turbines. The ability to adjust the rotor blades 24 (in pitch-controlled wind turbines 10) enables different flow conditions; this allows the power output of the rotor 22 to be adjusted, e.g. so that it is constant once the nominal power is reached.

Die Betriebsführung der Windkraftanlage 10 wird durch eine Steuereinheit 30 gesteuert. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinheit 30 flexibel an wechselnde Anforderungen seitens der Betriebsführung der Windkraftanlage 10 anpaßbar. Alle erforderlichen Parameter für die Steuerung können über Sensoren automatisch erfaßt und berechnet werden oder sind wahlweise von einem Betreiber der Windkraftanlage 10 bestimmbar und in die Steuereinheit 30 eingebbar, insbesondere die Anzahl, Art und Reihenfolge der Zuschaltung der einzelnen Generatormodule 20. Je nach Betriebsstunden der einzelnen Generatormodule 20 und deren Abnutzung können im Einzelfall bestimmte Generatormodule 20 präferiert oder zurückgestellt werden.The operation of the wind turbine 10 is controlled by a control unit 30. In an advantageous embodiment, the control unit 30 can be flexibly adapted to changing requirements on the part of the operation of the wind turbine 10. All necessary parameters for the control can be automatically recorded and calculated via sensors or can optionally be determined by an operator of the wind turbine 10 and entered into the control unit 30, in particular the number, type and order of connection of the individual generator modules 20. Depending on the operating hours of the individual generator modules 20 and their wear, certain generator modules 20 can be preferred or deferred in individual cases.

Eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Windkraftanlage 10 ist eine modulare Windkraftanlage mit sog. "Stall-Steuerung", bei der die Leistungsbegrenzung durch den Strömungsabriß an den nicht verstellbaren Flügeln des Rotors 22 erfolgt.An alternative embodiment of the wind turbine 10 according to the invention is a modular wind turbine with so-called "stall control", in which the power limitation is achieved by the flow separation on the non-adjustable blades of the rotor 22.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Generatormodule 20 - je nach Programmierung der Steuereinheit 30 - alle gleichzeitig oder getrennt voneinander über einen oder mehrere Frequenzumrichter netzzuschaltbar. Sind die Generatormodule 20 baugleich und werden simultan dem Netz zugeschaltet, so verteilt sich die Last symmetrisch, was sich positiv auf die Gleichverteilüng der Lebensdauer der Generatormodule 20 auswirkt. Vorteilhafterweise steigt auch die Effizienz der Wind kraftanlage 10 durchIn the preferred embodiment of the invention, the generator modules 20 - depending on the programming of the control unit 30 - can all be connected to the grid simultaneously or separately from one another via one or more frequency converters. If the generator modules 20 are of the same construction and are connected to the grid simultaneously, the load is distributed symmetrically, which has a positive effect on the even distribution of the service life of the generator modules 20. The efficiency of the wind turbine 10 also advantageously increases through

Verwendung mehrerer Generatormodule 20 mit geringerer Leistung, da solche "kleineren" Generatormodule 20 eher im Nennbereich gefahren und voll ausgelastet werden und somit bessere Wirkungsgrade erzielen.Use of several generator modules 20 with lower power, since such "smaller" generator modules 20 are more likely to be operated in the nominal range and fully utilized and thus achieve better efficiencies.

In dieser Ausführungsform der Erfindung sind die Generatormodule 20 scheibenförmige Ringgeneratoren, die koaxial auf der Antriebswelle 18 angeordnet sind. Daraus ergibt sich ein übersichtlicher, einfacher Aufbau, der Wartungs- und Reparaturarbeiten erleichtert. Sehr vorteilhaft wirkt sich dieses vor allem auf Transport und Montagearbeiten der Windkraftanlage 10 aus, da jedes Generatormodul 20 einzeln transportiert und auf die Antriebswelle "gesteckt" werden kann. Somit treten kleinere Generatorabmessungen und massen für den Transport und die Montage auf, was die Logistik deutlich vereinfacht und wesentlich kleinere Kräne erforderlich macht, als wenn nur ein voluminöser und schwerer Generator wie in Windkraftanlagen nach dem Stand der Technik eingesetzt wird.In this embodiment of the invention, the generator modules 20 are disk-shaped ring generators that are arranged coaxially on the drive shaft 18. This results in a clear, simple structure that facilitates maintenance and repair work. This is particularly advantageous for transport and assembly work on the wind turbine 10, since each generator module 20 can be transported individually and "plugged" onto the drive shaft. This results in smaller generator dimensions and masses for transport and assembly, which significantly simplifies logistics and requires much smaller cranes than if only one bulky and heavy generator is used, as in wind turbines according to the state of the art.

In einer alternativen Ausführungsform sind die Generatormodule 20 voneinander beabstandet auf der Antriebswelle 18 angeordnet. Dies erhöht die axiale Länge der Gondel 16 nur minimal, ermöglicht aber, daß die einzelnen Generatormodule 20 eine verbesserte Wärmeabführmöglichkeit haben und desweiteren leichter gewartet werden können. Abhängig von der Anordnung der Komponenten des Antriebsstranges 26 wird ein Hauptlager 28 für die Antriebswelle 18 innerhalb der Gondel 16 angeordnet.In an alternative embodiment, the generator modules 20 are arranged at a distance from one another on the drive shaft 18. This increases the axial length of the nacelle 16 only minimally, but allows the individual generator modules 20 to have an improved heat dissipation option and can also be serviced more easily. Depending on the arrangement of the components of the drive train 26, a main bearing 28 for the drive shaft 18 is arranged within the nacelle 16.

Durch die Erhöhung der Anzahl der Generatormodule 20 auf mehr als zwei entstehen wesentlich bessere Auslasungsmöglichkeiten der Windkraftanlage 10 als beim Stand der Technik. Weiterhin erhöht sich der Wirkungsgrad der gesamten Wind kraftanlage 10 dadurch, daß kleinere Generatormodule 20 genauer gefertigt werden können (Luftspalttoleranz, Lagertoleranzen, Unwucht etc.).By increasing the number of generator modules 20 to more than two, the utilization options for the wind turbine 10 are significantly better than with the prior art. Furthermore, the efficiency of the entire wind turbine 10 is increased because smaller generator modules 20 can be manufactured more precisely (air gap tolerance, bearing tolerances, imbalance, etc.).

Durch eine stufenweise, sukzessive Aufschaltung einzelner Generatormodule 20 wird eine optimale Anpassung der Windkraftanlage 10 an häufiger wechselnde und/oder unterschiedlich hohe Wind-geschwindigkeiten erreicht. Die Steuereinheit 30 ist dabei vorzugsweise so ausgelegt, daß dieBy gradually and successively connecting individual generator modules 20, the wind turbine 10 is optimally adapted to frequently changing and/or varying wind speeds. The control unit 30 is preferably designed so that the

Generatormodule 20, die nicht am Netz sind, frei mit drehen und vorteilhafterweise als mechanische Dämfpung bei stark wechselnden Windgeschwindigkeiten und damit starken Leistungs-schwankungen der Generatormodule 20 wirken. Weiterhin entsteht der Vorteil, daß die Variabilität der Betriebsführung durch eine vermehrte Anzahl von Möglichkeiten erhöht wird und somit auch eine erhöhte Gleichmäßigkeit der Energieerzeugung (Stromeinspeisung) durch eine differenziertere Anpassung der Windkraftanlage 10 erzielbar ist.Generator modules 20 that are not connected to the grid rotate freely and advantageously act as mechanical damping in the event of strongly changing wind speeds and thus strong fluctuations in the performance of the generator modules 20. A further advantage is that the variability of the operational management is increased by an increased number of options and thus an increased uniformity of energy generation (power feed-in) can be achieved by a more differentiated adjustment of the wind turbine 10.

Weitere vorteilhafte alternative Ausgestaltungen der Erfindung entstehen durch die unterschiedlichen Anordnungsmöglichkeiten der Generatormodule 20 auf der Antriebswelle 18 . Eine Möglichkeit liegt darin, die Generatormodule 20 nur leeseitig anzuordnen (nicht gezeigt) und das Gewicht der Generatormodule 20 gleichzeitig als Gegengewicht zum Gewicht der sich luvseitig vom Turm befindlichen Maschinenteile (z.B. Rotor) auszunützen, um so eine statisch balancierte Windkraftanlage 10 bereitzustellen. Eine alternative Ausgestaltung liegt darin, die Generatormodule 20 - je nach konstruktionstechnischen Erfordernissen und dem gewünschten Betreiben der Windkraftanlage 10 sowohl luv- als auch leeseitig von der Längsachse des Turms 14 anzuordnen. Daraus entspringen die weiteren Vorteile, daß eine balanciertere Konstruktion der Anlage, insbesondere der Gondel 16, ermöglicht wird und die Masse der Generatormodule 20 gleichzeitig als Gegenmasse zu anderen Maschinen des Antriebsstranges 26, etwa zum Rotor 22, fungiert, um den Gondelschwerpunkt zur Turmmittellängsachse hin zu verschieben. Durch die modulare Bauweise kann die erfindungsgemäße Windkraftanlage 10 - wie eben dargestellt - ohne zusätzliche Gegengewichte, die an sich keine Funktion für die Windkraftanlage haben und nur dem statischen Ausgleich dienen, leichter eine Balance zwischen den statischen (Eigengewicht von Maschinen und Gondel etc.) und quasistatischen (Luftkräfte aus dem im Mittel wehendem Wind, Fliehkräfte, etc.) Kräften finden bei einer variableren' Anordnung der Module des Antriebsstranges 26.Further advantageous alternative embodiments of the invention arise from the different arrangement options for the generator modules 20 on the drive shaft 18. One possibility is to arrange the generator modules 20 only on the leeward side (not shown) and to simultaneously use the weight of the generator modules 20 as a counterweight to the weight of the machine parts located on the windward side of the tower (e.g. rotor), in order to provide a statically balanced wind turbine 10. An alternative embodiment is to arrange the generator modules 20 - depending on the design requirements and the desired operation of the wind turbine 10 - both on the windward and leeward side of the longitudinal axis of the tower 14. This results in the further advantages that a more balanced construction of the system, in particular the nacelle 16, is made possible and the mass of the generator modules 20 simultaneously functions as a counterweight to other machines in the drive train 26, such as the rotor 22, in order to shift the nacelle's center of gravity towards the central longitudinal axis of the tower. Due to the modular design, the wind turbine 10 according to the invention - as just shown - can more easily find a balance between the static (dead weight of machines and nacelle, etc.) and quasi-static (air forces from the average wind, centrifugal forces, etc.) forces with a more variable arrangement of the modules of the drive train 26 without additional counterweights, which in themselves have no function for the wind turbine and only serve to compensate for the statics.

Wie bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Windkraftanlage 10 wird bei einer getriebefreien Anlage die Betriebsfrequenz der Generatormodule 20 durch einen Frequenzumrichter bestimmt. AlternativAs in the previously described embodiments of the wind turbine 10 according to the invention, in a gearless system the operating frequency of the generator modules 20 is determined by a frequency converter. Alternatively

dazu kann/können bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Windkraftanlage 10 mit Getriebe, vorzugsweise ein Getriebe oder mehrere Getriebemodule die Rotordrehzahl auf die Nenndrehzahl der Generatormodule 20 umsetzen. Hier werden Fehleranfälligkeiten der bei getriebefreien Anlagen notwendigen Elektronikbauteile vermieden und auf das mechanische Gebiet des Getriebes verlagert.For this purpose, in an inventive design of a wind turbine 10 with a gearbox, preferably one gearbox or several gearbox modules can convert the rotor speed to the nominal speed of the generator modules 20. Here, susceptibility to errors of the electronic components required in gearbox-free systems is avoided and shifted to the mechanical area of the gearbox.

In den Zeichnungen ist die Antriebswelle 18 jeweils horizontal angeordnet. In einer nicht dargestellten Abwandlung erstreckt sich die Antriebswelle 18 vertikal.In the drawings, the drive shaft 18 is arranged horizontally. In a modification not shown, the drive shaft 18 extends vertically.

Die Windkraftanlage 10 ist nicht notwendigerweise auf eine Antriebswelle 10 beschränkt, sondern kann auch zwei oder mehr Antriebswellen in Horizontal- und/oder Vertikalanordnung aufweisen.The wind turbine 10 is not necessarily limited to one drive shaft 10, but can also have two or more drive shafts in horizontal and/or vertical arrangement.

Claims

1. Wind power plant for generating electricity, comprising a tower ( 14 ), a nacelle ( 16 ), a rotor ( 22 ), at least one drive shaft ( 18 ), a control unit ( 30 ) and a generator unit, characterized in that the generator unit is of modular construction and comprises several generator modules ( 20 ) and that the control unit ( 30 ) enables the selective connection of individual generator modules ( 20 ).

2. Wind power plant according to claim 1, characterized in that the generator modules ( 20 ) are ring generators.

3. Wind power plant according to at least one of the preceding claims, characterized in that the generator modules ( 20 ) are arranged on the windward and leeward sides of the tower ( 14 ).

4. Wind power plant according to at least one of the preceding claims, characterized in that the individual generator modules ( 20 ) differ in their power consumption.

5. Wind power plant according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the individual generator modules ( 20 ) are constructed identically.

6. Wind power plant according to at least one of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 30 ) calculates the connection of certain generator modules ( 20 ) automatically or semi-automatically by means of integrated intelligent electronics.

7. Wind power plant according to claim 6, characterized in that the control unit ( 30 ) calculates the connection according to the following parameters: wind speed, rotational speed, power of the generator module ( 20 ), temperature of the generator module ( 20 ) and further monitoring parameters of the wind power plant ( 10 ).

8. Wind power plant according to at least one of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 30 ) controls the connection of the generator modules ( 20 ) in dependence on one another.

9. Wind turbine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the wind turbine ( 10 ) is constructed without a gear.

10. Wind power plant according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the generator unit consists of generator modules ( 20 ) and the transmission unit consists of associated transmission modules.

11. Wind power plant according to one of claims 1 to 10, characterized in that it has several drive shafts ( 18 ) on each of which generator modules ( 20 ) are mounted.

12. Wind power plant according to one of claims 1 to 11, characterized in that the drive shaft ( 18 ) or drive shafts ( 18 ) are arranged vertically.