WO1999053199A1 - Windenergieanlage mit am turm befestigtem transformator - Google Patents

Windenergieanlage mit am turm befestigtem transformator Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a wind turbine with a tower, with a foundation for the tower and with an energy transfer unit for transferring the generated electricity to the power grid.
  • Such wind turbines are well known in the art. With the help of such systems, the energy stored in the wind is converted into electrical energy via a rotor rotating in the wind and a generator driven by the rotor.
  • the rotor is usually located at the top of a tower in order to be arranged at an optimal wind speed. Due to the not inconsiderable weight of the entire system and the loads at high wind speeds, the entire system must be anchored to the ground with the help of a foundation.
  • the object of the invention is therefore to avoid the above-mentioned disadvantages of the prior art and to provide a wind energy installation of the type mentioned at the outset which can also be set up in inhospitable areas and which effectively makes sabotage by unauthorized third parties difficult.
  • This object is achieved according to the invention in a wind energy installation of the type mentioned at the outset in that the weight of the energy transfer unit is borne by the foundation of the tower.
  • the advantages of the invention are, in particular, that no additional foundation for the energy transfer unit has to be introduced into the ground.
  • the foundation of the tower which is usually very stable due to the requirements mentioned at the outset, is also used to support the weight of the energy transfer unit. The invention therefore completely saves the cost of an additional foundation.
  • a tower that is hollow inside can accommodate the energy transfer unit inside, so that it is secured against sabotage by unauthorized third parties even without fencing around the tower.
  • the power line gene from the tower to the energy transfer unit can be kept very short, since the position of the energy transfer unit in the interior of the tower is as close as possible to the power cables running inside the tower that run from the power generator to the power transfer unit.
  • the energy transfer unit is completely weatherproof due to its position inside the tower. Because of this, particularly in areas with aggressive weather conditions, for example in the vicinity of the sea with correspondingly salty air, a particularly complex sealing or an expensive corrosion protection for the energy transfer unit can largely be dispensed with.
  • the energy transfer unit is attached to the outside of the tower.
  • the energy transfer unit is not as weatherproof as in the aforementioned embodiment; however, it is advantageously exposed to the cooling wind, so that, for example, cooling of a transformer of the energy transfer unit, as may be necessary in particular in hot areas, can be omitted.
  • possible malfunctions of the energy transfer unit which can cause a fire, for example, do not directly affect the entire system.
  • An embodiment is particularly preferred in which the energy transfer unit is located approximately at the level of an overhead power line of the power grid to which the wind power installation is connected.
  • the current is therefore transferred to the overhead power line directly at the level of the overhead power line, so that no additional lines are required from the energy transfer unit to the not inconsiderable amount of common overhead power lines.
  • the overhead power lines do not have to be routed close to the ground, so that this embodiment is also distinguished by an increased protection against sabotage.
  • the figure shows a partially sectioned wind turbine 1 in its left part.
  • a wind energy installation 2 is shown.
  • the wind energy installation 1 is partially shown in section seen from the side.
  • the wind turbine 2 is also shown in a side view, but not cut.
  • the construction of the wind energy plants 1 and 2 are identical, so that only the wind energy plant 1 shown on the left is described in its construction here.
  • the wind turbine 1 has a tower 4 arranged perpendicular to the floor 6.
  • the tower 4 of the wind turbine 1 is anchored in the ground 6 by a foundation 8.
  • the foundation 8 has an enlarged diameter compared to the diameter of the tower 4.
  • a machine house 1 2 is attached at the top 10 of the tower 4, a machine house 1 2 is attached. In the machine house 1 2 there are auxiliary units (not shown) of the wind power plant 1.
  • a generator 1 4 is located directly after the machine house 1 2.
  • the generator 14 converts the rotational energy of the rotor hub 1 6 connected to it into electrical energy.
  • the rotor hub 1 6 is set in rotation by rotor blades 1 8, which rotate in the wind due to a wing profile.
  • the electrical energy obtained is made available by the generator 14 via lines 20 to a transformer 22 functioning as an energy transfer unit.
  • the transformer 22 feeds the transformed electrical energy into circuit power lines 26 via isolating switches 24.
  • the overhead power lines 26 are suspended from masts 30 via insulators 28.
  • the transformer 22 is arranged directly on the tower 4.
  • the transformer 22 is located on a platform 32.
  • the platform 32 has a boundary wall 34 at its end remote from the tower.
  • the platform 32 is located essentially at the level of the overhead power lines 26, so that the attachment points 36, which are above the disconnector 24 for attaching the overhead power line 26 serve above the transformer 22 on the tower 4, are located substantially at the same height as the insulators 28.
  • the tower 4 therefore also performs the function of a mast 30 in the embodiment shown.
  • a wind turbine 2 is shown, which is identical in construction to the wind turbine 1.
  • the transformer 38 is rotated by 90 ° on the side of the wind energy installation 2 facing the viewer of the drawing.
  • a boundary wall corresponding to the boundary wall 34 of the platform 32 for the platform 40 of the wind turbine 2 is not shown.
  • the transformer 38 is also connected via isolating switches 42 to overland power lines 26 fastened to the tower 46 at fastening points 44.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Windenergieanlage mit einem Turm, mit einem Fundament für den Turm und mit einer Energieübergabeeinheit zum Übergeben des erzeugten Stromes an das Stromnetz. Die erfindungsemässe Windenergieanlage zeichnet sich dadurch aus, dass das Gewicht der Energieübergabeeinheit von dem Fundament des Turmes der Windenergieanlage getragen wird.

Description

WINDENERGIEANLAGE MIT AM TURM BEFESTIGT TRANSFORMATOR
Die Erfindung betrifft eine Windenergieanlage mit einem Turm, mit einem Fundament für den Turm und mit einer Energieübergabeeinheit zum Übergeben des erzeugten Stromes an das Stromnetz.
Derartige Windenergieanlagen sind aus dem Stand der Technik wohlbekannt. Mit Hilfe derartiger Anlagen wird die im Wind gespeicherte Energie über einen sich im Wind drehenden Rotor und einem von dem Rotor angetriebenen Generator in elektrische Energie umgewandelt. Um in einer Höhe optimaler Windgeschwindigkeiten angeordnet zu sein, befindet sich der Rotor zumeist an der Spitze eines Turmes. Aufgrund des nicht unerheblichen Gewichtes der Gesamtanlage und der Belastungen bei hohen Windgeschwindigkeiten muß die gesamte Anlage mit Hilfe eines Fundamentes im Boden verankert sein.
Darüber hinaus ist es bekannt, daß der von der Windenergieanlage erzeugte Strom über eine im Boden verlegte Leitung zu einer Energieübergabeeinheit zum Übergeben des erzeugten Stromes an das Stromnetz weitergeleitet wird. Diese Energieübergabeeinheit, die zumeist einen Transformator enthält, befindet sich dabei in einiger Entfernung von dem Turm und ist zumeist aufgrund ihres ebenfalls nicht unerheblichen Gewichtes am Boden mit einem Fundament verankert. - 2 -
Nachteilig bei derartigen aus dem Stand der Technik bekannten Windenergieanlagen ist es jedoch, daß diese relativ unflexibel bei ihrer Aufstellung sind. Denn oftmals kommen derartige Anlagen in Gebieten zum Einsatz, in denen es beispielsweise aufgrund eines aus Stein bestehenden Bodens nur unter extrem hohem Aufwand möglich ist, ein Fundament in den Boden zu treiben. Die Installation der Energie-- Übergabeeinheiten in beabstandeter Position von dem Turm der Windenergieanlage führt daher im Stand der Technik oftmals zu erheblichen Schwierigkeiten und somit zu erhöhten Kosten bei der Aufstellung.
Weiterhin nachteilig bei den bekannten, oben dargestellten Windenergieanlagen ist es, daß die Energieübergabeeinheiten durch ihre Position am Boden für jedermann zugänglich sind und somit das Opfer einer Sabotage werden können. Um eine solche Sabotage durch unbefugte Dritte zu verhindern, ist es zwar bekannt geworden, die Energieübergabeeinheiten derartiger Windenergieanlagen mit entsprechend gesicherten Öffnungen oder gar Umzäunungen zu versehen - dies ist jedoch aufgrund der zusätzlichen Kosten ebenfalls nachteilig.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die oben genannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine Windenergieanlage der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die auch in unwirtlichen Gebieten aufstellbar ist und wirksam eine Sabotage durch unbefugte Dritte erschwert.
Diese Aufgabe wird bei einer Windenergieanlage der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gewicht der Energieübergabeeinheit von dem Fundament des Turmes getragen wird.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß kein zusätzliches Fundament für die Energieübergabeeinheit in den Boden eingebracht werden muß. Durch die Erfindung wird das ohnehin aufgrund der eingangs genannten Erfordernisse üblicherweise sehr stabil ausgebildete Fundament des Turmes mit für die Abstützung des Gewichts der Energieübergabeeinheit verwendet. Die Erfindung erspart daher die Kosten für ein zusätzliches Fundament vollständig.
Besonders vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Windenergieanlage ist es, daß die Sicherung des Turmes gegen Zugang durch unbefugte Dritte gleichzeitig den Zugang von unbefugten Dritten zu der Energieübergabeeinheit verhindert. So läßt sich beispielsweise durch eine bereits vorhandene Umzäunung des Turmes eine direkt am Turm auf dem Fundament des Turmes angebrachte Energieübergabeein- - 3 -
heit ebenfalls durch den Zaun gegen unbefugte Dritte sichern. Weiterhin kann beispielsweise ein Turm, der im Inneren hohl ist, die Energieübergabeeinheit in seinem Inneren aufnehmen, so daß diese auch ohne eine Umzäunung des Turmes gegen Sabotage durch unbefugte Dritte gesichert ist. Bei der zuletzt genannten Ausführungsform ist es darüber hinaus besonders vorteilhaft, daß die Stromleitung gen von dem Turm zur Energieübergabeeinheit sehr kurz gehalten werden können, da sich die Energieübergabeeinheit durch ihre Position im Inneren des Turmes in größtmöglicher Nähe zu den im Inneren des Turmes verlaufenden Stromkabeln befindet, die von dem Stromgenerator zu der Energieübergabeeinheit laufen. Darüber hinaus ist bei dieser Ausführungsform die Energieübergabeeinheit durch ihre Position im Inneren des Turmes vollständig wettergeschützt. Aufgrund dessen kann insbesondere in Gebieten mit aggressiven Wetterverhältnissen, beispielsweise in Meeresnähe bei entsprechend salzhaltiger Luft, auf eine besonders aufwendige Versiegelung bzw. einen aufwendigen Korrosionsschutz für die Energieübergabeeinheit weitgehend verzichtet werden.
Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Energieübergabeeinheit außen am Turm befestigt ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Energieübergabeeinheit zwar nicht derart wettergeschützt, wie in der vorgenannten Ausführungsform; sie ist jedoch vorteilhaft dem kühlenden Wind ausgesetzt, so daß beispielsweise eine Kühlung eines Transformators der Energieübergabeeinheit, wie sie insbesondere in heißen Gebieten möglicherweise notwendig ist, entfallen kann. Darüber hinaus greifen bei dieser Ausführungsform mögliche Fehlfunktionen der Energieübergabeeinheit, die beispielsweise einen Brand verursachen können, nicht direkt auf die Gesamtanlage über.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der sich die Energieübergabeeinheit in etwa in der Höhe einer Überlandstromleitung des Stromnetzes befindet, an welchem die Windenergieanlage angeschlossen ist. Bei dieser Ausführungsform wird daher der Strom direkt in der Höhe der Überlandstromleitung an diese übergeben, so daß keinerlei zusätzliche Leitungen von der Energieübergabeeinheit auf die nicht unerhebliche Höhe gebräuchlicher Überlandstromleitungen erforderlich sind. Darüber hinaus müssen bei dieser Ausführungsform die Überlandstromleitungen auch nicht in die Nähe des Bodens heruntergeführt werden, so daß diese Ausführungsform sich ebenfalls durch eine erhöhte Sabotagesicherung auszeichnet.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Eine Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr mit Bezug auf die anliegende Zeichnung beschrieben.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt skizzenartig die erfindungsgemäße Windenergieanlage. _
Die Figur zeigt in ihrem linken Teil eine teilweise geschnittene Windenergieanlage 1 . Die Figur zeigt in ihrem rechten Teil eine Windenergieanlage 2. In der Figur ist die Windenergieanlage 1 teilweise im Schnitt von der Seite gesehen dargestellt. Die Windenergieanlage 2 ist ebenfalls in einer Seitenansicht, aber ungeschnitten, dargestellt. Die Windenergieanlagen 1 und 2 sind in ihrem Aufbau identisch, so daß hier nur die links dargestellte Windenergieanlage 1 in ihrem Aufbau beschrieben wird.
Die Windenergieanlage 1 weist einen senkrecht zum Boden 6 angeordneten Turm 4 auf. Der Turm 4 der Windenergieanlage 1 ist im Boden 6 durch ein Fundament 8 verankert. Das Fundament 8 weist gegenüber dem Durchmesser des Turmes 4 einen vergrößerten Durchmesser auf.
An der Spitze 10 des Turmes 4 ist ein Maschinenhaus 1 2 angebracht. In dem Maschinenhaus 1 2 befinden sich (nicht dargestellte) Nebenaggregate der Windenergieanlage 1 . Direkt anschließend an das Maschinenhaus 1 2 befindet sich ein Generator 1 4. Der Generator 14 wandelt die Rotationsenergie der mit ihm verbundenen Rotornabe 1 6 in elektrische Energie um. Die Rotornabe 1 6 wird durch Rotorblätter 1 8, die sich aufgrund eines Flügelprofils im Wind drehen, in Rotation versetzt.
Die gewonnene elektrische Energie wird von dem Generator 14 über Leitungen 20 einem als Energieübergabeeinheit fungierenden Transformator 22 zur Verfügung gestellt. Der Transformator 22 speist die transformierte elektrische Energie über Trennschalter 24 in Überlandstromleitungen 26 ein. Die Überlandstromleitungen 26 sind über Isolatoren 28 an Masten 30 aufgehängt.
Der Transformator 22 ist unmittelbar am Turm 4 angeordnet. Der Transformator 22 befindet sich auf einer Plattform 32. Die Plattform 32 weist an ihrem turmfernen Ende eine Begrenzungswand 34 auf. Die Plattform 32 befindet sich im wesentlichen in der Höhe der Überlandstromleitungen 26, so daß die Befestigungspunkte 36, die oberhalb der Trennschalter 24 zur Befestigung der Überlandstromleitung 26 oberhalb des Transformator 22 an dem Turm 4 dienen, sich im wesentlichen in gleicher Höhe wie die Isolatoren 28 befinden. Der Turm 4 übt daher in der dargestellten Ausführungsform auch die Funktion eines Mastes 30 aus.
In der rechten Hälfte der Figur ist eine Windenergieanlage 2 dargestellt, die_ baugleich zu der Windenergieanlage 1 ist. In der Darstellung ist jedoch der Transformator 38 um 90° verdreht auf der dem Betrachter der Zeichnung zugewandten Seite der Windenergieanlage 2 angebracht. Darüber hinaus ist in der Figur eine der Begrenzungswand 34 der Plattform 32 entsprechende Begrenzungswand für die Plattform 40 der Windenergieanlage 2 nicht dargestellt. Der Transformator 38 ist jedoch ebenfalls über Trennschalter 42 mit an Befestigungspunkten 44 am Turm 46 befestigten Überlandstromleitungen 26 verbunden.

Claims

A n s p r ü c h e
1 . Windenergieanlage mit einem Turm (4, 46), mit einem Fundament (8) für den Turm (4, 46), mit einer Energieübergabeeinheit (22, 38) zum Übergeben des erzeugten Stromes an das Stromnetz (26), dadurch gekennzeichnet, daßdas Gewicht der Energieübergabeeinheit (22, 38) von dem Fundament (8) getragen wird.
2. Windenergieanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Energieübergabeeinheit (22, 38) im wesentlichen aus einem Transformator besteht.
3. Windenergieanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieübergabeeinheit (22, 38) außen am Turm (4, 46) befestigt ist.
4. Windenergieanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieübergabeeinheit (22, 38) innen am Turm (4, 46) befestigt ist.
5. Windenergieanlage nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieübergabeeinheit (22, 38) auf einer am Turm (4, 46) befestigten Plattform (32, 40) angeordnet ist.
6. Windenergieanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Stromnetz Überlandstromleitungen (26) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieübergabeeinheit (22, 38) im wesentlichen in Höhe der Überlandstromleitungen (26) angeordnet ist.
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