PL205350B1 - Elektrownia wiatrowa - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest elektrownia wiatrowa, zawierająca pylon i maszynownię umieszczoną przy wierzchołku pylonu, z generatorem, ewentualnie z transformatorem i prostownikiem dołączonym do transformatora, przy czym w pobliżu generatora lub transformatora i/lub prostownika i/lub w obszarze podstawy pylonu elektrowni wiatrowej umieszczone jest urządzenie do usuwania wilgoci z czynnika gazowego w zasadniczo zamkniętej przestrzeni wewnątrz tej elektrowni wiatrowej.

Takie urządzenie działające na zasadzie chemicznej jest od dawna znane. W znanych urządzeniach wilgoć jest usuwana z otaczającego powietrza chemicznie i gromadzona jest w zbiorniku wychwytowym. Niedogodnością takiego urządzenia jest jednak to, że w pewnych odstępach czasu czynnik chemiczny trzeba wymieniać, aby zachować prawidłowe działanie urządzenia. W odniesieniu do wielu urządzeń, które mają być centralnie monitorowane i konserwowane, wymaga to dodatkowych kosztów osobowych i logistycznych.

Znane są również urządzenia do usuwania wilgoci z czynnika gazowego, w których zamknięta przestrzeń jest chłodzona przez zespół sprężarka-parownik (tak jak lodówki sprężarkowe) chłodziwem specjalnie przeznaczonym do tego celu, aby w ten sposób usuwać wilgoć z powietrza zawartego w tej przestrzeni.

Konstrukcja takich urządzeń jest jednak skomplikowana i droga, a ponadto trzeba oddzielnie gromadzić płyn chłodzący przed usunięciem go.

Pewne cechy niniejszego wynalazku są zbliżone do rozwiązania przedstawionego w opisie patentowym WO 01/21956 A1, który przedstawia stojan generatora usytuowany w zamkniętej komorze, posiadającej urządzenie chłodzące w celu uniknięcia przegrzania generatora i dodatkowo osuszacz powietrza w celu osuszania powietrza w zamkniętej komorze. Urządzenie chłodzące w tym rozwiązaniu ma na celu chłodzenie i utrzymywanie stałej temperatury w komorze generatora, a nie osuszanie tam powietrza. Utrzymywanie niskiej wilgotności generatora jest w rozwiązaniu tym zrealizowane za pomocą urządzenia, które wdmuchuje do komory generatora suche powietrze (osuszone w nieopisanym bliżej osuszaczu).

Celem przedmiotowego wynalazku jest opracowanie elektrowni wiatrowej, a zwłaszcza konstrukcji elektrowni wiatrowej, w taki sposób, aby można było łatwo wyeliminować problemy z wilgocią w takiej elektrowni wiatrowej.

Cel ten osiągnięto przez elektrownię wiatrową zawierającą pylon i maszynownię umieszczoną przy wierzchołku pylonu, z generatorem, ewentualnie z transformatorem i prostownikiem dołączonym do transformatora, przy czym w pobliżu generatora lub transformatora i/lub prostownika i/lub w obszarze podstawy pylonu elektrowni wiatrowej umieszczone jest urządzenie do usuwania wilgoci z powietrza, charakteryzującą się tym, że urządzenie do usuwania wilgoci z powietrza ma pierwszy element powierzchniowy i urządzenie chłodzące dołączone do niego w celu chłodzenia pierwszego elementu powierzchniowego do temperatury poniżej temperatury powietrza w pobliżu generatora lub transformatora i/lub prostownika i/lub w obszarze podstawy wieży.

Korzystnie urządzenie do usuwania wilgoci ma pierwszy element powierzchniowy i urządzenie chłodzące sprzężone z nim w celu chłodzenia pierwszego elementu powierzchniowego do temperatury poniżej temperatury otoczenia, przy czym urządzenie do usuwania wilgoci z powietrza jest umieszczone zasadniczo we wnętrzu elektrowni wiatrowej.

Korzystniej urządzenie do usuwania wilgoci posiada drugi element dołączony do ściany lub utworzony przez tę ścianę.

Urządzenie chłodzące jest korzystnie umieszczone pomiędzy pierwszym elementem powierzchniowym a drugim elementem i korzystnie łączy je.

Najkorzystniej urządzenie chłodzące wykorzystuje zjawisko Peltiera.

Elektrownia korzystnie zawiera zespół wychwytowy i/lub kanał do usuwania cieczy wyprowadzonej z medium gazowego.

Korzystniej elektrownia zawiera urządzenie, korzystnie kanał do wyprowadzania na zewnątrz cieczy wychwyconej z pierwszego elementu powierzchniowego.

Kanał jest korzystnie usytuowany w obszarze blisko ziemi przy podstawie pylonu.

Elektrownia posiada korzystnie komorę wychwytującą do wychwytywania i gromadzenia cieczy zabranej z medium gazowego.

Korzystnie elektrownia zawiera pierwszy czujnik do mierzenia wartości temperatury pierwszego elementu powierzchniowego i drugi czujnik do mierzenia wartości temperatury otoczenia, oraz urząPL 205 350 B1 dzenie sterujące do przetwarzania zmierzonych temperatur i regulacji temperatury pierwszego elementu powierzchniowego przez zmienianie wydajności chłodzenia urządzenia chłodzącego.

Korzystniej urządzenie sterujące jest połączone z wyjściem pierwszego czujnika i drugiego czujnika i utrzymujące temperaturę pierwszego elementu powierzchniowego o określoną wartość niższą niż temperatura otoczenia i/lub nie przewyższającą zadanej wartości temperatury.

Urządzenie do usuwania wilgoci korzystnie umieszczone jest w pylonie i/albo w maszynowni.

Urządzenie do usuwania wilgoci jest korzystniej usytuowane w obszarze podstawy pylonu elektrowni wiatrowej.

Elektrownia najkorzystniej zawiera wiele urządzeń do usuwania wilgoci.

Korzystnie jest, gdy każde urządzenie do usuwania wilgoci z powietrza jest zaprojektowane na usuwanie wody z powietrza w ilości 1-10 litrów wody dziennie, korzystnie 2-5 litrów wody dziennie, przy całkowitej mocy elektrycznej urządzenia 50-500 W.

Jak było podane wyżej pierwszy płaski lub powierzchniowy element i urządzenie chłodzące do chłodzenia tego elementu do temperatury poniżej temperatury otoczenia (temperatury pokojowej) stanowią podstawową część urządzenia do usuwania wilgoci z powietrza. Przy temperaturze otoczenia wyższej niż pierwszy element część wilgoci zawartej w powietrzu skrapla się na powierzchni tego elementu. Wilgoć tę usuwa się w ten sposób z powietrza otoczenia i można ją odprowadzać.

Aby umożliwić długotrwałe działanie urządzenia chłodzącego bez konieczności przeprowadzania konserwacji, korzystne jest zastosowanie elementu Peltiera lub grupy elementów Peltiera, które odprowadzają ciepło z pierwszego elementu i dzięki temu chłodzą go. Ciepło wyprowadzane z pierwszego elementu jest odprowadzane do otoczenia znów za pomocą drugiego elementu.

Aby osiągnąć szczególnie dobre działanie, drugi element może być dołączony do ściany ograniczającej przestrzeń, z której ma być usuwana wilgoć, albo nawet może być utworzony przez tę ścianę.

Skroplona woda może być odprowadzana do zewnątrz poprzez kanał i otwór w ścianie. W takim przypadku otwór w ścianie może korzystnie być usytuowany w obszarze ziemi, aby uniknąć śladów spływania wody na ścianach zewnętrznych.

Aby skroplona woda nie mogła spływać w niekontrolowany sposób w przestrzeni w razie zablokowania kanału odpływu skroplonej wody, można zastosować zbiornik wyłapujący ściekającą wodę. Zbiornik ten może być opróżniany podczas kontroli lub po zasygnalizowaniu przez czujnik odpowiednio umieszczony w zbiorniku. Równocześnie zamknięcie kanału można usunąć tak, że skroplona woda jest znów samoczynnie usuwana z wymienionej przestrzeni.

W szczególnie korzystnym rozwinię ciu wynalazku, jak był o podane wyż ej, zastosowano pierwszy czujnik temperatury do mierzenia temperatury pierwszego elementu i drugi czujnik temperatury do mierzenia temperatury otoczenia. Urządzenie według wynalazku może być sterowane za pomocą takich czujników i urządzenia sterującego, dołączonego do ich strony wyjściowej, w taki sposób, że pierwszy element ma zawsze możliwą do określenia różnicę temperatury w stosunku do otoczenia. W ten sposób moż na uzyskać stał e usuwanie wilgoci.

Przykład wykonania wynalazku jest opisany bardziej szczegółowo poniżej w odniesieniu do rysunków, na których:

fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny urządzenia do usuwania wilgoci, fig. 2 przestawia dalszy widok urządzenia do usuwania wilgoci, fig. 3 przedstawia umieszczenie urządzenia do usuwania wilgoci w pylonie elektrowni wiatrowej, a fig. 4 przedstawia widok perspektywiczny urządzenia do usuwania wilgoci.

Na fig. 1 przedstawiono w widoku z boku urządzenie do usuwania wilgoci 2 w elektrowni według wynalazku. Pomiędzy pierwszym elementem 10 a drugim elementem 14 umieszczone jest urządzenie chłodzące 12. To urządzenie chłodzące 12 jest elementem Peltiera zasilanym energią elektryczną lub grupą elementów Peltiera. Powoduje on przenoszenie ciepła z jednej bocznej powierzchni granicznej do drugiej. W tym przypadku ciepło jest przenoszone z pierwszego elementu 10 do drugiego elementu 14.

Jeżeli przez urządzenie chłodzące 12 przepływa odpowiedni prąd o określonej wartości i kierunku, ciepło jest odbierane z pierwszego elementu 10 i przekazywane do drugiego elementu 14, gdzie jest z kolei oddawane do otoczenia. Pierwszy element 10 i drugi element 14 mają korzystnie postać chłodzących brył, czyli płaskich lub powierzchniowych elementów aluminiowych z żeberkami chłodzącymi przebiegającymi na nich w celu zwiększenia skutecznego pola powierzchni. Na skutek odprowadzania ciepła pierwszy element 10 jest chłodzony poniżej temperatury otoczenia, a wilgoć zawarta w powietrzu otoczenia skrapla się na tym elemencie 10.

PL 205 350 B1

Ponieważ pole powierzchni żeberka chłodzącego pierwszego elementu 10 przebiega pionowo, skroplona woda może łatwo spływać do dołu pod działaniem grawitacji i może być odpowiednio gromadzona i w razie potrzeby odprowadzana przewodami.

Na widoku z boku na fig. 2 widać, że skroplona woda, która spływa do dołu wzdłuż żeberek chłodzących pierwszego elementu 10, dostaje się do kanału 20, który jest wyprowadzony do atmosfery przez ścianę 32, tak że skroplona woda może odpływać na zewnątrz bez żadnego problemu.

Gdyby kanał 20 został zatkany, dodatkowo przewidziano komorę wychwytującą 22, która może magazynować skroploną wodę, tak że nie ścieka ona w sposób niekontrolowany do obszarów pod urządzeniem. W tej komorze wychwytującej 22 umieszczony jest czujnik 24 cieczy, który może wykrywać podniesienie się poziomu cieczy i wyzwalać odpowiedni sygnał, który przykładowo może być wykorzystywany do spowodowania, by personel konserwujący usunął zatkanie kanału 20 i opróżnił komorę wychwytującą.

Urządzenie to ma urządzenie sterujące 26 do mierzenia temperatury pierwszego elementu 10 za pomocą pierwszego czujnika 16 temperatury. Urządzenie sterujące 26 odpowiednio steruje urządzeniem chłodzącym 12 w zależności od różnicy temperatury i określonych wartości odniesienia. Należy zauważyć, że ten system sterowania może również monitorować czujnik 24 cieczy i wytwarzać na wyjściu odpowiednie sygnały.

Figura 3 przedstawia częściowy widok pylonu 30 elektrowni wiatrowej. Urządzenie do usuwania wilgoci 2 usytuowane jest w przybliżeniu na połowie wysokości pylonu 30. Kanał 20 do odprowadzania skroplonej wody jest ułożony wewnątrz pylonu 30 do miejsca w pobliżu ziemi na tym rysunku i dopiero tu jest wyprowadzony na zewnątrz poprzez ścianę 32 pylonu 30. Zapobiega to powstawaniu śladów wody na zewnątrz ściany 32.

Korzystnym miejscem zainstalowania urządzenia do usuwania wilgoci 2 jest obszar przy podstawie wieży, ale możliwy jest również montaż w innych miejscach elektrowni wiatrowej. Zaletą usytuowania przy podstawie wieży jest to, że powietrze, które już zostało odwilżone, przechodzi przez prostowniki, które zwykle są umieszczone w podstawie wieży.

Dalszym korzystnym sposobem odprowadzania skroplonej wody z wieży jest odprowadzanie w obszarze drzwi wejściowych. Drzwi są zamontowane zawsze jako oddzielna część składowa w dolnej części pylonu. W ten sposób można uniknąć zmian w konstrukcji, które są istotne przy wykonywaniu otworu w ścianie pylonu.

Figura 4 przedstawia element z fig. 1 po zmodyfikowaniu. Różnica w stosunku do fig. 1 polega zasadniczo na przegrodowej płycie 40, która jest umieszczona nad korpusem chłodzącym (pierwszy i drugi element) 10, 14 i która odchyla ochłodzone powietrze prowadzone wzdłuż pierwszego (chłodzącego) elementu przez dmuchawę. To ochłodzone powietrze jest odchylane do drugiego (ciepłego) elementu 14 przez przegradzającą płytę 40 i chłodzi drugi element. W konstrukcji takiej przegradzająca płyta 40 jest trzymana w określonym położeniu przez podpory 42. Dla przejrzystości rysunku pokazano tylko jedną podporę 42.

Ciepło jest pobierane przy pierwszym elemencie 10 z przepływającego obok niego powietrza i jest przenoszone do drugiego elementu 14 przez urządzenie chłodzące (element Peltiera) 12. Przegradzająca płyta 40 odchyla ochłodzone powietrze do drugiego elementu 14, a tam powietrze oddaje z powrotem ciepło (poprzednio wyprowadzone z niego). W ten sposób można zmniejszyć moc dmuchawy potrzebną do chłodzenia drugiego elementu 14 i przez to pobór mocy urządzenia.

Jak opisano, zadaniem urządzenia chłodzącego, takiego jak na przykład element Peltiera, jest zatem w pierwszym rzędzie nie chłodzenie powietrza wewnątrz elektrowni wiatrowej, ale jedynie odwilżanie wnętrza elektrowni, a w tym celu kierunek przepływu ochłodzonego powietrza jest odchylany, tak że powietrze przepływa z jednej strony urządzenia chłodzącego na drugą, gdzie nagrzewa się z powrotem, tak więc chłodzenie to ma nieznaczny wpływ na temperaturę w elektrowni.

Claims (15)

1. Elektrownia wiatrowa zawierająca pylon i maszynownię umieszczoną przy wierzchołku pylonu, z generatorem, ewentualnie z transformatorem i prostownikiem dołączonym do transformatora, przy czym w pobliżu generatora lub transformatora i/lub prostownika i/lub w obszarze podstawy pylonu elektrowni wiatrowej umieszczone jest urządzenie do usuwania wilgoci z powietrza, znamienna tym, że urządzenie do usuwania wilgoci (2) z powietrza ma pierwszy element powierzchniowy (10) i urząPL 205 350 B1 dzenie chłodzące (12) dołączone do niego w celu chłodzenia pierwszego elementu powierzchniowego (10) do temperatury poniżej temperatury powietrza w pobliżu generatora lub transformatora i/lub prostownika i/lub w obszarze podstawy wieży.

2. Elektrownia według zastrz 1, znamienna tym, że urządzenie do usuwania wilgoci (2) ma pierwszy element powierzchniowy (10) i urządzenie chłodzące (12) sprzężone z nim w celu chłodzenia pierwszego elementu powierzchniowego (10) do temperatury poniżej temperatury otoczenia, przy czym urządzenie do usuwania wilgoci (2) z powietrza jest umieszczone zasadniczo we wnętrzu elektrowni wiatrowej.

3. Elektrownia według zastrz. 1, znamienna tym, że urządzenie do usuwania wilgoci (2) posiada drugi element (14) dołączony do ściany (32) lub utworzony przez tę ścianę (32).

4. Elektrownia według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienna tym, że urządzenie chłodzące (12) jest umieszczone pomiędzy pierwszym elementem powierzchniowym (10) a drugim elementem (14) i korzystnie łączy je.

5. Elektrownia według zastrz. 4, znamienna tym, że urządzenie chłodzące (12) wykorzystuje zjawisko Peltiera.

6. Elektrownia według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera zespół wychwytowy i/lub kanał (20) do usuwania cieczy wyprowadzonej z medium gazowego.

7. Elektrownia według zastrz. 6, znamienna tym, że zawiera urządzenie, korzystnie kanał (20) do wyprowadzania na zewnątrz cieczy wychwyconej z pierwszego elementu powierzchniowego (10).

8. Elektrownia według zastrz. 1 albo 6 albo 7, znamienna tym, że kanał (20) jest usytuowany w obszarze blisko ziemi przy podstawie pylonu.

9. Elektrownia według zastrz. 1 albo 6 albo 7, znamienna tym, że posiada komorę wychwytującą 22 do wychwytywania i gromadzenia cieczy zabranej z medium gazowego.

10. Elektrownia według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że zawiera pierwszy czujnik (16) do mierzenia wartości temperatury pierwszego elementu powierzchniowego (10) i drugi czujnik (18) do mierzenia wartości temperatury otoczenia, oraz urządzenie sterujące (26) do przetwarzania zmierzonych temperatur i regulacji temperatury pierwszego elementu powierzchniowego (10) przez zmienianie wydajności chłodzenia urządzenia chłodzącego (12).

11. Elektrownia według zastrz. 10, znamienna tym, że urządzenie sterujące (26) jest połączone z wyjściem pierwszego czujnika (16) i drugiego czujnika (18) i utrzymuje temperaturę pierwszego elementu powierzchniowego (10) o określoną wartość niższą niż temperatura otoczenia i/lub nie przewyższającą zadanej wartości temperatury.

12. Elektrownia według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienna tym, że urządzenie do usuwania wilgoci (2) umieszczone jest w pylonie i/albo w maszynowni.

13. Elektrownia według zastrz. 12, znamienna tym, że urządzenie do usuwania wilgoci (2) jest usytuowane w obszarze podstawy pylonu elektrowni wiatrowej.

14. Elektrownia według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera wiele urządzeń do usuwania wilgoci (2).

15. Elektrownia według zastrz. 1, znamienna tym, że każde urządzenie do usuwania wilgoci (2) z powietrza jest zaprojektowane na usuwanie wody z powietrza w ilości 1-10 litrów wody dziennie, korzystnie 2-5 litrów wody dziennie, przy całkowitej mocy elektrycznej urządzenia 50-500 W.