DK1194690T4 - Vindenergianlæg med skyggekast-styring - Google Patents

Description

I forbindelse med planlægning og opstilling af vindenergianlæg spiller de optiske påvirkninger, vindenergianlægget må forventes at påføre miljøet, en stadig større rolle for, om der opnås godkendelse og accept. Hvis et vindenergianlæg fx er placeret i nærheden af et beboelseshus, se VERKUIJLEN E. ET AL : "SHADOW HINDRANCE BY WIND TURBINES" EUROPEAN WIND ENERGY CONFERENCE 1984 : PROCEEDINGS OF AN INTERNATIONAL CONFERENCE, EWEC 1984, HAMBURG 1985, side 356-361, er det ved ugunstige solpositioner muligt, at vindenergianlægget hhv. dets rotor befinder sig mellem solen og boligen. Hvis solskinnet ikke påvirkes af skyer, kaster den roterende rotor til stadighed en (slag-)skygge over grundstykket. Den skygge, vindenergianlægget kaster på nabogrunden, opfatter beboerne ofte som værende meget forstyrrende. Heller ikke i tilfælde, hvor vindenergianlægget opfylder de krav, der stilles for at opnå godkendelse, er det altid sikkert, at den uønskede skygge undgås.

Denne opgave løses i forbindelse med opfindelsen ved en fremgangsmåde til drift af et vindenergianlæg ifølge krav 1. Fordelagtige videreudviklinger er beskrevet i underkravene.

Til grund for opfindelsen ligger den erkendelse, at der kun kan forekomme skyggekast ved en bestemt solposition, når der foreligger direkte solindstråling med høj lysintensitet. Solens position afhænger som bekendt af årstiden og af, hvad tid på dagen det er, og kan ved hjælp af målinger eller beregningsprogrammer bestemmes for et hvilket som helst relevant immissionspunkt (dvs. det sted [område], hvor der kan optræde skyggekast). Grundlaget for et vindenergianlægs skyggeeliminering er således de beregnede tidsrum, hvor der på grund af solens position og anlæggets geografiske placering kan forekomme skyggekast hos en nabo (ved im-missionspunktet). Parallelt med de forudbestemte solpositionstider bestemmes lysintensiteten via en lyssensor, hvorved det kontrolleres, om skyggekast er plausibelt. Kun hvis lysstyrken i de forudbestemte solpositionstidsrum, hvor der kan forekomme skyggekast ved immissionspunktet, er tilstrækkelig til, at der kan opstå skyggekast, aktiveres vindenergianlæggets skyggeeliminering. I vindenergianlægget ifølge opfindelsen kan skyggeafbryderen betjenes via en indlæsnings-/displayindretning (LC-display). Til dette formål kan indstillingerne hhv. værdierne for den aktuelle lysintensitet og for afbrydelseslysintensiteten aflæses. Endvidere kan det på displayet ses, hvilken status afbryderen har i det pågældende øjeblik, dvs. om den er tændt eller slukket hhv. aktiv eller inaktiv. I en separat menu kan indlæsning af afbrydelsestiderne forudbestemmes hhv. indlæses. I "skyggeeliminering"smodus vises parametrene aktuel lysintensitet (værdi i %), afbrydelseslysintensitet (værdi i %), skyggeeliminering (tændt/slukket) hhv. skyggeeliminering (aktiv/inaktiv). Afbrydelseslysintensiteten er her en lysintensitets-værdi, ved hvilken vindenergianlægget skal afbrydes. Hvis fx et vindenergianlæg står meget tæt på et berørt immissionspunkt, er skyggekast også generende, når himlen er let overskyet. Derfor bør der i dette tilfælde (hvor vindenergianlægget er placeret meget tæt på et berørt immissionspunkt) opgives en lavere værdi for afbrydelsesintensiteten til anlægget end i det tilfælde, hvor immissionspunktet ligger længere væk fra vindenergianlægget. I forbindelse med lysintensiteten betegner en lav procentværdi en lav lysintensitet (fx ved overskyet himmel) og en høj procentværdi en høj lysintensitet (fx direkte solindstråling), hvilket antyder, at solindstrålingen ikke forstyrres af skydække eller tåge. Skyggeeliminering (tændt/slukket) viser, om denne funktion overhovedet er aktiveret. Skyggeeliminering (ak-tiv/inaktiv) viser, om anlægget i det pågældende øjeblik er slukket på grund af skyggekast.

Hvis der konstateres en værdi for den aktuelle lysintensitet, som ligger over afbrydelseslysintensiteten, og hvis der samtidig er overensstemmelse med det indlæste tidsvindue, som viser solindstrålingen hhv. solens position, stopper vindenergianlægget automatisk, hvis skyggeelimineringen er tændt. Når anlægget er stoppet på grund af skyggekast, ses en tilsvarende statusmelding i displayindretningens hovedmenu.

Afbrydelseslysintensitetsværdien kan ændres ved hjælp af passende input. Da skyggen fra rotorbladene bliver svagere i takt med stigende afstand til immissionspunktet, for til sidst at blive helt uden betydning, får skyggekastet også kun en uheldig virkning ved tiltagende afstand, når lysintensiteten er høj. En fornuftig indstillet værdi for afbrydelseslysintensiteten kan som gennemsnit ansættes til 60 %. Afbrydelseslysintensitet skal dog indstilles efter de lokale forhold, da afbrydelseslysintensiteten også afhænger af de geografiske forhold på stedet.

Også efter at anlægget er standset, måles lysforholdene fortsat. Vindenergianlægget starter automatisk igen, når lysintensiteten i et tidsrum på mere end 2 minutter, fortrinsvis 10 minutter, har været lavere end afbrydelsesintensiteten, eller når skyggen (på grund af solens bevægelse hhv. solens bane) er vandret så langt, at immissionspunktet ikke længere er påvirket af skyggekast.

Tidspunkterne for, hvornår der opstår skyggekast, redigeres med henblik på indlæsning via en menu. Værdierne består i denne forbindelse af en start- og en slutdato samt af et start- og et sluttidspunkt. Indlæste værdier kan til enhver tid æn-dres, udvides eller slettes, hvilket kan ske ved manuel indstilling eller ved indlæsning af et tilsvarende program.

Solpositionstidspunkterne indlæses i vintertidsformat. Der tages ved programmeringen ligeledes hensyn til skudår.

Aktuelle eller tidligere skyggeelimineringstidspunkter kan når som helst kaldes frem ved hjælp af fjernkontrol, således at der kan føres bevis for overholdelsen.

Opfindelsen beskrives i det efterfølgende nærmere ved hjælp af et udførelseseksempel.

Fig-1 viser skyggekast set fra siden ved to forskellige solpositioner, og fig. 2 viser skyggekast set fra oven ligeledes ved to forskellige solpositioner. I fig. 1 vises et vindenergianlæg, fx af typen E-40 fra firmaet Enercon, som er anbragt i en bestemt afstand E fra et hus 2. Dette hus 2 kan også betegnes som im-missionspunkt A. Når solen står op om morgenen, hhv. om vinteren også i dagtimerne, stiger solen -set fra immissionspunktet A - kun til en lav højde, således at der ved solposition I dannes en indfaldsvinkel βΙ.

Hvis solen kommer højere op - solposition II - har solstrålerne en anden indfaldsvinkel βΙΙ. Disse solstråleindfaldsvinkler βΙ og βΙΙ (alle indfaldsvinkler er mulige) fastlægger også, hvornår der overhovedet kan ske direkte skyggekast ved immis-sionspunktet A.

Den i fig. 1 afbildede scene er i fig. 2 vist igen set i et andet perspektiv. Når solen (igen set fra immissionspunktet) står i sydøst, rammer solstrålerne vindenergianlægget i en vinkel al i forhold til østvest-aksen. Så snart solen er vandret videre mod syd, rammer solstrålerne vindenergianlægget 1 i en anden vinkel all.

Kun når solens position, som er en funktion af det geografiske sted på jorden og af indfaldsvinklerne α og β, sørger for, at skyggen fra vindenergianlægget rammer immissionspunktet A, afbrydes vindenergianlægget, når lysintensiteten ved immissionspunktet ligger over en forudbestemt værdi, nemlig afbrydelsesintensitetsværdien. Afbrydelsesintensiteten afhænger ikke kun af lysindfaldet, men også af afstanden fra immissionspunktet. Hvis fx et vindenergianlæg står meget tæt på det berørte immissionspunkt, kan det optrædende skyggekast også være generende, når himlen er let overskyet. I et sådant tilfælde bør der derfor til vindenergianlægget opgives en lavere afbrydelsesintensitetsværdi end i tilfælde, hvor immissionspunktet ligger længere væk fra vindenergianlægget.

Ligger lysintensiteten under afbrydelsesintensiteten, afbrydes vindenergianlægget -uanset solens position - ikke og kan fortsat generere elektrisk energi. Det er især tilfældet i stærkt befolkede områder.

Jo længere væk et vindenergianlæg er anbragt fra immissionspunktet, des kortere er de tidsrum, inden for hvilke der overhovedet kan opstå skyggekast ved immissionspunktet.

Lysintensiteten kan måles direkte ved immissionspunkt A eller ved vindenergianlægget. Da immissionspunktet og vindenergianlægget ligger forholdsvis tæt på hinanden, gælder de lysintensitetsværdier, der måles ved vindenergianlægget, også for immissionspunktet A.

Selve lysintensiteten kan fx måles med en lyssensor, hvis værdier behandles af en databehandlingsindretning, som er knyttet til vindenergianlægget. I denne databehandlingsindretning er også de solpositioner indkodet, ved hvilke der kan fore komme skyggekast ved immissionspunktet. Det er let at se, at disse "skyggekast"-solpositioner varierer for hvert enkelt vindenergianlæg, og at databehandlingsindretningen derfor for hvert enkelt vindenergianlæg har indkodet en særlig solposition, ved hvilken der kan forekomme skyggekast.

Det er selvfølgelig også muligt i forbindelse med en vindmøllepark, der er placeret i nærheden af et immissionspunkt, hvor skyggekast skal undgås, at lade styringen blive varetaget af en central databehandlingsindretning, som afbryder enkelte af vindmølleparkens vindenergianlæg, når disse forårsager skyggekast ved immissionspunktet.

Forekommer der skyggekast, afbrydes der ikke straks, men derimod først, når skyggekastet har været en realitet i nogen tid, fx 5 til 10 minutter.

Er skyggekastet ophørt, fx fordi der er kommet skyer mellem solen og vindenergianlægget, skal det påtænkes ikke straks at tænde for vindenergianlægget igen, men derimod at vente i nogen tid, fx 5 til 10 minutter, og først sørge for at tænde for og igangsætte vindenergianlægget, hvis lysintensiteten i dette tidsrum har ligget under afbrydelsesintensiteten.

Det er ud over de allerede indkodede afbrydelsessolpositioner om nødvendigt også muligt at indkode yderligere solpositioner i vindenergianlægget.

Claims (9)

1. Fremgangsmåde til drift af et vindenergianlæg, som afbrydes ved en forudbestemt solposition, hvis lysintensiteten af den direkte solindstråling ved et immissions-punkt ligger over en forudbestemt værdi (afbrydelsesintensiteten), kendetegnet ved, at vindenergianlægget, hvis lysintensiteten af den direkte solindstråling ligger under den forudbestemte værdi, dvs. der ikke længere er skyggekast ved immissionspunktet, ikke tænder igen med det samme, men at der derimod ventes i nogen tid, nemlig mere end 2 minutter, og vindenergianlægget først derefter tænder og sætter i gang, hvis lysintensiteten ved immissionspunktet i dette tidsrum ligger under afbrydelsesintensiteten.

2. Fremgangsmåde ifølge ét af de foregående krav, kendetegnet ved, at vindenergianlægget ved en forudbestemt solposition er slukket i det mindste periodisk.

3. Fremgangsmåde ifølge ét af de foregående krav, kendetegnet ved, at de forudbestemte solpositioner, ved hvilke en afbrydelse af anlægget kan udløses, er lagret i vindenergianlægget eller i en dertil knyttet styre-og/eller databehandlingsindretning.

4. Fremgangsmåde ifølge ét af de foregående krav, kendetegnet ved, at lysintensiteten måles med en lyssensor, og at det ud fra den målte lysintensitet ved hjælp af et databehandlingsprogram bedømmes, om solindstrålingen overhovedet er tilstrækkelig til, at der kan forekomme skyggekast.

5. Vindenergianlæg til gennemførelse af fremgangsmåden ifølge ét af de foregående krav, omfattende en databehandlingsindretning til styring af vindenergianlægget, i hvilken databehandlingsindretning solpositionerne hhv. repræsentative værdier herfor er lagret, og en indretning til bestemmelse ved et immissionspunkt af den absolutte lysintensitet af den direkte solindstråling, idet der sker afbrydelse af vindenergianlægget, når den målte lysintensitet ved immissionspunktet ligger over en forudbestemt værdi (afbrydelsesintensiteten), kendetegnet ved, at vindenergianlægget, hvis der ikke længere er skyggekast ved immissionspunktet, ikke tændes igen med det samme, men derimod først efter nogen tid, nemlig mere end to minutter, hvis lysintensiteten af solindstrålingen ved immissionspunktet i dette tidsrum ligger under den forudbestemte værdi.

6. Vindenergianlæg ifølge krav 5, kendetegnet ved, at vindenergianlægget er koblet til en lyssensor, med hvilken enten den øjeblikkelige eller den i løbet af et bestemt tidsrum registrerede lysin-tensitet måles, og at de af lyssensoren registrerede data behandles af databehandlingsindretningen, og der sker afbrydelse af vindenergianlægget afbrydes, når lysintensiteten ved indtagelse af en bestemt solposition ligger over en forudbestemt værdi, ved hvilken vindenergianlægget må forventes at kaste en skygge.

7. Vindenergianlæg ifølge ét af de foregående krav, kendetegnet ved, at anlægget er forsynet med en displayindretning, ved hjælp af hvilken status for skyggeelimineringen kan gengives.

8. Vindenergianlæg ifølge ét af de foregående krav, kendetegnet ved, at der ud over de lagrede solpositioner kan lagres nye solpositioner for yderligere immissionspunkter, hvilket kan ske ved hjælp af tilsvarende programmering.

9. Vindmøllepark med flere vindenergianlæg ifølge ét af de foregående krav.