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Windkraftanlage mit einem Gleichstromerzeuger nebst zugeordneter Speicherbatterie
Bei Einrichtungen zur selbsttätigen Batterieladung, wie sie beispielsweise für Kraftfahrzeuge,
Flugzeuge oder auch bei Zugbeleuchtungsanlagen gebräuchlich sind, werden die dort
verwendeten Stromerzeuger stets einen großen Drehzahlbereich durchlaufen. Man rüstet
solche Anlagen daher mit einem Spannungsregler aus, der unabhängig von der Drehzahl
eine bestimmte Spannungs-oder Ladekennlinie selbsttätig einstellt.
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Für durch Windkraft zu betreibende Anlagen ist ein Regler mit einer
solchen Charakteristik unvorteilhaft; denn Windkraftanlagen arbeiten nämlich nicht,
wie die vorgenannten Anlagen, auf gleichbleibende Leistung, sondern die Windenergie
steigt mit der Drehzahl bei steigender Windgeschwindigkeit stark an. Aus diesem
Grunde verwendet man bei Windkraftanlagen vorzugsweise Stromerzeuger mit großer
Rückwirkung, vor allem also Gegenschlußmaschinen, -die zum Unterschied von den bei
den eingangs genannten Anlagen verwendeten Generatoren ihre volle Leistung erst
bei Höchstdrehzahl erreichen. Die letztgenannten Maschinen sind aber sehr spannungsempfindlich;
insbesondere dann, wenn die Spannung nicht durch die zugeordnete Batterie gehalten
wird, besteht die Gefahr, daß die Spannung unzulässig hoch ansteigt. Hiermit ist
vornehmlich dann zu rechnen, wenn beispielsweise die Batterie abgeschaltet wird.
Steigt aber die Batteriespannung bei der Ladung an, dann verändert sich die Kennlinie
des Stromerzeugers derart, daß auch der Strom ansteigt, während er doch gerade zurückgehen
müßt@e.
Die vorbezeichneten Mängel können bei einer durch Windkraft
betriebenen Anlage erfindungsgemäß durch eine ,nur zeitweise stattfindende Regelung
der durch den Stromerzeuger abgegebenen Spannung mit -Hilfe eines Spannungsreglers
beseitigt werden, durch dessen Ansprechwert die gewählte Höchstladespannung der
Batterie festgelegt ist. Hierdurch wird erreicht, d,aß die Batterie mit Sicherheit
nicht überladen wird; denn der Regler der Anlage spricht erst nach Erreichen der
zulässigen Dauerladespannung an, also erst dann, wenn die Batterie nahezu vollgeladen
ist. Der Regler begrenzt alsdann die Spannung und daher gleichzeitig auch den Strom
bis auf den zulässigen Dauerwert. Der Regler wird hierbei zweckmäßig auf einen solchen
Spannungswert :eingestellt, daß im Endzustand der Ladung nur mehr ein auch; dauernd
zulässiger kleiner Reststrom in die Batterie fließen kann. Andererseits ist die
Spannung so hoch zu wählen, daß die Batterie auch wirklich vollgeladen wird. Bei
der Festlegung des Ansprechwertes wären z. B. bei Verwendung einer Speicherbatterie
mit Bleizellen 2,4 bis 2,5 Volt pro Zelle anzunehmen. Um die Batterie auch
bei Spannungsabfall in der Leitung rasch volladen zu können, könnte man in. Erwägung
ziehen, den Regler so, zu konnpotmdieren, daß sein Spannungswert in Ab-
hängigkeit
vom Strom ansteigt. Im allgemeinen wird jedoch eine Regelung der. Spannung unabhängig
vom Ladestrom genügen. Bei verhältnismäßig kleinen Batterien ist eine umgekehrte
Beeinflussung unter Umständen zweckmäßig.
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Eine nach,der in der Erfindung angegebenen Lehre ausgerüstete Windkraftanlage
hat den Vorteil, daß ihr Stronmerzeuger ohne empfindliche Teile dem antreibenden
Windrad sehr genau angepaßt werden kann. Ferner wird einer Überladung der Batterie
unter allen Umständen vorgebeugt, und überdies ist selbst bei abgeschalteter Batterie
ein. Notbetrieb möglich. Weiterhin spricht zugunsten der neuen Anlage der Umstand,
daß der Regler über einen Großteil der Betriebszeit überhaupt nicht in Tätigkeit
ist, da er nur nach der vollständigen Ladung der Batterie zum Ansprechen kommt,
so daß die Lebensdauer des Reglers erheblich vergrößert wird. Infolge dieser geringeren
Arbeitszeit des Reglers ist es möglich, nunmehr auch mit einem robusten und billigen,
Regler, z. B. :einem Kontaktschnellregler, auszukommen, der praktisch eine hohe
Lebensdauer ,aufweisen wird, da er nur intermittierend beansprucht wird. Als weiterer
wesentlicher Vorteil ist hervorzuheben, da,ß bei der neuen Anlage Zellenschalter
für die Aufladung der Batterie mit allen ihren unangenehmen Nachteilen und Kosteen
entbehrlich sind.
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In einem durch die vorstehend geschilderte Anlage betriebenen Lichtnetz
werden nur Spannungsschwankungen auftreten, die nicht größer sind als die bei Autoanlagen
zu beobachtenden, d. h. also, man wird auch ohne zusätzliche Lichtregler auskommen.
Die Erfindung zeigt mithin einen Weg, wie unter einem ,geringsten Aufwand an technischen
Mitteln eine Windkraftanlage weitmöglichst vereinfacht und andererseits ihre Betriebssicherheit
wesentlich erhöht werden kann.
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Die Erstellungskesten einer solchen Anlage werden daher geringer .sein
als bei den bisher bekannten Einrichtungen, bei denen trotz schlechtester Ausnutzung
der anfallenden Windenergie ein erheblicher Aufwand an Mitteln für die Regelung
erforderlich war.