JP4021320B2 - 緊急電力供給装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
風力装置の一部に、蓄電池、とくに鉛蓄電池により緊急電力の供給を行い、電力不足が生じたときに該風力装置にダメージが生じないようにした風力装置は知られている。鉛蓄電池は、例えば、ブレード調整部に緊急電力を供給するために用いられ、これにより（例えば、電力供給システムの回路短絡に起因する）電力不足が生じたときには、風力装置のロータ全体を停止状態にし、風のエネルギによる実質的な駆動は何も起こらないように風力装置のロータブレードを調整することができる。また、「風にかかわりなく（out of the wind）」風力装置のポッド（pod）を回転させることも必要であり、鉛蓄電池を緊急電力供給装置として用いることもできる。
【０００２】
しかしながら、鉛蓄電池の不利な点は、それらは比較的重く、大きな空間を占め、そして時間的に制限されることなく充電及び放電を行うことができないことである。また、鉛蓄電池の充電特性及び放電特性は時間とともに劣化し、さらには蓄電池は比較的高くつくメンテナンスを必要とし、このため風力装置のコスト及びその操作コストが増加する。
【０００３】
「電気経済（Elektrizitatswirtschaft）」、１９９４（１９９５）年版（volume）、刊行（issue）１４の第８４２〜８４５頁には、エネルギを供給するための種々の電力蓄積装置が開示されている。また、これには、緊急電力供給機能とは別に、負荷補償及びセコンド・リザーブ（seconds reserves）を行う、発電プラントで用いられる電力蓄積手段が開示されている。これにより、エネルギ生成装置の使用可能期間が改善される。これに関連して、２重層コンデンサ（double-layer capacitor）も開示されている。
【０００４】
ドイツ特許公報ＤＥ１９６５１３６４Ａ１は、非同期発電機を備えた風力装置のネットワーク適合性（network compatibility）を改善するための装置を開示している。この装置においては、中間エネルギ蓄積手段を備え電子制御されるデバイスが、公共電力供給ネットワークに並列に接続されている。この文献には、中間蓄積手段の可能な形態として、コンデンサについての記載がある。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来の不利な点を解消することである。
この目的は、請求項１にかかる特徴を有する本発明によって達成される。有利な展開は、付属の請求項に記載されている。
【０００６】
ここで、本発明は、実質的に、風力装置に関連してさまざまに使用することができる、蓄電池に代わるコンデンサ、とくに「ウルトラキャップ（UltraCap）」型のコンデンサを用いることを提案している。
【０００７】
コンデンサの格別の利点は、従来の蓄電池又はバッテリとは対照的に、メンテナンスが不要であり、かつ時間的に制限されない充電プロセス及び放電プロセスを行うことができる点である。
【０００８】
この目的を達するために、とくに有利で好ましいのは、ジーメンス松下コンポーネント社（Siemens Matsushita Components GmbH & Co KG）によって製造されている、「ウルトラキャップ」との製品名を有する製品番号Ｎｏ Ｂ４８７１０−Ａ０２８３−Ｑ０３５のコンデンサである。このコンデンサの技術データは、次のとおりである。
【０００９】
(公称)電気容量CR（DCC（１）、25℃) 2.8F
電気容量公差 -10...+30％
(公称)電圧UR 75V
出力（２） 578W/kg 756W/I
最大充電／放電電流IC（25℃） 25A
蓄積エネルギ（URで） 7875J
比エネルギ（URで） 1.09Wh/kg 1.43Wh/I
サージ電圧 ８８V
最大漏れ電流ILC（12ｈ、25℃） ４mA
最大直列抵抗ESRDC（DCC、25℃） 800mΩ
最大直列抵抗ESRHF（1kHz、25℃） 480mΩ
重量 2kg
体積 1.5ｌ
動作温度 -25...+65℃
蓄積温度 -35...+65℃
寿命（25℃、UR） 180,000h
高さ×幅×長さ 70×70×312mm
（１）ＤＣＣ：一定電流での放電
（２）ＩＣ＝２５ＡでのＵＲ／２後のＵＲの放電
【００１０】
図１は、風力装置（風力発電装置）のロータブレード調整部の基本図である。風力装置のロータが３つのロータブレードを有し、かつ各個のロータブレードが所望のピッチ角に設定（調節）されることができる。各ロータブレードに対して調整モータＡ、Ｂ又はＣが設けられ、ここで調整モータは、それぞれのリレーＡ’、Ｂ’又はＣ’により制御されるようになっている。ブレード調節装置Ａ”、Ｂ”又はＣ”は、制御装置（制御キャビネット）からその値を受け取り、例えば風力装置又はその電力供給装置の回路短絡（short-circuit）により惹起される緊急停止（shut-down）の場合には、ブレード調整を行い、ロータの各ロータブレードが風から「転向され（turned）」なければならない。すなわち、それらはもはやロータに対する駆動力を生成しない。この目的のために必要とされるエネルギは、コンデンサＣＡ、ＣＢ及びＣＣによって与えられる。通常操作においてこれらのコンデンサを充電するために、それらには接続部（図示せず）が設けられ、これにより、もし必要であればロータブレードを所望のピッチ角に設定するために、充電（charge-up）コンデンサは常に十分なエネルギを与えることができる。コンデンサは非常に小さい形状となるよう設計されているので、それらを調整モータに直接配置することができ、それらによって保持することができる。しかしながら、すべてのコンデンサをそれらの固有の収容部に一緒に配置することも可能であり、もし必要であれば、ロータブレード調整のための、又は風力装置のその他の部品のための（例えば、警告灯（alarm lighting）又は危険灯（hazard light）のための）緊急電力供給装置としてスイッチが入れられる。
【００１１】
単一のコンデンサではなく、並列に接続された複数のコンデンサを設け、十分な緊急電力の容量を常に確保することができるようにするのが有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 風力装置のロータブレード調整の基本的な図である。
【符号の説明】
Ａ〜Ｃ モータ、 Ａ’〜Ｃ’ リレー、 Ａ”〜Ｃ” ブレード調節装置、 ＣＡ〜ＣＣ コンデンサ。

Claims (4)

  1. 少なくとも１つのロータブレードと、
    各ロータブレードをそれぞれ調整するための調整モータと、
    風力発電装置の通常操作時に充電される、緊急電力供給ユニットとしてのコンデンサ蓄電手段と、
    各ロータブレードのブレード調整を行う調整装置とを備えている風力発電装置であって、
    上記コンデンサ蓄電手段は、上記調整モータに直接配置され、
    上記ロータブレードのブレード調整を行う調整装置は、電力の不足時又は緊急時に上記コンデンサ蓄電手段から上記調整モータにエネルギを供給して、ロータブレードに所望のブレード調整を行うことができるようになっていることを特徴とする風力発電装置。
  2. 上記コンデンサが並列に接続された複数のコンデンサを備えていることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
  3. 電力の不足時又は緊急時に、風力発電装置のロータブレードのブレード調整を行うための緊急電気エネルギを供給する方法であって、
    上記風力発電装置の通常操作時に、各ロータブレードのピッチ角をそれぞれ調整するための調整モータに直接配置されたコンデンサに電気エネルギを蓄積し、
    電力の不足時又は緊急時においては、上記コンデンサをブレード調整装置に接続し、
    電力の不足時又は緊急時においては、上記コンデンサに蓄積された電気エネルギを用いて上記ロータブレードのピッチ角を調整することを特徴とする方法。
  4. 上記コンデンサが並列に接続された複数のコンデンサを備えていることを特徴とする請求項３に記載の方法。
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