JP2003532835A - 風力装置を運転する方法及び該方法を実施するための風力装置 - Google Patents

風力装置を運転する方法及び該方法を実施するための風力装置

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、センサ１に衝突する粒子の数及び／又は速度及び／又は運動量を検出するための少なくとも１つのセンサと、該センサによって検出された測定データを処理するためのデータ処理・制御装置とを含んでいる風力発電装置に関するものである。センサによって検出された粒子の測定値が限度を超えたときには、風力発電装置のロータの速度が低減され、及び／又は、風力発電装置が停止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 より現代的な技術を用いた風力装置はよく知られている。このような風力装置
は、少なくとも１つのロータブレードを備えたロータを有している。風力装置の
ロータ、ひいてはこれによって担持されたロータブレードは、例えば、雨、雪、
あられ又は虫などといった周囲環境の影響を著しく受ける。とくに、ロータブレ
ードのリーディング側（進行方向側）の縁部（エッジ）はこのような影響を大き
く受ける。このような状況において、ロータブレード、とくにそのリーディング
側の縁部は、ときには機械的な損傷（ダメージ）を受けることがあり、これに対
しては、費用がかかる修理が必要であり、とくにその目的のためにしばしばクレ
ーンが必要とされ、その修理のために風力装置全体が長期間にわたって停止され
、状況によっては個々のロータブレードは遠い修理場まで輸送されなければなら
ないこともある。
【０００２】 このような損傷はロータブレードの表面を損傷する腐食効果（いわゆるゲルコ
ート）に起因するが、これは一面ブレードの空気力学的な特性を悪化させるとい
った結果を招くことになる。
【０００３】 本発明の目的は、ロータブレードにおける腐食損傷を低減して、上記不具合を
防止することである。
【０００４】 本発明によれば、上記目的は、請求項１に記載の特徴を有する方法と、請求項
４にかかる上記方法を実施するための風力装置とによって達成される。より有利
な発展形態は従属請求項に記載されている。
【０００５】 雨、雪、あられなどといった気象条件、さらには虫の、ロータブレードのリー
ディング側の縁部に対する影響の強さは、実質的に風力装置（風力発電装置）の
回転速度に依存する。ブレードがより高速で回転するほど、これに伴ってロータ
ブレードの先端部の速度が速くなり、これに伴って、例えば、雨滴、あられの粒
、雪片、虫又は塵の粒などといった粒子（以下、包括的に「粒子」という。）の
ロータブレードに対する衝突速度が大きくなる。
【０００６】 この技術状況にかかる風力装置は、一般に、天候にかかわりなく、所定の操作
特性でもって操作される。回転速度が可変である装置（例えばエネルコン（Ener
con）のＥ−４０型又はＥ−６６型等の風力装置など）の場合、それは例えば所
定の装置の代表的な回転速度−出力特性（rotary speed-power characteristic
）をあらわす。
【０００７】 ５００ｋＷないし１.５ＭＷの容量の規模（order of magnitude）の（上記の
型の）現今の風力装置の場合、ブレードの先端部の最大速度は、６５〜７５ｍ／
ｓ、すなわち２３４〜２７０ｋｐｈ（ｋｍ／ｈ）の範囲である。
【０００８】 本発明は、最大の腐食損傷（greatest erosion damage）は、ロータブレード
のリーディング側の縁部（leading edge）に衝突する粒子により、ロータブレー
ドのリーディング側の縁部に惹起されるといった事実に基づいている。
【０００９】 ここで、本発明により提供される風力装置は、（風とは独立の）各気象条件を
検出することができ、対応する信号を風力装置制御システムに与える１つ又はこ
れより多いセンサを備えている。この制御システムは、例えば激しい雨のとき、
すなわち所定の単位時間内（例えば１分間）の粒子の数が多いときに、装置のロ
ータの回転速度を低減することにより、これに対して適切に対応する。
【００１０】 本発明にかかる方法及び本発明にかかる風力装置は、天候によって誘発される
風力装置の腐食損傷を防止し、又は劇的に低減することを可能にする。これは、
また、高額のロータブレードの修理費を低減する結果となり、さらにロータブレ
ードの表面を無傷に保持するといった事実は、風力装置の効率を均一なレベルに
保つ結果となる。
【００１１】 以下、本発明は、実施の形態により、より詳しく説明される。 図１は、３つのロータブレード５を含むロータ４を有する風力装置３を示す概
略図である。ロータブレードハブ及び／又はロータブレード５（リーディング側
の縁部）には、風力装置に向かう風にのった粒子のセンサに対する影響率（inci
dence）を測定するセンサ１、２が取り付けられている。１つ又は複数のセンサ
は、風力装置のデータ処理装置６（ＰＣ）に接続されている。このデータ処理装
置は、測定されたデータを評価し、例えば適当な量／時間比（amount/time rati
o）を設定する。すなわち、所定の期間での粒子の数を検出する。所定の数より
多い粒子、例えば１０〜２０の粒子（雨滴）が、所定の単位時間内に、例えば５
〜１０秒内にセンサに衝突すると、風力装置の回転速度が、データ処理装置内に
格納されているプログラムにより低減される。これは、明らかに、風力装置が生
成する全出力（全電力）を減少させる結果ともなる。しかしながら、降雨時間は
、通常、降雨のない時間に比べて相対的に短い。すなわち、重要性はほとんどな
く、降雨時にその回転速度が低減、例えば半減されれば、ロータブレードを有効
に保護することが可能である。
【００１２】 データ処理装置はまた、通常、他のセンサで測定された風の測定データも処理
し、風速が所定値を超えたときにのみ、ロータの回転速度の低減を行うといった
ことも可能である。
【００１３】 また、データ処理装置により、粒子の量、粒子の速度及び／又は粒子の衝撃（
いわゆる落下エネルギ）の測定を行うことも可能である。すなわち、落下力（落
下量（粒子）、落下速度）は、所定の時間にわたって（超えて）検出（積算）さ
れることができ、落下エネルギ又は落下力が所定値を超えたとｋには、回転速度
の低減は初期化される。
【００１４】 センサにより、衝撃（粒子の質量に粒子の衝突速度をかけたもの）の加算値又
は積算値を測定することもまた可能である。
【００１５】 粒子によって惹起された衝撃（impulse）がそれらに関する所定値を超えたと
きには、回転速度の低減が自動的に行われ、これにより落下により惹起される、
ロータブレードにかかる衝撃力も自動的に低減される結果となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ３つのロータブレードを含むロータを有する風力装置の概略図で
ある。
【符号の説明】
１ センサ、 ２ センサ、 ３ 風力装置、 ４ ロータ（ロータブレード
ハブ）、 ５ ロータブレード、 ６ データ処理装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 センサによって検出された測定データを処理するためのデー
    タ処理・制御装置で、センサに衝突する粒子の数及び／又は速度及び／又は衝撃
    を検出するための少なくとも１つのセンサを有する風力装置を運転する方法であ
    って、 センサによって測定された粒子の測定値が限度を超えたときには、（データ処
    理・制御装置によって）風力装置のロータの回転速度が低減され、及び／又は、
    風力装置が停止されるようになっている風力装置を運転する方法。
  2. 【請求項２】 所定の期間内にセンサによって所定の数の粒子が測定された
    ときに、風力装置の回転速度が低減され、風力装置が停止されることを特徴とす
    る請求項１に記載の風力装置を運転する方法。
  3. 【請求項３】 上記粒子として、水滴（雨滴）及び／又はあられの粒及び／
    又は塵の粒が測定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の風力装置を運
    転する方法。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法を実施するための
    風力装置であって、 センサに衝突する粒子の数、エネルギ及び／又は衝撃を検出するための少なく
    とも１つのセンサを含んでいて、 上記センサが、該センサによって確認された測定データを処理し、所定の粒子
    の測定値が限度を超えたときには、風力装置の回転速度を低減し、必要に応じて
    風力装置を停止させるデータ処理・制御装置に接続されていることを特徴とする
    風力装置。
  5. 【請求項５】 該風力装置が粒子を測定するための複数のセンサを有するこ
    とを特徴とする請求項４に記載の風力装置。
  6. 【請求項６】 上記１つ又は複数のセンサが、該風力装置のロータブレード
    に配設されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の風力装置。
  7. 【請求項７】 センサが、該センサに衝突した粒子の数（単位時間あたり）
    、及び／又は、該センサに対する粒子の衝突速度、及び／又は、衝突粒子の衝撃
    値を検出することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１つに記載の風力装置。
  8. 【請求項８】 センサが、該風力装置のロータブレードのリーディング側の
    縁部に配設されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１つに記載の風
    力装置。
  9. 【請求項９】 少なくとも１つのセンサが、ロータブレードの先端部の領域
    又は該風力装置の他の領域、例えばポッドに配設されていることを特徴とする請
    求項８に記載の風力装置。
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