PL207793B1 - Sposób budowania elektrowni wiatrowej i elektrownia wiatrowa - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy sposobu budowy elektrowni wiatrowej, jak również konstrukcji samej elektrowni wiatrowej.

Przy budowaniu elektrowni wiatrowych najpierw wykonuje się fundament, następnie wznosi się wieżę elektrowni wiatrowej, a potem wyposaża się maszynownię przy szczycie wieży i mocuje się wirnik wraz z łopatami. Następnie montuje się moduły energetyczne, takie jak transformator, szafki rozdzielcze, ewentualnie falowniki, obwód średniego napięcia, rozdzielnicę niskiego napięcia itd. Najczęściej moduły te umieszcza się w specjalnym niewielkim budynku na zewnątrz elektrowni wiatrowej.

W opisie patentowym DE 198 16 483 A zaproponowano umieszczenie transformatora wewną trz wieży, rezygnując z konieczności budowania specjalnego budynku transformatora z własnym fundamentem.

Opis patentowy DK 9700453 U3 przedstawia moduł transformatora, który ma być usytuowany w siłowni wiatrowej. Umieszcza się go wewną trz wieży siłowni wiatrowej albo na samym dole tej wieży albo na pewnej wysokości.

Dokument DK 200000086 U3 ujawnia moduł transformatora dostosowywany do wnętrza wieży wiatraka.

Międzynarodowe zgłoszenie patentowe WO 9953199 A1 dotyczy elektrowni wiatrowej z transformatorem przymocowanym do wieży tej elektrowni. Transformator zamocowany jest na zewnątrz tej wieży na pewnej wysokości ponad poziomem gruntu.

Opis patentowy DE 37372670 A1 przedstawia transformatory umieszczone wewnątrz masztu sieci elektrycznej na fundamencie masztu, na ażurowej podstawie umożliwiającej chłodzenie transformatora powietrzem od spodu.

Niemiecki opis wzoru użytkowego DE 9417738 U1 przedstawia maszt elektrowni wiatrowej z modułem transformatora wewnątrz osłony okalającej podstawę masztu elektrowni wiatrowej.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu przeprowadzania budowy elektrowni jeszcze korzystniej, a zwłaszcza szybciej.

Zaproponowano więc by, w odróżnieniu od konstrukcji dotychczasowych elektrowni wiatrowych, po zbudowaniu fundamentu elektrowni wiatrowej umieścić na fundamencie istotne moduły energetyczne, to znaczy transformator, szafki rozdzielcze itd., i dopiero potem wznosić wieżę tak, aby wszystkie moduły energetyczne po wzniesieniu wieży były chronione w obszarze fundamentu wieży lub w dolnej części wieży i spoczywały bezpiecznie na fundamencie wieży.

Według wynalazku sposób budowania elektrowni wiatrowej z wieżą, która jest posadowiona na fundamencie, jak również z co najmniej jednym modułem energetycznym, w szczególności składającym się z transformatora, falownika, elektrycznych urządzeń do sterowania elektrownią wiatrową i odprowadzania energii elektrycznej wytworzonej przez generator elektrowni wiatrowej do sieci, przy czym moduł energetyczny ustawia się na fundamencie wieży przed zbudowaniem wieży, a moduł energetyczny ma podporę, która ma stopę wsporczą, w której mieszczą się urządzenia elektryczne modułu energetycznego, charakteryzuje się tym, że podczas wznoszenia fundamentu osadza się płyty w określonych położ eniach i wiąże się je z fundamentem, następnie na płytach za pomocą żurawia, używanego do budowy elektrowni wiatrowej, ustawia się podporę modułu energetycznego, zaś po zamontowaniu modułu energetycznego na fundamencie, buduje się na nim wieżę i nasuwa na moduł energetyczny, przy czym położenie otworu drzwiowego w ustawianym segmencie wieży sytuuje się powyżej modułu energetycznego średniego albo wysokiego napięcia.

Według wynalazku elektrownia wiatrowa złożona z wieży, która jest posadowiona na fundamencie oraz z modułu energetycznego, przy czym moduł energetyczny ma co najmniej jeden transformator, za pomocą którego energia elektryczna z generatora elektrowni wiatrowej jest przetwarzana w ś rednie i/lub wysokie napię cie, a moduł energetyczny zawiera urzą dzenie, za pomocą którego energia elektryczna z generatora elektrowni wiatrowej jest kontrolowana i przesyłana, przy czym moduł energetyczny ma podporę, która jest ustawiona na fundamencie elektrowni wiatrowej i mieści urządzenia elektryczne modułu energetycznego, a szerokość i/lub długość modułu energetycznego są mniejsze niż średnica wieży elektrowni wiatrowej w obszarze fundamentu, charakteryzuje się tym, że na fundamencie wieży osadzone są płyty, a na nich podpora modułu energetycznego, przy czym powyżej modułu energetycznego średniego albo wysokiego napięcia w segmencie wieży usytuowany jest otwór drzwiowy.

PL 207 793 B1

Korzystnie moduł energetyczny jest złożony z dwóch części, które są umieszczone jedna na drugiej, a podpora jest wykonana w obszarze przejściowym pomiędzy pierwszą a drugą częścią tak, że są dopasowane do siebie i są przymocowane do siebie.

Korzystniej moduł energetyczny złożony jest z transformatora i falownika oraz co najmniej jednej szafki rozdzielczej do pomieszczenia elektrycznych urządzeń sterowania elektrowni wiatrowej.

W fundamencie elektrowni wiatrowej umieszczone korzystnie są puste rurki do pomieszczenia kabli i są przymocowane za pomocą poprzecznych ramion przed wykończeniem fundamentu.

Moduły energetyczne są w miarę możliwości prefabrykowane i montowane na podporach tak, że moduły energetyczne można ustawiać na fundamencie wieży za pomocą żurawia, który jest również potrzebny do budowy elektrowni wiatrowej, a wszystkie operacje, zwłaszcza układanie kabli i całe przygotowanie elektrowni wiatrowej do eksploatacji można przeprowadzać w miejscu zabezpieczonym przez regulację poszczególnych modułów sterowania, wyposażenie szafek rozdzielczych itd., przy czym działania te można rozpocząć natychmiast po zbudowaniu wieży. Szczególnie korzystne jest, by podpory modułów energetycznych miały stopy wsporcze, które z kolei spoczywają na płytach uprzednio ułożonych na fundamencie wieży. Płyty te są już zamontowane w określonych położeniach podczas budowy fundamentu i są przymocowane do fundamentu tak, że moduły energetyczne można w bardzo prosty sposób ustawiać później.

Bardzo korzystne jest również zastosowanie w fundamencie elektrowni wiatrowej poprzecznych ramion pustych rurek na kable wychodzące z elektrowni, to znaczy zwłaszcza kable energetyczne, kable sterowania itd. oraz montowanie tych ramion wsporczych pustych rurek w określonych miejscach. W tym celu te poprzeczne ramiona wsporcze są trzymane na ramionach trzymających, które z kolei są mocowane w częściach fundamentu lub w dolnej części wież y. Przy stosowaniu takich poprzecznych ramion wsporczych pustych rurek można dokładnie określić obszar układania kabli, a zwł aszcza ukł adać kable tak, aby kable przebiegają ce od moduł u energetycznego do fundamentu miały najkrótszą i optymalną trasę.

Rozwiązanie według wynalazku ułatwia również, już przy budowie fundamentu, całkowite wyposażenie elektryczne elektrowni wiatrowej przez prefabrykację poszczególnych modułów, takich jak poprzeczne ramiona wsporcze pustych rurek, podpory modułu energetycznego itd.

Przy stosowaniu etapów budowy elektrowni wiatrowej według wynalazku można znacznie skrócić cały czas stawiania elektrowni. Ponadto według wynalazku koszty całego wyposażenia elektrowni wiatrowej można zmniejszyć bez żadnych niedogodności technicznych.

Wynalazek zostanie dokładniej objaśniony na podstawie przykładu wykonania przedstawionego na rysunku, na którym:

fig. 1 przedstawia widok z góry przygotowywanego fundamentu; fig. 2 przedstawia fundament po zalaniu betonem; fig. 3 przedstawia moduł energetyczny;

fig. 4 przedstawia moduł energetyczny z segmentem wieży podczas nasuwania go na moduł.

Figura 1 przedstawia widok z góry przygotowywanego fundamentu przed zalaniem betonem, ze stalowym zbrojeniem 1 i 2, przy czym pusta rurka 3 jest na nim wsparta za pomocą wspornika 4 przy najniższym segmencie wieży. Ponadto widać płyty nośne 5, które są przeznaczone do trzymania ramion 6 w najniższym segmencie wieży (który nie będzie widoczny po zbudowaniu elektrowni wiatrowej).

Pusta rurka 3 służy później do poprowadzenia kabli, takich jak kabel energetyczny, za pomocą którego cała energia elektryczna z elektrowni wiatrowej jest odprowadzana do sieci kablami podziemnymi. Często do tego celu służy raczej kilka rurek, a nie jedna.

Figura 2 przedstawia fundament po zalaniu betonem. Puste rurki pozostają w swym poprzednio ustalonym miejscu, a płyty nośne również zostały zalane betonem. Podczas betonowania ważne jest, by płyty nośne były dociskane do betonu konstrukcyjnego powodując rozkładanie obciążenia na powierzchni. Beton sięga do górnej krawędzi płyt nośnych i jest starannie ubity przy krawędzi płyty.

Po związaniu betonu ramiona trzymające płyty nośne, jak również ramiona poprzeczne do mocowania pustych rurek można rozmontować i użyć ponownie przy budowie innych elektrowni.

Po związaniu betonu, podczas budowy pozostałej części elektrowni wiatrowej, nie ustawia się wieży na fundamencie, jak to było zwykle dotychczas, ale najpierw moduł 7 mocy umieszcza się na płytach nośnych 5 (fig. 2, 3 i 4).

Taki moduł 7 mocy jest pokazany na fig. 3 jako konstrukcja dwuczęściowa, chociaż może również zawierać dodatkowe części.

PL 207 793 B1

Dwie części modułu 7 mocy są, w przedstawionym przykładzie wykonania, umieszczone jedna na drugiej, a cały moduł mocy złożony jest z dwóch przymocowanych do siebie podpór 8 wspierających z kolei ważne części modułów mocy, przykładowo transformator, falownik, tablice przełączania, układ średniego napięcia itd.

Zmontowane ze sobą podpory 8 tworzą ramę i są dokładnie dopasowane tak, że zapewnione jest również niezawodne mocowanie ich do siebie.

Poszczególne podpory 8 mają cztery pionowo usytuowane dźwigary tworzące prostokąt i połączone ze sobą u dołu. Dźwigary te są skręcone śrubami przy swym dolnym i górnym końcu.

Po zamontowaniu modułu energetycznego 7 na fundamencie buduje się wieżę 9 (fig. 4) i nasuwa na ten moduł energetyczny 7. W tym celu zewnętrzne wymiary modułu energetycznego 7, szerokość i długość, są mniejsze niż wewnętrzna średnica wieży 9 w dolnym obszarze wieży 9 lub w obszarze fundamentu.

Po wzniesieniu wieży 9 elektrownia wiatrowa zostaje wyposażona jak zwykle w maszynownię, montowany jest wirnik i wykonywane są odpowiednie połączenia elektryczne pomiędzy generatorem a moduł em energetycznym 7, aby umoż liwić dział anie, a ponadto moduł energetyczny 7 (wyjś cie transformatora) jest również dołączany do energetycznej sieci zasilającej.

Kiedy opisane powyżej puste rurki 3 lub urządzenia przeznaczone do ułożenia kabli zostaną już zamocowane w określonym przewidzianym położeniu, połączenie pomiędzy modułem energetycznym 7 a siecią moż na również wykonać bardzo szybko i korzystnie z minimalną całkowitą długością kabli, ponieważ puste rurki są usytuowane tam, gdzie pasują one dokładnie do odpowiednich części modułu energetycznego.

W elektrowni wiatrowej wedł ug wynalazku korzystne jest również to, ż e dostę p do elektrowni wiatrowej nie musi odbywać się poprzez konwencjonalne drzwi w stałym obszarze fundamentu, ale poprzez drzwi usytuowane tak, że wychodzą one na obszar powyżej części modułu energetycznego będące pod wysokim lub średnim napięciem. W tym celu na zewnątrz wieży 9 może być umieszczona odpowiednia drabina lub schody. Takie usytuowanie drzwi dostępu ma tę zaletę, że personel, który musi często odwiedzać elektrownię, nie musi przechodzić stale obok części modułu energetycznego będących pod wysokim lub średnim napięciem, kiedy elektrownia działa. Zapewnia to również, że nikt nie jest w bezpośrednim pobliżu modułu energetycznego przypadkowo lub przez pomyłkę podczas działania elektrowni wiatrowej i nie dotknie części będących pod napięciem, co mogłoby spowodować poważny wypadek.

W rejonie drzwi dostępu do wieży 9 przewidziany jest odpowiedni pośredni pomost, który może być wykorzystywany przez personel wchodzący do wieży 9, tak że pracownicy ci mogą wchodzić wyżej w elektrowni wiatrowej wewnątrz wieży lub przeprowadzać regulacje różnych urządzeń sterowniczych, albo odczytywać zmierzone dane.

Elektrownia wiatrowa według wynalazku zwykle ma moc znamionową powyżej 100 kW, korzystnie w zakresie 500 kW, 1 MW, 1,5 MW lub znacznie więcej. Korzystnie pomost pośredni jest wyposażony w płytę zamykającą, poprzez którą pracownicy mogą dostać się do dolnego obszaru modułu energetycznego. Zamknięcie włazu powoduje dalsze zabezpieczenie dolnej części modułu energetycznego przed nieupoważnionym dostępem.

Wewnętrzna średnica wieży w obszarze fundamentu może wynosić co najmniej kilka metrów, tak że całkowita powierzchnia może przekraczać 100 m² i dlatego jest wystarczająco dużo miejsca do pomieszczenia modułów energetycznych. Określenie „moduł energetyczny oznacza w niniejszym zgłoszeniu część elektrowni wiatrowej będącą pod średnim albo wysokim napięciem. Są to w szczególności zespoły takie jak transformator lub falownik, albo wyłącznik awaryjny i szafka rozdzielcza średniego napięcia, jak również rozdzielnica niskiego napięcia.

Claims (5)

1. Sposób budowania elektrowni wiatrowej z wieżą, która jest posadowiona na fundamencie, jak również z co najmniej jednym modułem energetycznym, w szczególności składającym się z transformatora, falownika, elektrycznych urządzeń do sterowania elektrownią wiatrową i odprowadzania energii elektrycznej wytworzonej przez generator elektrowni wiatrowej do sieci, przy czym moduł energetyczny ustawia się na fundamencie wieży przed zbudowaniem wieży, a moduł energetyczny ma podporę, która ma stopę wsporczą w której mieszczą się urządzenia elektryczne modułu energetycznego,

PL 207 793 B1 znamienny tym, że podczas wznoszenia fundamentu osadza się płyty w określonych położeniach i wiąże się je z fundamentem, następnie na płytach za pomocą żurawia, używanego do budowy elektrowni wiatrowej, ustawia się podporę (8) modułu energetycznego (7), zaś po zamontowaniu modułu energetycznego (7) na fundamencie, buduje się na nim wieżę (9) i nasuwa na moduł energetyczny (7), przy czym położenie otworu drzwiowego w ustawianym segmencie wieży (9) sytuuje się powyżej modułu energetycznego (7) średniego albo wysokiego napięcia.

2. Elektrownia wiatrowa złożona z wieży, która jest posadowiona na fundamencie oraz z modułu energetycznego, przy czym moduł energetyczny ma co najmniej jeden transformator, za pomocą którego energia elektryczna z generatora elektrowni wiatrowej jest przetwarzana w średnie i/lub wysokie napięcie, a moduł energetyczny zawiera urządzenie, za pomocą którego energia elektryczna z generatora elektrowni wiatrowej jest kontrolowana i przesył ana, przy czym moduł energetyczny ma podporę, która jest ustawiona na fundamencie elektrowni wiatrowej i mieści urządzenia elektryczne modułu energetycznego, a szerokość i/lub długość modułu energetycznego są mniejsze niż średnica wieży elektrowni wiatrowej w obszarze fundamentu, znamienna tym, że na fundamencie wieży (9) osadzone są płyty, a na nich podpora (8) modułu energetycznego (7), przy czym powyżej modułu energetycznego (7) średniego albo wysokiego napięcia w segmencie wieży (9) usytuowany jest otwór drzwiowy.

3. Elektrownia według zastrz. 2, znamienna tym, że moduł energetyczny (7) jest złożony z dwóch części, które są umieszczone jedna na drugiej, a podpora jest wykonana w obszarze przejściowym pomiędzy pierwszą a drugą częścią tak, że są dopasowane do siebie i są przymocowane do siebie.

4. Elektrownia według zastrz. 2, znamienna tym, że moduł energetyczny (7) złożony jest z transformatora i falownika oraz co najmniej jednej szafki rozdzielczej do pomieszczenia elektrycznych urządzeń sterowania elektrowni wiatrowej.

5. Elektrownia według zastrz. 2, znamienna tym, że w fundamencie elektrowni wiatrowej umieszczone są puste rurki (3) do pomieszczenia kabli i są przymocowane za pomocą poprzecznych ramion przed wykończeniem fundamentu.