WO2010136151A2 - Rotorblatt, energieerzeugungsanlage und verwendung - Google Patents

Rotorblatt, energieerzeugungsanlage und verwendung Download PDF

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WO2010136151A2
WO2010136151A2 PCT/EP2010/003104 EP2010003104W WO2010136151A2 WO 2010136151 A2 WO2010136151 A2 WO 2010136151A2 EP 2010003104 W EP2010003104 W EP 2010003104W WO 2010136151 A2 WO2010136151 A2 WO 2010136151A2
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rotor blade
electrically operable
sensor
light generating
rotor
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Moritz RÖGER
Wolfgang Freude
Jürg LEUTHOLD
Daniel Volkmer
Christos Klamouris
Original Assignee
Karlsruher Institut Für Technologie (Kit)
Robert Bosch Gmbh
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
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    • F03D80/30—Lightning protection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F03D80/40—Ice detection; De-icing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/83—Testing, e.g. methods, components or tools therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a rotor blade, a power plant and a use.
  • Rotor blades are among the most heavily loaded components of a power plant, such as a power plant. a wind turbine or hydropower plant. In order to be economically viable, rotor blades must be operated for a period of several years, preferably in continuous operation. Thus, on the one hand rotor blades of wind turbines over a period of several years enormous forces, such as. Centrifugal forces, wind currents and gusts, turbulence, solar radiation and high temperature fluctuations withstand.
  • rotor blades are also among the components of a power generation plant with the highest failure rates due to the heavy load. Repairs and replacement of rotor blades, which are still the most common, are very costly and cause high yield shortages. For this reason, the early detection of damage in the various components of the rotor blade, in particular in the aerodynamic or hydrodynamic shell of the rotor blade and its supporting components inside the rotor blade is required.
  • One aspect of the present invention relates to a rotor blade for a power generation plant, in particular for a wind turbine and / or a hydropower plant, wherein
  • the rotor blade comprises an electrically operable sensor device and wherein
  • the electrically operable sensor device can be supplied with energy by irradiation of electromagnetic radiation and / or is operable.
  • the electromagnetic radiation may include, for example, radio radiation, in particular in predefined wavelength ranges, such as radio or directional radio.
  • the electromagnetic radiation may also comprise light, in particular in the visible to the human eye spectral range and / or the infrared range, which may include near infrared and / or medium infrared and / or far infrared.
  • the electromagnetic radiation may comprise a wavelength range between about 400 nm to about 900 nm, preferably a wavelength range between about 750 nm to about 850 nm.
  • the electromagnetic radiation may have a wavelength range of about 670 nm about 2000 nm, in particular to about 20,000 nm, preferably comprise a wavelength range of about 1310 nm to about 1550 nm.
  • Other preferred wavelengths of electromagnetic radiation may include about 670 nm ⁇ 100 nm and / or about 890 nm ⁇ 100 nm and / or 980 nm ⁇ 100 nm and / or 1310 nm ⁇ 100 nm and / or 1550 nm ⁇ 100 nm. It is also possible that the electromagnetic radiation has a wavelength less than about 400 nm.
  • An electrically operable sensor device is preferably a sensor device which is operated with electric current.
  • the sensor device which is operated with electric current.
  • Sensor means are supplied by means of electromagnetic radiation with energy that is partially or completely converted into electrical energy in or from the sensor device.
  • This electrical energy can be transmitted intermittently and buffered or buffered. It is also possible that the electromagnetic radiation in electrical
  • the power supply of the electrically operable sensor device is preferably used to transmit sensor measurement data or even alarm signals from the electrically operable sensor device in optical and / or another electromagnetic radiation form or at corresponding wavelengths to a data evaluation device. However, it can also serve to simultaneously receive control data from the data evaluation device from the sensor device. With the available electrical power and internal processes of the electrically operable sensor device can be performed independently of the data evaluation for optimal operation.
  • the present invention allows the technical monitoring of wind turbines and / or hydropower plants, in particular the uninterrupted monitoring of their rotor blades.
  • sensors that operate electrically are.
  • the use of conventional copper wires for the power supply of the sensors and for the measurement data transmission so that induced by the changing magnetic field of a lightning current, no high voltages as a result of lightning.
  • the damage or even the destruction of the sensors and their built-in electronics can be prevented, so that advantageously the wind turbine for repair or replacement of such a sensor does not need to be shut down, and thus a corresponding failure of the wind turbine can be avoided.
  • the electrically operable sensor device is arranged galvanically isolated in the rotor blade.
  • galvanically isolated comprises in particular that the sensor device does not have a direct electrically conductive connection to the outside, ie to the outside of the housing, in particular to the environment.
  • galvanically isolated preferably means that the sensor device is not supplied with electrical current, in particular electrical direct current, nor is it conducted out of the sensor device.
  • electrical current in particular electrical direct current
  • electric current flows in the sensor device. in particular electrical direct current.
  • this DC current may, due to the operation, have a variable voltage and current intensity, for example due to the detected sensor signal and / or due to the data supplied via the electromagnetic radiation.
  • the term “galvanically isolated” may in particular include that the sensor device is not grounded, i. is potential-free.
  • the term “galvanically isolated” may also include that the sensor device is in a Faraday cage, for example in the form of a housing, and no electrical current flow into the interior of the Faraday cage takes place through this Faraday cage.
  • the Faraday cage i.
  • the housing may be formed without electrical inlets and outlets and the sensor device in particular be free of an electrical (physical) connection to other electrical elements or the ground potential.
  • the risk of lightning strike is minimized in the rotor blade of a wind turbine due to the galvanic isolation, since it is avoided that in the rotor blade grounded components or components are present. But even with a lightning strike, the sensor device is protected because of the galvanic isolation, since substantially no currents penetrate into the sensor device or flow through the sensor device. A complex decoupling, as is necessary in conventional sensors to protect sensor and evaluation from overvoltages, is therefore not necessary. Due to the galvanic isolation, there is also no risk of a short circuit due to the influence of water or by corrosion of acids in the rotor blade of a hydropower plant.
  • the housing can be made of stainless polymer material.
  • the electrically operable sensor device is arranged electromagnetically shielded in the rotor blade.
  • electromagnetic shielded refers, for example, to an all-round metallic sheath.
  • the shield thus conceptually provides an interface against the passage of electromagnetic fields to protect an electronic device.
  • Aim of electromagnetic shielding i. E.
  • the aim of electrical and magnetic shielding or shielding is on the one hand, the effect of incident fields on sensitive circuits cancel or at least significantly reduce the field strength, on the other hand, to prevent the radiation of the components to the outside of the interface.
  • “Significantly reduce” means in this context, the electromagnetic, ie the electrical and / or the magnetic field strength, which enters from the outside to the inside of the metallic shell, for example, when passing through the shield or the shield case by 50%, 90%, 95% or 99%
  • the basic approach is to introduce an interface of electrically conductive or magnetic material between the field source and the circuit.
  • the term "electromagnetically shielded” as used in this application includes that the sensor means provide significant shielding (e.g., reduction of the original electrical
  • Field for example by 50%, by 90%, by 95% or by 99% against electric fields at low frequencies, in particular between 1 kHz and 100 kHz, and at high frequencies, in particular between 100 kHz and 10 GHz, and a substantially complete shielding against magnetic fields
  • Electromagnetically shielded may include the sensor device being housed in a Faraday cage, for example in the form of a housing and through this Faraday cage inside, the Faraday cage no electrical current flow takes place as a result of electric fields.
  • the Faraday cage ie, for example, the housing may be formed without electrical supply and discharge lines and the sensor device in particular be free of an electrical (physical) connection to other electrical elements or the ground potential.
  • electrostaticically shielded may in particular include that the sensor device is located in a magnetically shielded cage with high magnetic permeability, for example in the form of a housing and no low-frequency magnetic fields, for example as a result of a lightning strike inside the cage take place through this cage.
  • the magnetic field lines incident on the screen ideally prefer to pass through the highly permeable material and seek within the material the path of least magnetic resistance, rather than entering the protected (shielded) area.
  • the electromagnetically shielded cage may comprise grid elements and / or plate elements.
  • ⁇ -metal For shielding low-frequency magnetic radiation, especially ⁇ -metal is used.
  • the ⁇ -metal is a soft magnetic nickel-iron alloy (about 75-80% nickel) of high magnetic permeability.
  • the high magnetic permeability of the u-metal thus causes the magnetic flux of low frequency magnetic fields to concentrate in the material. This effect leads to a considerable attenuation when shielding low-frequency or static magnetic interference fields.
  • other materials may also be used, such as alloys having a nickel content between about 36% and about 50% nickel, or even pure iron.
  • Hybrid shielding technologies thanks to a combination of high-permeability and high-conductivity materials, can also create a double effect on electromagnetic fields.
  • the galvanic isolation and the electromagnetic shielding minimizes the risk of damage or destruction of the sensor device, for example as a result of a lightning strike in the rotor blade of a wind turbine, since substantially no currents or voltages penetrate or induced in the sensor device. Furthermore, the galvanic insulation and the electromagnetic shielding prevent electromagnetic fields from penetrating into the external environment.
  • the rotor blade For supplying energy to the electrically operable sensor device, the rotor blade comprises, for example, at least one optical waveguide line, wherein electromagnetic radiation is coupled into the electrically operable sensor device by means of the at least one optical waveguide line.
  • the optical fiber cable can be implemented in a preferred embodiment as an optical fiber in the form of a glass fiber. Due to its higher mechanical strength, this glass fiber can also be coated with a polymer material. For this reason, also optical fibers can be used purely from polymer materials.
  • Two or more optical fiber optic cables may be arranged.
  • an optical waveguide bundle comprising a multiplicity of optical waveguides can be arranged.
  • the optical fiber bundle may comprise between 2 and 1000, in particular about 2, 3, 4, 5, 6, 10, 15, 20, 50, 100, 150, 200, 250, 500, 700, 1000 optical waveguides, which are combined to form an optical waveguide bundle , The combining can be done mechanically and / or chemically, e.g.
  • Light could also be sent wirelessly to the electrically operable sensor device, so that no optical fiber optic cable is necessary. In other words, it may be sufficient that there is a cavity through which the electromagnetic radiation, in particular the light, is radiated.
  • one end of the optical waveguide line protrudes into a housing of the electrically operable sensor device or the one end of the optical waveguide line ends outside the housing of the electrical operable sensor device. It is possible, for example, that the optical waveguide ends outside the housing of the electrically operable sensor device and the light emerging from the optical waveguide passes through an opening in the housing into the housing. It is possible, for example, for the optical waveguide to terminate outside the housing of the electrically operable sensor device and for the light emerging from the optical waveguide to enter the housing through a region of the housing, this region being at least partially, preferably completely transparent, for the light.
  • a light-generating device may preferably be a laser, in particular a laser diode, or comprise one or more such lasers.
  • One or more illumination diodes, such as one or more LEDs, or generally any kind of illumination, could alternatively or additionally be part of a light-generating device or be used as a light-generating device.
  • Solar energy could also be used in or as a light generating device.
  • the electromagnetic radiation has a continuous component and a varying component, wherein the electrically operable sensor device is supplied with energy by means of the continuous component and wherein the electrically operable sensor device is controlled or controlled by means of the varying component.
  • the various components can be provided by one or more light generating devices and coupled by one or more optical waveguides in the sensor device. It is also possible that by means of a single light generating device simultaneously light of different wavelengths can be generated, so that, for example, a group of wavelengths, ie a portion of the spectrum generated electromagnetic radiation for supplying the sensor device is used and the other group, ie a further sub-area, in particular the remaining portion of the spectrum of the electromagnetic radiation generated is used for control or regulation.
  • the photovoltaic converter in the electrically operable sensor device converts the optical energy from the light generating device into electrical energy.
  • the converter may be particularly sensitive in the visible to the human eye spectral range and / or the infrared range, which may include near infrared and / or medium infrared and / or far infrared. In particular, its sensitivity can include all wavelengths between 200 nm and 20,000 nm.
  • the photovoltaic converter includes a single integrated photovoltaic cell that is illuminated by a single light generating device.
  • the single integrated cell of m light generating devices could be illuminated by means of fiber optic power couplers. In this m is a natural number.
  • a photovoltaic converter could also comprise n integrated cells, in particular two and four cells, in particular consisting thereof. In this n is a natural number. This generates higher voltages for stabilizing the electrical components in the electrically operable sensor device.
  • a photovoltaic converter of n integrated cells can be illuminated by a single light-generating device. Alternatively, the photovoltaic converter could be illuminated by m light generating devices by means of fiber optic power couplers.
  • voltage converter behind the photovoltaic converter which is composed of one or more integrated cells, can be used.
  • These electronic units preferably receive a DC voltage, for example between 0.5 V and 3 V, and generate a higher DC voltage, for example between 3.3 V and 12 V.
  • the operating voltage of the sensor device can be stabilized by means of this voltage converter.
  • photovoltaic converter can be electrically connected in series with a simple photovoltaic cell, so that they are of an equal number of
  • Light generating devices are illuminated via n fiber optic cables.
  • Light generating devices are illuminated over m fiber optic cables by means of fiber optic power splitter.
  • Tandem cells comprise a plurality of different layers of material, each layer being sensitive to a different wavelength.
  • electrical energy can be generated from or with a very broadband light generating device.
  • the light may also be generated by means of a light generating device which is simultaneously tunable in 2, 3, 4, 5, etc. wavelengths.
  • the light can be generated by means of a light-generating device which can be tuned in several wavelengths.
  • MPPT Maximum Peak Power Tracker
  • the electrically operable sensor device comprises an acceleration sensor, wherein a vibration behavior and / or bending behavior of the rotor blade can be determined by means of a data signal, in particular an optical data signal of the acceleration sensor.
  • the electrically operable sensor device may also comprise or be an acoustic receiver or a microphone and / or an ultrasonic sensor for determining the oscillation or bending behavior of the rotor blade.
  • these sensors can be used in the technical monitoring of a rotor blade in addition to an acceleration sensor or as an alternative for an acceleration sensor. However, one or more of these sensors (alone or in combination with one another) may also supplement the function of the acceleration sensor.
  • two or more different sensors can be used, which serve both in their function to test one or more rotor blades.
  • a plurality of sensors serves to check the functionality of individual sensors. It is also possible that the plurality of sensors serves to make the system fail-safe, so that the rotor blade can still be sufficiently monitored if one or more sensors are temporarily or permanently inoperative.
  • electrically operable sensor devices can also be used to carry out any other desired functions. For example,
  • Acceleration sensors are used in the rotor blade end, where the rotor blade acceleration is highest. High rotor blade accelerations are caused by abruptly changing wind forces or underwater forces or wind directions or underwater directions and can damage the rotor blade. In addition, sensor measurement data could be used not only for monitoring but also for active control of the rotor blade, so that the efficiency of the power generation plant is improved.
  • one or more temperature sensors and / or one or more moisture sensors and / or one or more fire protection sensors and / or one or more image sensors and / or one or more other sensors and / or any combination thereof may be used.
  • one or more image sensors may be installed on or in the rotor blade to monitor the condition of other parts of the power plant, in particular the condition of the other blades or even the condition of the hub or nacelle. It is also possible that one or more image sensors are arranged on or in the hub and / or on or in the nacelle.
  • lightning meters could be powered or operated with electromagnetic radiation. These lightning meters are usually on
  • the Rogowski coils are electrical devices for
  • Measurement of alternating current They consist of a spiral coil in the
  • Tip of one end passes through the center of the coil to the other end, so that both terminals are at the same end of the coil.
  • This arrangement can be wound on the rotor blade around the lightning conductor. By means of the induced voltage in the Rogowski coil due to the temporal change of the lightning current, the lightning current can be measured. A visually supplied
  • Device can transmit the measurement data via the fiber optic cable to the
  • the light energy for supplying a light generating device serve, so that the laser diode is used as a light source for a passive fiber optic sensor system at any rotor blade location.
  • the light energy can also be used to supply a lighting diode, a lamp or any light source, so that, for example, the rotor blade can send warning signals, for example to aircraft or ships.
  • the light energy for supplying a heater to a serve anywhere in the rotor blade, for example, to melt ice or to prevent the formation of ice.
  • the light energy can be used to operate pumps that convey an antifreeze on the rotor blades through exit holes on the rotor blade surface.
  • the light energy may control valves that direct the pressurized antifreeze through exit holes on the rotor blade surface to the rotor blades.
  • Any actuators in the rotor blade could also be supplied with light energy.
  • All electrically operable sensor devices may be installed in a housing or housed in multiple housings.
  • the sensor device is controlled, for example, by a local integrated microcontroller. Depending on the complexity of the network, other programmable devices such as DSP, CPLD or FPGA chips may also be used.
  • the microcontroller can communicate with the sensor device by means of an interface or a communication protocol, preferably by means of SPI or I 2 C. Sensor measurement data is processed by the microcontroller and preferably sent via a UART interface to a fiber optic transmitter.
  • the microcontroller is preferably controlled or regulated by means of the varying proportion of the electromagnetic radiation from another microcontroller or another programmable unit in a data evaluation device. In this way, programmable sensor devices can also be controlled or regulated by means of the data evaluation device via the local microcontroller.
  • the microcontroller could also, independent of the data evaluation, internal processes, such as the generation of alarm signals and / or the regulation of the light generating device for optimal light energy supply and / or perform any other functions.
  • Analog sensors can be connected to the local microcontroller via an analogue to Digital (ADC) converters communicate.
  • ADCs may be integrated in the microcontroller or be a separate entity.
  • the rotor blade For transmitting a data signal, in particular an optical sensor measurement data signal or an alarm signal, the rotor blade comprises, for example, an optical waveguide, wherein varying electromagnetic radiation is coupled by means of the optical waveguide in an electrical data evaluation device.
  • one end of the optical waveguide cable is optically coupled to a light generating device, preferably to an optical transmitter, in the electrically operable sensor device, in particular to a laser of the VCSEL class or shape.
  • the laser can preferably be operated at 780 nm or at 850 nm.
  • VCSEL lasers advantageously have a very low power consumption.
  • lasers for data transmission at other wavelengths for example at 1310 nm and / or 1550 nm, can be used.
  • an optical transmitter in the electrically operable sensor device could also comprise a lighting diode, such as a light emitting diode. an LED, include or be.
  • the other end of the optical waveguide line protrudes into a housing of the data evaluation device or the one end of the optical waveguide line ends outside the housing of the data evaluation device.
  • the data signal is received by an optical receiver, preferably a photodiode, in the data evaluation device and sent on to the microcontroller.
  • encoding techniques such as the Manchester code, which receives the clock signal during encoding.
  • a Manchester coded signal may be the output of an XOR gate chip, with the two inputs being the data and clock signals.
  • the 8BM0B code also serves to recover the clock signal in the Data evaluation. Many other techniques for clock recovery are conceivable.
  • an optical transmitter may be used in the data evaluator rather than in the electrically operable one
  • an optical modulator preferably a fiber optic modulator is used so that light from the optical transmitter in the electrically operable data evaluation device is modulated with the data signal in the sensor device and further received by the optical receiver in the data evaluation device ,
  • the rotor blade comprises, for example, an optical waveguide, wherein varying electromagnetic radiation is coupled by means of the optical waveguide in the electrically operable sensor device.
  • one end of the optical fiber cable is coupled to an optical transmitter in the data evaluation device.
  • VCSEL lasers are operable at 780 nm or at 850 nm, or also lasers which can be operated at other wavelengths, for example at 1310 nm and / or at 1550 nm, or also illumination diodes (LEDs) can serve this purpose.
  • LEDs illumination diodes
  • the other end of the optical fiber cable protrudes into the sensor device.
  • the control signal is received by an optical receiver, preferably a photodiode, in the sensor device and sent on to the local microcontroller.
  • the light generating device can be used for power supply for transmitting the control signal.
  • the electromagnetic radiation has a continuous component and a varying component, wherein the electrically operable sensor device is supplied with energy by means of the continuous component and wherein the electrically operable sensor device is controlled or regulated by means of the varying proportion.
  • the optical waveguide line for transmitting an optical sensor measurement data signal or alarm signal and a control signal can, in a preferred embodiment, also be implemented as an optical fiber in the form of a glass fiber. Due to their higher mechanical strength, this can
  • Glass fiber should also be coated with a polymer material. For this reason, also optical fibers can be used purely from polymer materials. For data transmission but light could also be transmitted wirelessly, so that no optical fiber optic cable is necessary.
  • the rotor blade can 1, 2, 3, 4, ... optical fiber optic cables for simultaneous power supply and data transmission. All fiber optic cables run in a single fiber optic cable or in multiple fiber optic cables. For additional mechanical strength and / or water resistance and / or resistance to extreme temperatures, the fiber optic cable may additionally be encased with appropriate materials.
  • quadruple cables with four optical waveguides are used, wherein an optical waveguide can serve for supplying energy to the electrically operable sensor device.
  • a second optical waveguide can serve to transmit the optical sensor measurement data signal or alarm signal.
  • a third fiber optic cable may be used to transmit the optical control signal, and a fourth fiber optic cable may be used for safety control.
  • a single optical waveguide can be used for data transmission, so that a second optical waveguide is available for supplying energy to the electrically operable sensor device.
  • the two optical waveguides for power supply can be used simultaneously, and / or one of the two optical waveguides can serve as a backup.
  • Cost-effective 2-way (duplex) fiber optic cable with two fiber optic cables can also be used, with the one Optical waveguide for supplying power to the electrically operable sensor device and the other optical waveguide can serve for data transmission.
  • cables could be used with any number of optical fibers.
  • safety control may include the emergency shutdown of the lasers in the event of a fault or fiber breakage
  • the safety control is activated, for example, when the fiber optic transmitter in the sensor device sends an error message or stops responding. In particular, detection that the fiber optic transmitter is unresponsive may indicate fiber breakage
  • optical energy may be transmitted to the electrically operable sensor device via a fiber optic cable
  • a small portion of the optical energy eg, less than 10%, more preferably less than 5%, more preferably less than 1%, preferably between about 5% and about 0.01%, more preferably between about 2% and about 0.05%, most preferably between about 1% and about 0 , 1%) in front of the photovoltaic converter in the electrically operated Baren sensor device sent by means of one or more fiber optic splitters on the used for security control fiber optic cable back to an optical receiver in the base station.
  • possible breaks in the supply link can be detected fastest in this way.
  • the light generating device is switched off for power supply.
  • the optical receiver is designed so that reflected optical energy from the damaged optical waveguide is detected directly by the optical receiver.
  • the number of optical waveguides for simultaneous power supply, data transmission and safety control can be minimized except for one optical waveguide.
  • the light generating device and / or the optical transmitter and / or the optical receiver and / or the photovoltaic converter for connection to the optical waveguide are provided with a socket.
  • Fiber-optic connectors can be used on the cable side, such as ST socket bayonet connectors or FC Form plug-in connectors, or E-2000 or SC-form push-pull connectors.
  • the light-generating device and / or the optical transmitters and / or the optical receivers and / or the photovoltaic converters can be embodied in a pigtail form.
  • Coupling into the optical waveguide takes place according to this example directly or via a lens.
  • the other end of the optical waveguide is according to this
  • Example with ST, FC, E-2000, SC or also with another commercially available connector Example with ST, FC, E-2000, SC or also with another commercially available connector.
  • the housing of the sensor device To connect the housing of the sensor device to the housing of the data evaluation device, it is preferable to mount receptacles on the housings.
  • special fiber optic connectors can be used with screwed bayonets and / or push-pull shape, so that the entire connector has particular high vibration resistance, water resistance and resistance to extreme temperatures and / or salt spray.
  • both ends of the optical waveguide protrude into the interior of the housing via cable bushings with high vibration resistance, water resistance and resistance to extreme temperatures and salt spray, so that all sockets on the housings fail.
  • normal connectors can be used in the housings, which need not have high vibration resistance, water resistance and resistance to extreme temperatures and salt fog.
  • n same or different electrically operable sensor devices can be installed.
  • For energy supply is preferably a single light generating device, which can deliver the necessary energy to each housing of an electrically operable sensor device by means of fiber optic splitter.
  • the term "1: n system” can be used, whereby one, two, three or n optical waveguides can be used, for example the n electrically operable sensor devices could consist of m or exactly n light generating devices by means of m or precisely n optical waveguides
  • m: n system is used.
  • the data evaluation device may include n optical receivers that detect the sensor measurement data from the n electrically operable sensor devices via n optical waveguides.
  • a single optical receiver can also receive the sensor measurement data from the n electrically operable sensor devices via an optical waveguide.
  • fiber optic couplers for implementing a time-division multiplexing method or fiber-optic wavelength multiplexers for implementing a wavelength multiplexing method can be used.
  • One aspect of the present invention relates to a power generation plant, in particular a wind turbine and / or a hydroelectric power plant with
  • a rotor comprising a plurality of rotor blades according to the invention and with
  • At least one light generating device At least one light generating device.
  • the power generation plant can be, for example, a wind turbine and the rotor blade Bestanteil a wind rotor.
  • the power plant may also be a hydropower plant and the rotor blade part of a turbine.
  • the wind turbine and the hydropower plant can relate to two separate aspects. It has been recognized that the statements regarding aspects and / or embodiments and / or variants of the wind turbine can be transferred to the hydropower plant and mutatis mutandis apply to the hydropower plant.
  • the power generation plant includes exactly one
  • Sensor devices of the rotor blades are optically coupled to exactly one light generating device.
  • the number of light generating devices is equal to the number of electrical sensor devices, each electrically operable sensor device being optically coupled to an associated light generating device. It is also possible that exactly one light generating device or light generating system supplies a number of n sensors.
  • the light generating device in the rotor or in the hub of the rotor, that is positioned in the rotor hub.
  • the light generating means may be installed in the rotor.
  • the energy supply of the light generating device is preferably carried out with an electronic driver.
  • the driver is supplied with electrical energy, for example by means of an electric cable and a power supply.
  • the voltage supply can be a DC voltage source, in particular for 24 V, or an AC voltage source, in particular for 230 V.
  • the light generating device could also be installed or arranged in the rotor blade.
  • the supply of the light generating device may alternatively be done with solar cells and / or energy storage and / or with small wind turbines installed on the rotor blade. It is also possible for one or more fuel cells to be present to provide power to the light generating device. It is particularly possible that in a hydropower plant energy is recovered from the ambient water, which can be used to the To operate light generating device.
  • the power generation plant comprises a
  • Data evaluation device wherein the electrically operable sensor devices are optically coupled to the data evaluation device.
  • the data evaluation device can be arranged in the tower or in the nacelle. It is also possible that a part or the entire data evaluation device is arranged at an external location of the operator of the power generation plant.
  • the data evaluator is positioned in the rotor, that is, the data evaluator may be installed in the rotor.
  • the energy supply of the data evaluation device is preferably carried out by means of an electrical cable and a power supply.
  • the voltage supply can be a DC voltage source, in particular for 24 V, or an AC voltage source, in particular for 230 V.
  • the data evaluation device could also be installed or arranged in the rotor blade.
  • the supply of the data evaluation device can alternatively be done with solar cells and / or with energy storage devices and / or with small wind turbines which are installed on the rotor blade.
  • a microcontroller processes the sensor measurement data and the alarm data from the sensor device and performs corresponding functions.
  • the data is sent to other units of the data evaluator, such as a computer, e.g. by means of any interfaces or corresponding communication protocols, such as USB, SPI, Ethernet, Firewire, I2C or RS232.
  • the data may also be sent to a transmitter-receiver module for wireless communication with other parts of the data evaluator, such as in the nacelle, in the tower, or at an external location of the operator of the power plant.
  • Data for controlling the sensor device can also be generated by the microcontroller in the data evaluation device and then be sent to the sensor device via a UART interface.
  • the driver of the light generator can also be controlled by this microcontroller.
  • other programmable devices such as DSP, CPLD or FPGA chips may also be used.
  • the light generating device and the data evaluation device are preferably installed in a common housing and have a common supply unit.
  • thermally sensitive components such as the light generating device and / or the optical transmitter and / or the optical receiver
  • they can be used separately from the driver and the power supply in another housing, which ensures better heat dissipation.
  • the at least one light-generating device and / or the data evaluation device are arranged in a hub of the rotor, wherein at least one light-generating device and / or the data evaluation device is / are connected to the electrically operable sensor devices by means of at least one optical waveguide.
  • the hub is part of the rotor.
  • exactly one or two light generating devices may be present in total. It is also possible for there to be exactly one or two light generating devices per sensor device, i. for three sensor devices exactly three or six light generating devices.
  • the electrically operable sensor devices and the data evaluation devices are in data exchange.
  • the electrical sensor devices of the at least one light generating device and / or of the data evaluation device galvanically isolated.
  • the galvanic insulation can each be substantially complete.
  • One aspect of the present invention relates to a use of an electrically operable sensor in a rotor blade, in particular a rotor blade according to the invention, wherein the electrically operable sensor is arranged galvanically isolated in the rotor blade.
  • One aspect of the present invention relates to an electrically operable sensor device, which can be supplied with energy by irradiation of electromagnetic radiation and / or is operable, wherein the sensor device can be installed or arranged in a device or in a system, wherein the sensor device is galvanically isolated in the Device or in the system can be installed or anordnebar, and wherein the sensor device is electromagnetically shielded in the device or in the system installable or anordnebar.
  • Figure 1 a schematic view of a wind turbine
  • Figure 2 a schematic view of a hydropower plant
  • Figure 3 a schematic representation of elements of the wind turbine or a hydropower plant.
  • Figure 4 a further schematic representation of elements of Wind turbine or hydropower plant.
  • the wind power plant or hydropower plant described below makes it possible to measure the oscillations or the bending behavior of the rotor blades by means of one or more sensor devices, so that uninterrupted monitoring is possible. Furthermore, the technical monitoring system described below, which may be part of a wind turbine and / or a hydropower plant, galvanically isolated and / or electromagnetically shielded.
  • the wind turbine 1 shows an exemplary wind turbine 1.
  • the wind turbine 1 comprises a mast 2, on which a rotor 4 is arranged.
  • the rotor 4 comprises three rotor blades 5, which are arranged on a hub 3.
  • a nacelle of the wind turbine 1 is not shown.
  • the rotor 3 may be arranged on the nacelle 5 (not shown).
  • the wind power plant 1 furthermore comprises a light generating device 7 and a sensor device 9.
  • the light generating device 7 for example one or more lasers, can be connected to the light generating device 7 by means of an optical waveguide 11 so that light from the light generating device 7 approaches the sensor device 9 and in particular can propagate into the sensor device. Measurement data are sent from the sensor device 9 back to a data evaluation device 6 in the hub.
  • the resistance to lightning strike is achieved by a pure glass fiber connection 11, as the preferred optical waveguide, the acceleration sensors 9, as preferred sensor devices, for vibration measurement.
  • Such sensors are usually electronically realized according to the current state of the art, ie, current-driven and are powered by an electrical connection, ie by electrical lines with electrical energy.
  • the sensors are installed within the blade or rotor blade 5, for example at least one third of the blade length away from the hub 3. There, the likelihood of lightning strike is significantly higher than in the hub or nacelle, where the evaluation unit 7, as a preferred data evaluation, placed.
  • Conventional metallic lines in the blades can, in the event of a lightning strike, direct the energy of the flash into the electrically connected sensors or into the hub to the light generating device or data evaluator.
  • the electrically connected sensors and / or light generating device and / or the data evaluation device can be damaged. Furthermore, even a strike in the vicinity of conventional long, straight lead already induce a high voltage.
  • Fiber optic cables are immune to
  • the sensor in the blade can be locally supplied with electrical energy without the
  • a sensor is operated via the light output of the electromagnetic radiation, which measures the accelerations of the sheet in the x and y directions. From this the oscillations of the leaf can be calculated.
  • the vibrations provide information about possible damage and ice accumulation on the blade. Thus, it is not necessary to obtain this information by visual inspection, so that plant downtime is low. In particular, it is possible to reliably obtain data even during thunderstorms, since the system also works with lightning, so that switching off the system during thunderstorms is not necessary.
  • FIG. 2 shows an exemplary hydropower plant 1.
  • the hydroelectric power plant 1 comprises a mast or an arrangement device 2.
  • a rotor 4 is arranged on the mast or the arrangement device 2.
  • the rotor 4 may also be a turbine.
  • the rotor 4 comprises two rotor blades 5, which are arranged on a hub 3.
  • the hydroelectric power plant 1 further comprises a light generating device 7 and a sensor device 9.
  • the light generating device 7, for example one or more lasers, can be connected to the light generating device 7 by means of an optical waveguide 11, so that light from the light generating device 7 towards the sensor device 9 and in particular can propagate into the sensor device. Measurement data are sent from the sensor device 9 back to a data evaluation device 6 in the hub.
  • the galvanic isolation is by a pure glass fiber connection 11, as a preferred optical waveguide, the acceleration sensors 9, as preferred
  • Sensor devices achieved for vibration measurement. Such sensors may be realized electronically, i. power operated. The shown
  • Sensor devices are without an electrical connection, i. supplied with electrical energy without external electrical lines. It is understood that in the sensor devices and possibly in a housing in which the
  • Sensor devices are arranged, electrical lines can be present.
  • the sensors are installed inside the rotor blade 5, wherein the light generating device 7 or the data evaluation device 6 is placed in the hub 3.
  • the optical connection ie the connection without external electrical lines
  • sensors in the rotor blades in a very corrosive environment such as under the sea or in a river, especially in a hydroelectric power station against damage or destruction by short circuits substantially immune.
  • a complex isolation of the external metallic lines for the power supply and data transmission is not necessary, since instead of electrical lines optical waveguides are used.
  • Fiber optic cables show higher water resistance and resistance to many types of corrosion. Since the sensors work electronically, so much light power is transmitted in the optical waveguide that this light output, the When the sensor is converted back into electrical power or energy is sufficient to operate the sensor.
  • the senor in the rotor blade can be locally supplied with electrical energy, without the need for an electrical connection, in particular without the need for an electrical connection by means of external electrical lines.
  • electrical lines in the rotor blade can be avoided so that the rotor blade can be free of electrical leads to the one or more sensors.
  • a sensor is operated via the light output of the electromagnetic radiation.
  • the sensor can measure the accelerations of the rotor blade in x- and y-direction. From this, vibrations of the rotor blade or in the rotor blade can be determined, in particular calculated.
  • the vibrations provide information about possible damage from underwater currents on the rotor blade.
  • one or more image capture devices e.g. in the form of one or more cameras mounted in and / or on the rotor blade, which allows a visual inspection in the rotor blade and / or the rotor blade from the outside. In an internal test, a portion of the light transmitted to the sensor and / or camera may also serve to illuminate the interior of the rotor blade.
  • a circuit arrangement is shown in FIG. Both the necessary power and the data are transmitted via fiber optics.
  • the electrical connection is replaced by one or more optical fibers LWL.
  • a laser diode couples a high-energy continuous signal into an optical fiber LWL, which leads from the evaluation unit (AE) to the sensor.
  • the required laser current (bias) is passed through a coil to the laser.
  • a data signal can additionally be modulated onto the laser. This signal can be capacitively coupled into the laser current.
  • the incoming optical signal is directed to a photovoltaic cell (PV). The continuous portion of the incoming signal becomes the power supply (Supply) of the electronic components used.
  • the varying proportion, ie the modulated control signals are electronically reprocessed and passed on to the sensor.
  • the data output by the sensor are modulated onto a laser diode and sent back to the evaluation unit AE via a further or the same optical fiber LWL.
  • a photodiode converts the light signal back into an electrical signal, which is passed to the evaluation unit AE after any processing.
  • the sensor and the electronic components connected upstream can be installed in a special housing and galvanically isolated.
  • the sensor and the electronic component (s) connected in front of it may be rendered lightning proof.
  • the sensor and the upstream electronic component (s) may be protected against corrosion, e.g. due to moisture.
  • the housing may include the light generating device (s) and the data evaluation device.
  • the connection until shortly before the evaluation unit AE consists only of optical fiber LWL.
  • the electronic components and the evaluation unit AE itself are located within the hub. When placed in or on a wind turbine is thus the risk of lightning strikes against an arrangement in and / or on the rotor blades. Because of other sensitive components, the hub of a wind turbine can already be secured against lightning.
  • One advantage is the complete galvanic isolation or insulation between the evaluation unit AE and the sensor.
  • the connection between these two components is one of the critical components of the overall system.
  • a remote diagnosis can be carried out simply and reliably.
  • a light generating device 7 in particular a laser diode 71 couples high-energy continuous light energy into an optical waveguide.
  • the light generating device 7 also includes a laser driver 73, whereby the laser diode 71 is supplied with electric power.
  • the incoming light energy is directed to a photovoltaic cell 91.
  • the photovoltaic cell 91 converts the light energy into electrical energy.
  • a sensor 93 and the electronic components connected in front are operated.
  • the data output by the sensor 93 are processed by a microcontroller 95 and sent back to the data evaluation device 6 via a further optical waveguide 11 via a fiber optic transmitter 97.
  • a fiber optic receiver 69 converts the optical measurement data signal back into an electrical signal, which is passed to a WLAN unit 61 after preparation by a microcontroller 65.
  • Light signal is used for power supply, wherein the varying proportion, so the modulated control signals, electronically reprocessed by the microcontroller 95 and passed to the sensor 93.
  • the sensor device 9 is galvanically completely isolated or isolated from the data evaluation device 6 or the light generating device 7.
  • the senor and the upstream electronic and optoelectronic component (s) may be installed in a special housing 200 for shielding against low frequency electric and magnetic fields as a result of lightning ,
  • the housing may be a ⁇ -metal housing. Due to the complete galvanic isolation and the electromagnetic Shielding, the sensors in and / or on the rotor blades and other sensitive components in the hub are protected against lightning.
  • the senor and the upstream electronic component (s) are resistant to corrosion, e.g. due to salt water.
  • the sensors in and / or on the rotor blades and other sensitive components in the hub against short circuits are secured as a result of the influence of water.
  • the light generating device 7 and the data evaluation device 6 may be included with a housing. According to one arrangement, the light generating device 7 and the data evaluation device 6 are located within the hub 3. Alternatively, however, the light generating device 7 and the data evaluation device 6 could also be installed in separate housings. In this case, the optoelectronic components 71, 67 and 69 could be placed in the rotor blade 5 due to better mechanical strength.
  • the main advantages are the full electrical isolation between the sensor device 9 and the data evaluation device 6 or the light generating device 7.
  • the connection between these components is one of the critical components of the overall system. It can be carried out by means of the optical connection, in particular the data exchange, easy and reliable remote diagnostics.

Abstract

Zusammengefaßt betrifft die vorliegende Erfindung ein Rotorblatt (5) für eine Energieerzeugungsanlage (1), insbesondere für eine Windkraftanlage (1) oder Wasserkraftanlage, wobei - das Rotorblatt (5) eine elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung (9) umfasst und wobei - die elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung (9) durch Einstrahlen elektromagnetischer Strahlung mit Energie versorgbar ist und/oder betreibbar ist sowie eine Energieerzeugungsanlage und eine Verwendung.

Description

Rotorblatt, Energieerzeugungsanlage und Verwendung
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rotorblatt, eine Energieerzeugungsanlage und eine Verwendung.
Rotorblätter gehören mit zu den am stärksten belasteten Komponenten einer Energieerzeugungsanlage, wie z.B. einer Windkraftanlage oder Wasserkraftanlage. Um wirtschaftlich rentabel zu sein, müssen Rotorblätter für einen Zeitraum von mehreren Jahren vorzugsweise im Dauerbetrieb betrieben werden. Somit müssen einerseits Rotorblätter von Windenergieanlagen über einen Zeitraum von mehreren Jahren enormen Kräften, wie z.B. Fliehkräften, , Windströmungen und -böen, Turbulenzen, Sonnenstrahlung und hohen Temperaturschwankungen standhalten.
Bei Wasserkraftanlagen müssen Rotorblätter vor allem vor Korrosion durch Salzwasser geschützt werden und auch starken Untermeeresströmungen, hohen Drücken und tiefen Temperaturen widerstehen.
Aufgrund der starken Beanspruchung gehören Rotorblätter jedoch auch zu den Komponenten einer Energieerzeugungsanlage mit den höchsten Ausfallraten. Reparaturen und der gegenwärtig noch meist vorgenommene Austausch von Rotorblättern sind sehr kostenintensiv und verursachen große Ertragsausfallzeiten. Aus diesem Grund ist die frühzeitige Erkennung von Schäden in den verschiedenen Bauteilen des Rotorblatts, insbesondere in der aero- bzw. hydrodynamischen Schale des Rotorblatts und an seinen tragenden Bauteilen im Inneren des Rotorblatts erforderlich.
Zur Erkennung von Schäden werden konventionell elektrisch betriebene Sensoren eingesetzt. Bei Windkraftanlagen können diese Sensoren jedoch durch Blitzschlag beschädigt oder sogar zerstört werden, so daß gegebenenfalls zur Reparatur oder zum Austausch eines solchen Sensors die Windkraftanlage stillgelegt wird und somit zumindest für einen gewissen Zeitraum ausfällt. Ähnliches gilt für elektrisch betriebene Sensoren in Wasserkraftanlagen. Hier können die metallischen Leiter, welche zur Energieversorgung und Datenübertragung benötigt werden, durch Wasser und Säure korrodieren.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, insbesondere eine Energieerzeugung mit möglichst geringen Ausfallzeiten zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Rotorblatt gemäß einem Aspekt
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Rotorblatt für eine Energieerzeugungsanlage, insbesondere für eine Windkraftanlage und/oder eine Wasserkraftanlage, wobei
- das Rotorblatt eine elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung umfasst und wobei
- die elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung durch Einstrahlen elektromagnetischer Strahlung mit Energie versorgbar ist und/oder betreibbar ist.
Die elektromagnetische Strahlung kann beispielsweise Radiostrahlung, insbesondere in vordefinierten Wellenlängenbereichen, wie beispielsweise Funk bzw. Richtfunk umfassen. Die elektromagnetische Strahlung kann auch Licht umfassen, insbesondere im für das menschliche Auge sichtbaren Spektralbereich und/oder dem Infrarotbereich, der nahes Infrarot und/oder mittleres Infrarot und/oder fernes Infrarot umfassen kann. Insbesondere kann die elektromagnetische Strahlung einen Wellenlängenbereich zwischen etwa 400 nm bis etwa 900 nm umfassen, vorzugsweise einen Wellenlängenbereich zwischen etwa 750 nm bis etwa 850 nm umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die elektromagnetische Strahlung einen Wellenlängenbereich von etwa 670 nm bis etwa 2000 nm, insbesondere bis etwa 20000 nm umfassen, vorzugsweise einen Wellenlängenbereich von etwa 1310 nm bis etwa 1550 nm umfassen. Weitere bevorzugte Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung können etwa 670 nm ± 100 nm und/oder etwa 890 nm ± 100 nm und/oder 980 nm ± 100 nm und/oder 1310 nm ± 100 nm und/oder 1550 nm ± 100 nm umfassen. Es ist auch möglich, daß die elektromagnetische Strahlung eine Wellenlänge kleiner als etwa 400 nm aufweist.
Eine elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung ist vorzugsweise eine Sensoreinrichtung, die mit elektrischem Strom betrieben wird. Hierzu kann die
Sensoreinrichtung mittels elektromagnetischer Strahlung mit Energie versorgt werden, die in bzw. von der Sensoreinrichtung teilweise oder vollständig in elektrische Energie umgewandelt wird. Diese elektrische Energie kann intermittierend übertragen werden und zwischengespeichert bzw. gepuffert werden. Es ist auch möglich, daß die elektromagnetische Strahlung in elektrische
Energie umgewandelt wird, die ohne Zwischenspeicherung bzw. ohne Pufferung zum Betrieb der Sensoreinrichtung verwendet wird.
Die Energieversorgung der elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtung dient vorzugsweise dazu, daß Sensormessdaten oder aber auch Alarmsignale von der elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtung in optischer und/oder einer anderen elektromagnetischen Strahlungsform bzw. bei entsprechenden Wellenlängen an eine Datenauswerteeinrichtung gesendet werden. Sie kann aber auch gleichzeitig dazu dienen, daß Kontrolldaten aus der Datenauswerteeinrichtung von der Sensoreinrichtung empfangen werden. Mit der verfügbaren elektrischen Leistung können auch interne Prozesse der elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtung unabhängig von der Datenauswerteeinrichtung zum optimalen Betrieb ausgeführt werden.
Vorteilhafterweise erlaubt die vorliegende Erfindung die technische Überwachung von Windkraftanlagen und/oder Wasserkraftanlagen, insbesondere die unterbrechungsfreie Überwachung ihrer Rotorblätter.
Zur Erkennung von Schäden werden Sensoren eingesetzt, die elektrisch betrieben sind. Vorteilhafterweise kann durch die vorliegende Erfindung auf den Einsatz konventioneller Kupferleitungen für die Energieversorgung der Sensoren und für die Messdatenübertragung verzichtet werden, sodaß durch das sich ändernde magnetische Feld eines Blitzstroms keine hohe Spannungen als Folge des Blitzschlags induziert werden. Somit kann die Beschädigung oder sogar die Zerstörung der Sensoren und ihrer eingebauten Elektronik verhindert werden, sodaß vorteilhafterweise die Windkraftanlage zur Reparatur oder zum Austausch eines solchen Sensors nicht stillgelegt werden muss, und somit ein entsprechender Ausfall der Windkraftanlage vermieden werden kann.
Ähnliches gilt für elektrisch betriebene Sensoren in Wasserkraftanlagen. Hier kann vorteilhafterweise auf die Verwendung von metallischen Leitungen zur Energieversorgung und Datenübertragung verzichtet werden, sodaß die beim Betrieb mit Salzwasser auftretende starke Korrosion der metallischen Leitungen verhindert werden kann. Somit kann das Risiko einer Beschädigung oder sogar Zerstörung der Sensorik durch Kurzschlüsse als Folge des Wassereinflusses sehr stark reduziert werden. Der Ersatz von elektrisch betriebenen Sensoren bzw. von metallischen Leitungen ist mit einem enormen Wartungsaufwand verbunden, welcher vorteilhafterweise durch die vorliegende Erfindung umgangen werden kann.
Bevorzugte Ausführunqsformen
Beispielsweise ist die elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung galvanisch isoliert in dem Rotorblatt angeordnet.
Der Begriff "galvanisch isoliert", wie er in dieser Anmeldung verwendet wird, umfasst insbesondere, daß die Sensoreinrichtung keine direkte elektrisch leitfähige Verbindung nach außen, d.h. nach Außerhalb des Gehäuses, insbesondere zur Umgebung aufweist. In anderen Worten beinhaltet "galvanisch isoliert" vorzugsweise, daß der Sensoreinrichtung elektrischer Strom, insbesondere elektrischer Gleichstrom weder zugeführt wird, noch aus der Sensoreinrichtung heraus geführt wird. Da die Sensoreinrichtung jedoch elektrisch betreibbar ist, fließt in der Sensoreinrichtung jedoch elektrischer Strom, insbesondere elektrischer Gleichstrom. Dieser Gleichstrom kann jedoch betriebsbedingt eine variable Spannung und Stromstärke aufweisen, z.B. aufgrund des detektierten Sensorsignals und/oder aufgrund der über die elektromagnetische Strahlung zugeführten Daten.
Der Begriff "galvanisch isoliert" kann insbesondere beinhalten, daß die Sensoreinrichtung nicht geerdet ist, d.h. potentialfrei ist. Der Begriff "galvanisch isoliert" kann auch beinhalten, daß sich die Sensoreinrichtung in einem Faradaykäfig, beispielsweise in Form eines Gehäuses befindet und durch diesen Faradaykäfig kein elektrischer Stromfluß in das Innere des Faradaykäfigs stattfindet. Somit kann der Faradaykäfig, d.h. beispielsweise das Gehäuse ohne elektrische Zu- und Ableitungen ausgebildet sein und die Sensoreinrichtung insbesondere frei von einer elektrischen (physikalischen) Verbindung zu anderen elektrischen Elementen oder der Erdpotential sein.
Vorteilhafterweise wird aufgrund der galvanischen Isolierung das Risiko eines Blitzeinschlages in das Rotorblatt einer Windenergieanlage minimiert, da vermieden wird, daß in dem Rotorblatt geerdete Komponenten bzw. Bauelemente vorhanden sind. Aber auch bei einem Blitzeinschlag ist die Sensoreinrichtung aufgrund der galvanischen Isolierung geschützt, da im wesentlichen keine Ströme in die Sensoreinrichtung eindringen bzw. durch die Sensoreinrichtung hindurch fließen. Eine aufwendige Entkopplung, wie dies bei herkömmlichen Sensoren notwendig ist, um Sensor und Auswerteeinheit vor Überspannungen zu schützen, ist somit nicht notwendig. Aufgrund der galvanischen Isolierung besteht ebenso kein Risiko für einen Kurzschluss durch Einfluß von Wasser oder durch Korrosion von Säuren in das Rotorblatt einer Wasserkraftanlage.
Aufgrund der galvanischen Isolierung werden ebenso die Leitungen im Rotorblatt einer Wasserkraftanlage vor starker Korrosion durch Salzwasser geschützt. Es besteht ebenso kein Risiko einer Beschädigung oder sogar Zerstörung der elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtung durch Kurzschlüsse als Folge des Wassereinflusses in die Leitung.
Da bei diesen Energieerzeugungsanlagen die Blitzeinschlagwahrscheinlichkeit sehr gering ist, kann das Gehäuse aus nichtrostendem Polymer Material bestehen.
Beispielsweise ist die elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung elektromagnetisch abgeschirmt in dem Rotorblatt angeordnet.
Der Begriff "elektromagnetisch abgeschirmt" bezieht sich beispielsweise auf eine allseitig geschlossene metallische Hülle. Die Abschirmung stellt folglich konzeptionell eine Grenzfläche gegen den Durchtritt elektromagnetischer Felder dar, um ein elektronisches Gerät zu schützen. Ziel elektromagnetischer Schirmung bzw. Abschirmung, d.h. Ziel elektrischer und magnetischer Schirmung bzw. Abschirmung ist zum einen, die Wirkung einfallender Felder auf empfindliche Schaltkreise aufzuheben oder zumindest die Feldstärke signifikant zu reduzieren, zum anderen, die Abstrahlung der Bauteile nach außerhalb der Grenzfläche zu verhindern. „Signifikant zu reduzieren" bedeutet in diesem Zusammenhang, die elektromagnetische, d.h. die elektrische und/oder die magnetische Feldstärke, die von Außen ins Innere der metallischen Hülle tritt, beim Durchgang durch die Schirmung bzw. Abschirmung bzw. das Abschirmgehäuse beispielsweise um 50%, um 90%, um 95% oder um 99% zu reduzieren. Die grundlegende Herangehensweise sieht vor, eine Grenzfläche aus einem elektrisch leitfähigen oder magnetischen Material zwischen der Feldquelle und dem Schaltkreis einzubringen.
Der Begriff "elektromagnetisch abgeschirmt", wie er in dieser Anmeldung verwendet wird, umfasst insbesondere, daß die Sensoreinrichtung eine signifikante Abschirmung (z.B. eine Reduktion des ursprünglichen elektrischen
Feldes beispielsweise um 50%, um 90%, um 95% oder um 99%) gegen elektrische Felder bei Niederfrequenzen, insbesondere zwischen 1 kHz und 100 kHz, und bei Hochfrequenzen, insbesondere zwischen 100 kHz und 10 GHz, sowie eine im wesentlichen komplette Abschirmung gegen magnetische Felder bei
Niederfrequenzen, insbesondere zwischen 0 Hz und 1000 Hz, aufweist.
Der Begriff "elektromagnetisch abgeschirmt" kann beinhalten, daß sich die Sensoreinrichtung in einem Faradaykäfig, beispielsweise in Form eines Gehäuses befindet und durch diesen Faradaykäfig im Inneren, des Faradaykäfigs kein elektrischer Stromfluss als Folge elektrischer Felder stattfindet. Somit kann der Faradaykäfig, d.h. beispielsweise das Gehäuse ohne elektrische Zu- und Ableitungen ausgebildet sein und die Sensoreinrichtung insbesondere frei von einer elektrischen (physikalischen) Verbindung zu anderen elektrischen Elementen oder dem Erdpotential sein.
Der Begriff "elektromagnetisch abgeschirmt" kann insbesondere beinhalten, daß sich die Sensoreinrichtung in einem magnetisch abgeschirmten Käfig mit hoher magnetischer Permeabilität, beispielsweise in Form eines Gehäuses befindet und durch diesen Käfig keine niederfrequenten Magnetfelder beispielsweise als Folge eines Blitzschlags im Inneren des Käfigs stattfinden. Die auf den Schirm einfallenden Magnetfeldlinien bevorzugen im Idealfall den Durchtritt durch das hochpermeable Material und suchen sich innerhalb des Materials den Pfad des geringsten magnetischen Widerstandes, statt in den geschützten (geschirmten) Bereich einzudringen.
Der elektromagnetisch abgeschirmte Käfig kann Gitterelemente und/oder Plattenelemente umfassen.
Zur Abschirmung niederfrequenter magnetischer Strahlungen kommt vor allem μ- Metall zur Anwendung. Das μ-Metall ist eine weichmagnetische Nickel-Eisen- Legierung (ca. 75-80 % Nickel) hoher magnetischer Permeabilität. Die hohe magnetische Permeabilität des u-Metalls bewirkt so, daß sich der magnetische Fluss niederfrequenter Magnetfelder im Material konzentriert. Dieser Effekt führt bei der Abschirmung niederfrequenter oder statischer magnetischer Störfelder zu einer beachtlichen Schirmdämpfung. Es können aber auch andere Materialien verwendet werden, wie beispielsweise Legierungen mit einem Nickelanteil zwischen etwa 36% und etwa 50% Nickel oder auch reines Eisen. Hybride Schirmungstechnologien dank einer Kombination von hochpermeablen und hochleitfähigen Materialien können ebenso einen doppelten Effekt auf elektromagnetische Felder erzeugen.
Vorteilhafterweise wird aufgrund der galvanischen Isolierung und der elektromagnetischen Abschirmung das Risiko einer Beschädigung bzw. einer Zerstörung der Sensoreinrichtung beispielsweise als Folge eines Blitzeinschlags in das Rotorblatt einer Windkraftanlage minimiert, da im wesentlichen keine Ströme oder Spannungen in die Sensoreinrichtung eindringen bzw. induziert werden. Weiterhin verhindert die galvanische Isolierung und die elektromagnetische Abschirmung ein Vordringen elektromagnetischer Felder vom Inneren in die äußere Umgebung.
Zur Energieversorgung der elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtung umfasst das Rotorblatt beispielsweise zumindest eine optische Lichtwellenleitung, wobei elektromagnetische Strahlung mittels der zumindest einen optischen Lichtwellenleitung in die elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung eingekoppelt ist.
Die optische Lichtwellenleitung kann in einer bevorzugten Ausführungsform auch als Lichtfaser in Form einer Glasfaser implementiert sein. Aufgrund ihrer höheren mechanischen Festigkeit kann diese Glasfaser ebenso mit einem Polymermaterial ummantelt sein. Aus diesem Grund können ebenso Lichtfasern rein aus Polymermaterialien genutzt werden. Es können zwei oder mehrere optische Lichtwellenleitungen angeordnet sein. Insbesondere kann ein Lichtwellenleitungsbündel, umfassend eine Vielzahl von Lichtwellenleitungen angeordnet sein. Das Lichtwellenleitungsbündel kann zwischen 2 und 1000, insbesondere etwa 2, 3, 4, 5, 6, 10, 15, 20, 50, 100, 150, 200, 250, 500, 700, 1000 Lichtwellenleitungen umfassen, die zu einem Lichtwellenleitungsbündel zusammengefaßt sind. Das Zusammenfassen kann mechanisch und/oder chemisch erfolgen, z.B. mittels Kleben und/oder mittels einer mechanischen Haltevorrichtung, usw. Licht könnte aber auch kabellos an die elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung gesendet werden, so daß keine optische Lichtwellenleitung notwendig ist. In anderen Worten kann es ausreichend sein, daß ein Hohlraum vorhanden ist, durch den die elektromagnetische Strahlung, insbesondere das Licht gestrahlt wird.
Beispielsweise ragt ein Ende der optischen Lichtwellenleitung in ein Gehäuse der elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtung hinein oder das eine Ende der optischen Lichtwellenleitung endet außerhalb des Gehäuses der elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtung. Es ist beispielsweise möglich, daß die Lichtwellenleitung außerhalb des Gehäuses der elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtung endet und das Licht, das aus der Lichtwellenleitung austritt durch eine Öffnung in dem Gehäuse in das Gehäuse hineintritt. Es ist beispielsweise möglich, daß die Lichtwellenleitung außerhalb des Gehäuses der elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtung endet und das Licht, das aus der Lichtwellenleitung austritt durch einen Bereich des Gehäuses in das Gehäuse hineintritt, wobei dieser Bereich für das Licht zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig transparent ist.
Beispielsweise ist das andere Ende der optischen Lichtwellenleitung optisch an eine Lichterzeugungseinrichtung gekoppelt. Eine Lichterzeugungseinrichtung kann vorzugsweise ein Laser, insbesondere eine Laserdiode sein bzw. eine(n) solche(n) umfassen. Eine oder mehrere Beleuchtungsdioden, wie beispielsweise eine oder mehrere LEDs, oder generell eine Beleuchtung jeder Art könnte(n) alternativ oder zusätzlich Bestandteil einer Lichterzeugungseinrichtung sein oder als Lichterzeugungseinrichtung genutzt werden. Es ist beispielsweise eine Kombination einer oder mehrerer der vorgenannten Komponenten in der Lichterzeugungseinrichtung und/oder zur Bildung einer Lichterzeugungseinrichtung möglich. Sonnenlichtenergie könnte auch in einer bzw. als eine Lichterzeugungseinrichtung genutzt werden.
Beispielsweise weist die elektromagnetische Strahlung einen kontinuierlichen Anteil und einen variierenden Anteil auf, wobei die elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung mittels des kontinuierlichen Anteils mit Energie versorgt ist und wobei die elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung mittels des variierenden Anteils gesteuert bzw. geregelt ist.
Hierbei können die verschiedenen Anteile durch eine oder mehrere Lichterzeugungseinrichtungen bereitgestellt werden und durch eine oder mehrere Lichtwellenleiter in die Sensoreinrichtung eingekoppelt werden. Es ist auch möglich, daß mittels einer einzigen Lichterzeugungseinrichtung gleichzeitig Licht unterschiedlicher Wellenlängen erzeugt werden kann, so daß z.B. eine Gruppe von Wellenlängen, d.h. ein Teilbereich des Spektrums der erzeugten elektromagnetischen Strahlung zur Versorgung der Sensoreinrichtung dient und die andere Gruppe, d.h. ein weiterer Teilbereich, insbesondere der verbleibende Teilbereich des Spektrums der erzeugten elektromagnetischen Strahlung zur Steuerung bzw. Regelung dient.
Der photovoltaische Konverter in der elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtung wandelt die optische Energie aus der Lichterzeugungseinrichtung in elektrische Energie um. Der Konverter kann besonders empfindlich im für das menschliche Auge sichtbaren Spektralbereich und/oder dem Infrarotbereich sein, der nahes Infrarot und/oder mittleres Infrarot und/oder fernes Infrarot umfassen kann. Insbesondere kann seine Empfindlichkeit alle Wellenlängen zwischen 200 nm und 20000 nm umfassen.
Beispielsweise beinhaltet der photovoltaische Konverter eine einzige integrierte photovoltaische Zelle, die von einer einzigen Lichterzeugungseinrichtung beleuchtet wird. Alternativ oder zusätzlich könnte die einzige integrierte Zelle von m Lichterzeugungseinrichtungen mittels faseroptischen Leistungskopplern beleuchtet werden. In diesem ist m eine natürliche Zahl.
Ein photovoltaischer Konverter könnte aber auch n integrierte Zellen, insbesondere zwei und vier Zellen umfassen, insbesondere daraus bestehen. In diesem ist n eine natürliche Zahl. Damit werden höhere Spannungen zur Stabilisierung der elektrischen Komponenten in der elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtung erzeugt. Ein photovoltaischer Konverter aus n integrierten Zellen kann von einer einzigen Lichterzeugungseinrichtung beleuchtet werden. Alternativ könnte der photovoltaische Konverter von m Lichterzeugungseinrichtungen mittels faseroptischen Leistungskopplern beleuchtet werden.
Zur Erzeugung höherer Spannungen können aber auch Spannungswandler hinter dem photovoltaischen Konverter, der aus einer oder mehreren integrierten Zellen aufgebaut ist, eingesetzt werden. Diese elektronischen Einheiten nehmen vorzugsweise eine DC Spannung auf, beispielsweise zwischen 0,5 V und 3 V und erzeugen eine höhere DC Spannung, beispielsweise zwischen 3,3 V und 12 V. Gleichzeitig kann mittels dieser Spannungswandler die Betriebsspannung der Sensoreinrichtung stabilisiert werden.
Zur Erzeugung höherer Spannungen können aber auch n photovoltaische Konverter mit einer einfachen photovoltaischen Zelle elektrisch serienmäßig verbunden werden, sodaß sie von einer gleichen Anzahl von
Lichterzeugungseinrichtungen (n) über n Lichtwellenleitungen beleuchtet werden.
Ebenso könnten die n photovoltaischen Konverter von einer oder generell m
Lichterzeugungseinrichtungen über m Lichtwellenleitungen mittels faseroptischen Leistungssplittern beleuchtet werden.
Es ist auch möglich, daß sogenannte Tandem-Zellen als photovoltaische Konverter genutzt werden. Tandem-Zellen umfassen bzw. bestehen aus mehreren unterschiedlichen Materialschichten, wobei jede Schicht an bzw. für eine unterschiedliche Wellenlänge empfindlich ist. Auf diese Weise kann elektrische Energie aus bzw. mit einer sehr breitbandigen Lichterzeugungseinrichtung erzeugt werden. Das Licht kann auch mittels einer Lichterzeugungseinrichtung erzeugt werden, die gleichzeitig in 2, 3, 4, 5, usw. Wellenlängen abstimmbar ist. Allgemein kann das Licht mittels einer Lichterzeugungseinrichtung erzeugt werden, die in mehreren Wellenlängen abstimmbar ist.
Zur Optimierung der Nutzung von Lichtenergie können elektronische Einheiten, wie ein Maximum Peak Power Tracker (MPPT), eingesetzt werden. Somit wird der maximale Leistungspunkt des photovoltaischen Konverters dynamisch ermittelt und verwendet, um die gesamte Systemeffizienz und Zuverlässigkeit zu verbessern und die Lebensdauer zu verlängern. Da die maximale erzeugte elektrische Energie zu jedem Zeitpunkt von den Umgebungsbedingungen, insbesondere von der Temperatur abhängig ist, wird der maximale Leistungspunkt ständig aufs Neue ermittelt, um den maximalen Leistungspunkt zu halten.
Beispielsweise umfasst die elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung einen Beschleunigungssensor, wobei mittels eines Datensignals, insbesondere eines optischen Datensignals des Beschleunigungssensors ein Schwingungsverhalten und/oder Biegeverhalten des Rotorblattes bestimmbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann die elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung auch einen akustischen Empfänger bzw. ein Mikrofon und/oder einen Ultraschallsensor zur Bestimmung des Schwingungs- bzw. des Biegeverhaltens des Rotorblattes umfassen bzw. sein. Vorteilhafterweise können diese Sensoren bei der technischen Überwachung eines Rotorblatts zusätzlich zu einem Beschleunigungssensor oder als Alternative für einen Beschleunigungssensor genutzt werden. Einer oder mehrere dieser Sensoren (allein oder in Kombination miteinander) können aber auch die Funktion des Beschleunigungssensors ergänzen. Ebenso können zwei oder mehrere verschiedene Sensoren eingesetzt sein, die sowohl in Ihrer Funktion zur Prüfung eines oder mehrerer Rotorblätter dienen. Es ist jedoch auch möglich, daß eine Vielzahl von Sensoren dazu dient, daß die Funktionstüchtigkeit individueller Sensoren geprüft werden kann. Es ist auch möglich, daß die Vielzahl der Sensoren dazu dient, das System ausfallsicher zu gestalten, so daß das Rotorblatt noch immer hinreichend überwacht werden kann, wenn ein oder mehrere Sensoren temporär oder dauerhaft funktionsuntüchtig sind.
Außer der Bestimmung des Schwingungs- bzw. des Biegeverhaltens können auch elektrisch betreibbare Sensoreinrichtungen eingesetzt werden, um andere beliebige Funktionen auszuführen. Beispielweise könnten
Beschleunigungssensoren im Rotorblattende eingesetzt werden, wo die Rotorblattbeschleunigung am höchsten ist. Hohe Rotorblattbeschleunigungen werden durch abrupt wechselnde Windkräfte bzw. Unterwasserkräfte oder Windrichtungen bzw. Unterwasserrichtungen hervorgerufen und können das Rotorblatt beschädigen. Außerdem könnten Sensormessdaten nicht nur zur Überwachung sondern auch zur aktiven Steuerung des Rotorblattes genutzt werden, sodaß die Effizienz der Energieerzeugungsanlage verbessert wird.
Beispielsweise können alternativ oder zusätzlich ein oder mehrere Temperaturfühler und/oder ein oder mehrere Feuchtigkeitsensoren und/oder ein oder mehrere Brandschutzsensoren und/oder ein oder mehrere Bildsensoren und/oder ein oder mehrere andere Sensoren und/oder eine beliebige Kombination derselben genutzt werden. Beispielsweise können ein oder mehrere Bildsensoren auf bzw. im Rotorblatt installiert werden, um den Zustand anderer Teile der Energieerzeugungsanlage, insbesondere den Zustand der anderen Blätter oder aber auch den Zustand der Nabe oder der Gondel zu überwachen. Es ist auch möglich, daß ein oder mehrere Bildsensoren auf bzw. in der Nabe und/oder auf oder in der Gondel angeordnet sind.
Ebenso könnten Blitzstrommessgeräte mit elektromagnetischer Strahlung versorgt bzw. betrieben werden. Diese Blitzstrommessgeräte sind in der Regel auf
Rogowski-Spulen basiert. Die Rogowski-Spulen sind elektrische Geräte zur
Messung von Wechselstrom. Sie bestehen aus einer spiralförmigen Spule bei der
Spitze eines Endes wieder durch die Mitte der Spule bis zum anderen Ende hin verläuft, so daß beide Terminals am gleichen Ende der Spule sind. Diese Anordnung kann am Rotorblatt um den Blitzstromleiter gewickelt sein. Mittels der induzierten Spannung in der Rogowski-Spule aufgrund der zeitlichen Änderung des Blitzstromes kann der Blitzstrom gemessen werden. Eine optisch versorgte
Einrichtung kann die Messdaten über die Lichtwellenleitung an die
Datenauswerteeinrichtung senden, sodaß die Blitzeinschlagstärke bestimmt werden kann.
Durch Einstrahlen elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Licht, können ebenso andere Funktionen ausgeführt werden, ohne eine elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung zu betreiben.
Beispielsweise kann die Lichtenergie zur Versorgung einer Lichterzeugungseinrichtung, insbesondere einer Laserdiode, dienen, sodaß die Laserdiode als Lichtquelle für ein passives faseroptisches Sensorsystem an einer beliebigen Rotorblattstelle eingesetzt wird.
Die Lichtenergie kann ebenso zur Versorgung einer Beleuchtungsdiode, einer Lampe oder einer beliebigen Lichtquelle genutzt werden, sodaß beispielsweise das Rotorblatt Warnsignale, beispielsweise an Flugzeuge oder Schiffe, senden kann. Ebenso könnte die Lichtenergie zur Versorgung eines Heizgeräts an einer beliebigen Stelle im Rotorblatt dienen, um beispielsweise Eis zu schmelzen bzw. eine Bildung von Eis zu verhindern. Beispielsweise kann die Lichtenergie dazu genutzt werden, Pumpen zu betreiben, die durch Austrittslöcher an der Rotorblattoberfläche ein Frostschutzmittel auf die Rotorblätter befördern. Alternativ kann die Lichtenergie Ventile steuern, die das unter Druck stehende Frostschutzmittel durch Austrittslöcher an der Rotorblattoberfläche auf die Rotorblätter leiten.
Beliebige Aktuatoren im Rotorblatt könnten ebenso mit Lichtenergie versorgt werden.
Alle elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtungen können in einem Gehäuse installiert sein oder in mehreren Gehäusen untergebracht sein.
Die Sensoreinrichtung wird beispielsweise von einem lokalen integrierten Mikrocontroller gesteuert. Je nach Komplexität des Netzwerks können ebenso andere programmierbaren Einheiten, wie beispielsweise DSP-, CPLD- oder FPGA-Chips eingesetzt werden. Der Mikrocontroller kann mit der Sensoreinrichtung mittels einer Schnittstelle bzw. einem Kommunikationsprotokoll, vorzugsweise mittels SPI oder I2C kommunizieren. Sensormessdaten werden von dem Mikrocontroller verarbeitet und vorzugsweise über eine UART-Schnittstelle an einen faseroptischen Transmitter gesendet. Der Mikrocontroller wird vorzugsweise mittels des variierenden Anteils der elektromagnetischen Strahlung von einem anderen Mikrocontroller oder einer anderen programmierbaren Einheit in einer Datenauswerteeinrichtung gesteuert bzw. geregelt. Auf diese Weise können auch programmierbare Sensoreinrichtungen mittels der Datenauswerteeinrichtung über den lokalen Mikrocontroller gesteuert bzw. geregelt werden. Der Mikrocontroller könnte aber auch, unabhängig von der Datenauswerteeinrichtung, interne Prozesse, wie beispielsweise die Erzeugung von Alarmsignalen und/oder die Regelung der Lichterzeugungseinrichtung zur optimalen Lichtenergieversorgung und/oder andere beliebige Funktionen ausführen.
Analoge Sensoren können mit dem lokalen Mikrocontroller über einen Analog-to- Digital (ADC) Wandler kommunizieren. ADCs können in dem MikroController integriert sein oder eine separate Einheit sein.
Zur Übertragung eines Datensignals, insbesondere eines optischen Sensor- Messdatensignals oder eines -Alarmsignals, umfasst das Rotorblatt beispielsweise eine optische Lichtwellenleitung, wobei variierende elektromagnetische Strahlung mittels der optischen Lichtwellenleitung in einer elektrischen Datenauswerteeinrichtung eingekoppelt ist.
Beispielsweise ist ein Ende der optischen Lichtwellenleitung optisch an eine Lichterzeugungseinrichtung, vorzugsweise an einen optischen Transmitter, in der elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtung gekoppelt, insbesondere an einen Laser der VCSEL Klasse bzw. Form. Der Laser kann vorzugsweise bei 780 nm oder bei 850 nm betrieben werden. VCSEL Laser haben vorteilhafterweise einen sehr geringen Leistungsverbrauch. Alternativ oder zusätzlich können Laser für die Datenübertragung bei anderen Wellenlängen, beispielsweise bei 1310 nm und/oder 1550 nm, genutzt werden. Ein optischer Transmitter in der elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtung könnte aber auch eine Beleuchtungsdiode, wie z.B. eine LED, umfassen bzw. sein.
Beispielsweise ragt das andere Ende der optischen Lichtwellenleitung in ein Gehäuse der Datenauswerteeinrichtung hinein oder das eine Ende der optischen Lichtwellenleitung endet außerhalb des Gehäuses der Datenauswerteeinrichtung. Das Datensignal wird von einem optischen Empfänger, vorzugsweise von einer Photodiode, in der Datenauswerteeinrichtung empfangen und weiter an den Mikrocontroller gesendet.
Zur störungsfreien Übertragung des optischen Datensignals ist es vorteilhaft, optische Transmitter und Empfänger über einen gemeinsamen Takt zu synchronisieren. Dazu dienen Kodierungstechniken, wie beispielsweise der Manchester-Code, der bei der Kodierung das Taktsignal erhält. Ein mit Manchester-Code kodiertes Signal kann z.B. der Ausgang eines XOR-Gate-Chips sein, wobei die zwei Eingänge das Daten- und das Taktsignal sind. Der 8BM0B- Code dient ebenso zur Rückgewinnung des Taktsignals in der Datenauswerteeinrichtung. Viele andere Techniken zur Taktsignalrückgewinnung sind denkbar.
Alternativ kann zur Übertragung dieses Datensignals ein optischer Transmitter in der Datenauswerteeinrichtung anstatt in der elektrisch betreibbaren
Sensoreinrichtung eingesetzt werden. Anstelle des optischen Transmitters in der elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtung wird ein optischer Modulator, vorzugsweise ein faseroptischer Modulator eingesetzt, sodaß Licht aus dem optischen Transmitter in der elektrisch betreibbaren Datenauswerteeinrichtung mit dem Datensignal in der Sensoreinrichtung moduliert und des Weiteren von dem optischen Empfänger in der Datenauswerteeinrichtung empfangen wird.
Zur Übertragung eines Datensignals, insbesondere eines optischen Steuerungssignals aus der elektrisch betreibbaren Datenauswerteeinrichtung, umfasst das Rotorblatt beispielsweise eine optische Lichtwellenleitung, wobei variierende elektromagnetische Strahlung mittels der optischen Lichtwellenleitung in die elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung eingekoppelt ist.
Beispielsweise ist ein Ende der optischen Lichtwellenleitung an einen optischen Transmitter in der Datenauswerteeinrichtung gekoppelt. VCSEL Laser bei 780 nm oder bei 850 nm betreibbar sind oder auch Laser, die bei anderen Wellenlängen betreibbar sind, beispielsweise bei 1310 nm und/oder bei 1550 nm, oder aber auch Beleuchtungsdioden (LEDs) können dazu dienen.
Beispielsweise ragt das andere Ende der optischen Lichtwellenleitung in die Sensoreinrichtung hinein. Das Steuerungssignal wird von einem optischen Empfänger, vorzugsweise von einer Photodiode, in der Sensoreinrichtung empfangen und weiter an den lokalen Mikrocontroller gesendet.
Alternativ kann zur Übertragung des Steuerungssignals die Lichterzeugungseinrichtung zur Energieversorgung genutzt werden. Beispielsweise weist die elektromagnetische Strahlung einen kontinuierlichen Anteil und einen variierenden Anteil auf, wobei die elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung mittels des kontinuierlichen Anteils mit Energie versorgt ist und wobei die elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung mittels des variierenden Anteils gesteuert bzw. geregelt wird.
Die optische Lichtwellenleitung zur Übertragung eines optischen Sensor- Messdatensignals bzw. -Alarmsignals und eines Steuerungssignals kann in einer bevorzugten Ausführungsform auch als Lichtfaser in Form einer Glasfaser implementiert sein. Aufgrund ihrer höheren mechanischen Festigkeit kann diese
Glasfaser ebenso mit einem Polymermaterial ummantelt sein. Aus diesem Grund können ebenso Lichtfasern rein aus Polymermaterialien genutzt werden. Zur Datenübertragung könnte Licht aber auch kabellos übertragen werden, so daß keine optische Lichtwellenleitung notwendig ist.
Das Rotorblatt kann 1 , 2, 3, 4, ... optische Lichtwellenleitungen zur gleichzeitigen Energieversorgung und Datenübertragung aufweisen. Alle optischen Lichtwellenleitungen verlaufen in einem einzigen faseroptischen Kabel oder in mehreren faseroptischen Kabeln. Zur weiteren mechanischen Festigkeit und/oder Wasserdichtigkeit und/oder Beständigkeit gegenüber extremen Temperaturen kann das faseroptische Kabel zusätzlich mit entsprechenden Materialen ummantelt sein.
Vorzugsweise werden 4-fach Kabel mit vier Lichtwellenleitungen genutzt, wobei eine Lichtwellenleitung zur Energieversorgung der elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtung dienen kann. Eine zweite Lichtwellenleitung kann zur Übertragung des optischen Sensor-Messdatensignals bzw. -Alarmsignals dienen. Eine dritte Lichtwellenleitung kann zur Übertragung des optischen Steuerungssignals dienen, und eine vierte Lichtwellenleitung kann zur Sicherheitssteuerung genutzt werden. Alternativ kann eine einzige Lichtwellenleitung zur Datenübertragung genutzt werden, sodaß eine zweite Lichtwellenleitung zur Energieversorgung der elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtung zur Verfügung steht. Die beiden Lichtwellenleitungen zur Energieversorgung können gleichzeitig genutzt werden, und/oder eine der beiden Lichtwellenleitungen kann als Backup dienen.
Kostengünstige 2-fach (duplex) Lichtwellenleitungskabel mit zwei Lichtwellenleitungen können ebenso genutzt werden, wobei die eine Lichtwellenleitung zur Energieversorgung der elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtung und die andere Lichtwellenleitung zur Datenübertragung dienen kann. Generell könnten aber auch Kabel mit einer beliebigen Anzahl optischer Fasern genutzt werden.
Der Begriff „Sicherheitssteurung", wie er in dieser Anmeldung verwendet wird, kann das notfallmäßige Abschalten der Laser im Fall einer Störung oder eines Glasfaserbruches umfassen. Die Sicherheitssteuerung wird beispielsweise aktiviert, wenn der faseroptische Transmitter in der Sensoreinrichtung eine Fehlermeldung versendet oder nicht mehr reagiert. Insbesondere eine Detektion bzw. Feststellung, daß der faseroptische Transmitter nicht mehr reagiert, kann auf einen Faserbruch hinweisen. Alternativ oder zusätzlich kann optische Energie über eine Lichtwellenleitung an die elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung gesendet werden. Vorzugsweise wird ein kleiner Teil der optischen Energie (z.B. weniger als 10%, weiter vorzugsweise weniger als 5%, besonders bevorzugt weniger als 1 %, vorzugsweise zwischen etwa 5% und etwa 0,01%, insbesondere zwischen etwa 2% und etwa 0,05%, besonders bevorzugt zwischen etwa 1% und etwa 0,1%) vor dem photovoltaischen Konverter in der elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtung mittels einem oder mehreren faseroptischen Splittern über die zur Sicherheitssteuerung genutzte Lichtwellenleitung zurück an einen optischen Empfänger in der Basisstation geschickt. Vorteilhafterweise können auf diese Weise mögliche Brüche beim Versorgungs-Link am schnellsten erkannt werden. Sobald die ankommende optische Energie an den optischen Empfänger wegen einer Beschädigung der Lichtwellenleitung unter einer vordefinierten bzw. bekannten Schwelle liegt, wird die Lichterzeugungseinrichtung zur Energieversorgung ausgeschaltet. Es könnte auch möglich sein, daß der optische Empfänger so ausgelegt ist, daß reflektierte optische Energie aus der beschädigten Lichtwellenleitung vom optischen Empfänger direkt detektiert wird.
Beispielsweise kann mittels faseroptischer Leistungs-Koppler bzw. -Splitter und/oder mittels Wellenlänge-Multiplexer die Anzahl der Lichtwellenleitungen zur gleichzeitigen Energieversorgung, Datenübertragung und Sicherheitssteuerung bis auf eine Lichtwellenleitung minimiert werden. Vorzugsweise sind die Lichterzeugungseinrichtung und/oder die optischen Transmitter und/oder die optischen Empfänger und/oder die photovoltaischen Konverter zur Verbindung mit der Lichtwellenleitung mit einer Steckbuchse versehen. Kabelseitig können faseroptische Steckverbinder genutzt werden, wie beispielsweise Bayonette Steckverbinder der ST Form oder verschraubare Steckverbinder der FC Form, oder aber auch Push-Pull-Steckverbinder der E- 2000 oder der SC Form.
Alternativ zur Steckbuchse kann bzw. können die Lichterzeugungseinrichtung und/oder die optischen Transmitter und/oder die optischen Empfänger und/oder die photovoltaischen Konverter in eine Pigtail-Form ausgeführt sein. Die
Einkopplung in die Lichtwellenleitung erfolgt gemäß diesem Beispiel direkt oder über eine Linse. Das andere Ende der Lichtwellenleitung ist gemäß diesem
Beispiel mit ST, FC, E-2000, SC oder auch mit einem anderen handelsüblichen Steckverbinder konfektioniert.
Zur Verbindung des Gehäuses der Sensoreinrichtung mit dem Gehäuse der Datenauswerteeinrichtung werden vorzugsweise Steckbuchsen an den Gehäusen montiert. Kabelseitig können spezielle faseroptische Steckverbinder mit verschraubbaren Bayonetten und/oder Push-Pull Form genutzt werden, sodaß die gesamte Steckverbindung insbesondere hohe Vibrationsfestigkeit, Wasserdichtigkeit und Beständigkeit gegenüber extremen Temperaturen und/oder Salznebel aufweist.
Es ist aber auch möglich, daß beide Enden der Lichtwellenleitung in das Innere der Gehäuse über Kabeldurchführungen mit hoher Vibrationsfestigkeit, Wasserdichtigkeit und Beständigkeit gegenüber extremen Temperaturen und Salznebel hineinragen, sodaß alle Steckbuchsen an den Gehäusen ausfallen. In diesem Fall können normale Steckverbinder in den Gehäusen eingesetzt werden, die keine hohe Vibrationsfestigkeit, Wasserdichtigkeit und Beständigkeit gegenüber extremen Temperaturen und Salznebel aufweisen müssen.
In dem Rotorblatt einer Wind- bzw. Wasserkraftanlage können n gleiche oder unterschiedliche elektrisch betreibbare Sensoreinrichtungen installiert werden. Zur Energieversorgung dient vorzugsweise eine einzige Lichterzeugungseinrichtung, die mittels faseroptischer Splitter die notwendige Energie an jedes Gehäuse einer elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtung liefern kann. In diesem Zusammenhang kann die Bezeichnung „1 :n System" verwendet werden. Hierbei können eine, zwei, drei ... oder n Lichtwellenleitungen genutzt werden. Beispielsweise könnten die n elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtungen aus m oder genau n Lichterzeugungseinrichtungen mittels m oder genau n Lichtwellenleitungen mit optischer Energie versorgt werden. In diesem Zusammenhang wird die Bezeichnung „m:n System" verwendet.
Die Datenauswerteeinrichtung kann n optische Empfänger umfassen bzw. beinhalten, die die Sensormessdaten aus den n elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtungen über n Lichtwellenleitungen detektieren. Aber auch ein einziger optischer Empfänger kann die Sensormessdaten aus den n elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtungen über eine Lichtwellenleitung empfangen. Dazu können faseroptische Koppler zur Realisierung eines Zeit-Multiplexverfahrens oder faseroptische Wellenlänge-Multiplexer zur Realisierung eines Wellenlänge- Multiplexverfahrens dienen.
Enerqieerzeuqunαsanlaqe gemäß einem Aspekt
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Energieerzeugungsanlage, insbesondere Windkraftanlage und/oder eine Wasserkraftanlage mit
- einem Rotor, der eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Rotorblättern umfasst und mit
- zumindest einer Lichterzeugungseinrichtung.
Die Energieerzeugungsanlage kann zum Beispiel eine Windkraftanlage sein und das Rotorblatt Bestanteil eines Windrotors. Alternativ kann die Energieerzeugungsanlage auch eine Wasserkraftanlage sein und das Rotorblatt Bestandteil einer Turbine. Somit können die Windkraftanlage und die Wasserkraftanlage zwei getrennte Aspekte betreffen. Es wurde erkannt, daß die Ausführungen bezüglich Aspekten und/oder Ausführungsformen und/oder Varianten zur Windkraftanlage auf die Wasserkraftanlage übertragbar sind und sinngemäß für die Wasserkraftanlage gelten können.
Bevorzugte Ausführunqsformen
Beispielsweise umfasst die Energieerzeugungsanlage genau eine
Lichterzeugungseinrichtung, wobei die elektrisch betreibbaren
Sensoreinrichtungen der Rotorblätter optisch an genau eine Lichterzeugungseinrichtung gekoppelt sind.
Beispielsweise ist die Anzahl der Lichterzeugungseinrichtungen gleich der Anzahl der elektrischen Sensoreinrichtungen, wobei jede elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung optisch an eine zugeordnete Lichterzeugungseinrichtung gekoppelt ist. Es ist auch möglich, daß genau eine Lichterzeugungseinrichtung bzw. Lichterzeugungsanlage eine Anzahl von n Sensoren versorgt.
Es kann genau eine Lichterzeugungseinrichtung vorhanden sein oder es kann auch eine Mehrzahl (m) von Lichterzeugungseinrichtungen vorhanden sein.
Vorzugsweise ist die Lichterzeugungseinrichtung in dem Rotor bzw. in der Nabe des Rotors, d.h. in der Rotornabe positioniert. In anderen Worten kann die Lichterzeugungseinrichtung in dem Rotor installiert bzw. angeordnet sein. Die Energieversorgung der Lichterzeugungseinrichtung erfolgt vorzugsweise mit einem elektronischen Treiber. Der Treiber wird mit elektrischer Energie versorgt, beispielsweise mittels eines elektrischen Kabels und einer Spannungsversorgung. Die Spannungsversorgung kann eine Gleichspannungsquelle, insbesondere für 24 V, oder eine Wechselspannungsquelle, insbesondere für 230 V sein. Die Lichterzeugungseinrichtung könnte aber auch in dem Rotorblatt installiert bzw. angeordnet werden. Die Versorgung der Lichterzeugungseinrichtung kann alternativ mit Solarzellen und/oder mit Energiespeichern und/oder mit kleinen Windrädern, die auf dem Rotorblatt installiert sind, erfolgen. Es ist auch möglich, daß eine oder mehrere Brennstoffzellen vorhanden sind, die die Lichterzeugungseinrichtung mit Energie versorgt bzw. versorgen. Es ist insbesondere möglich, daß bei einer Wasserkraftanlage Energie aus dem Umgebungswasser gewonnen wird, die benutzt werden kann, um die Lichterzeugungseinrichtung zu betreiben.
Beispielsweise umfasst die Energieerzeugungsanlage eine
Datenauswerteeinrichtung, wobei die elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtungen optisch an die Datenauswerteeinrichtung gekoppelt sind. Die Datenauswerteeinrichtung kann in dem Turm oder in der Gondel angeordnet sein. Es ist auch möglich, daß ein Teil oder die gesamte Datenauswerteeinrichtung an einem externen Ort des Betreibers der Energieerzeugungsanlage angeordnet ist.
Vorzugsweise ist die Datenauswerteeinrichtung in dem Rotor positioniert, d.h., daß die Datenauswerteeinrichtung in dem Rotor installiert bzw. angeordnet sein kann. Die Energieversorgung der Datenauswerteeinrichtung erfolgt vorzugsweise mittels eines elektrischen Kabels und einer Spannungsversorgung. Die Spannungsversorgung kann eine Gleichspannungsquelle, insbesondere für 24 V, oder eine Wechselspannungsquelle, insbesondere für 230 V sein. Die Datenauswerteeinrichtung könnte aber auch in dem Rotorblatt installiert bzw. angeordnet werden. Die Versorgung der Datenauswerteeinrichtung kann alternativ mit Solarzellen und/oder mit Energiespeichern und/oder mit kleinen Windrädern, die auf dem Rotorblatt installiert sind, erfolgen.
In der Datenauswerteeinrichtung verarbeitet ein Mikrocontroller die Sensormessdaten und die Alarmdaten aus der Sensoreinrichtung und führt entsprechende Funktionen aus. Beispielsweise werden die Daten an andere Einheiten der Datenauswerteeinrichtung, wie beispielsweise an einen Rechner gesendet, z.B. mittels beliebigen Schnittstellen bzw. entsprechenden Kommunikationsprotokollen, wie beispielsweise USB, SPI, Ethernet, Firewire, I2C oder RS232. Die Daten können ebenso an ein Transmitter-Empfänger-Modul zwecks drahtloser Kommunikation mit anderen Teilen der Datenauswerteeinrichtung gesendet werden, beispielsweise in der Gondel, in dem Turm oder an einem externen Ort des Betreibers der Energieerzeugungsanlage.
Daten zur Steuerung bzw. Regelung der Sensoreinrichtung können ebenso von dem Mikrocontroller in der Datenauswerteeinrichtung erzeugt werden und dann über eine UART-Schnittstelle an die Sensoreinrichtung gesendet werden. Der Treiber der Lichterzeugungseinrichtung kann ebenso von diesem Mikrocontroller gesteuert werden. Je nach Komplexität des Netzwerks können ebenso andere programmierbare Einheiten, wie beispielsweise DSP-, CPLD- oder FPGA-Chips eingesetzt werden.
Vorzugsweise sind die Lichterzeugungseinrichtung und die Datenauswerteeinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse eingebaut und haben eine gemeinsame Versorgungseinheit.
Für eine bessere Kühlung thermisch sensibler Bauteile, wie der Lichterzeugungseinrichtung und/oder der optischen Transmitter und/oder der optischen Empfänger, können alternativ diese separat von dem Treiber und der Spannungsversorgung in einem anderen Gehäuse eingesetzt sein, welches eine bessere Hitzeabfuhr gewährleistet.
Beispielsweise ist bzw. sind die zumindest eine Lichterzeugungseinrichtung und/oder die Datenauswerteeinrichtung in einer Nabe des Rotors angeordnet, wobei zumindest eine Lichterzeugungseinrichtung und/oder die Datenauswerteeinrichtung mittels zumindest einer Lichtwellenleitung mit den elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtungen verbunden ist bzw. sind. In diesem Zusammenhang ist die Nabe Bestandteil des Rotors.
Gemäß einem oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen können genau eine oder zwei Lichterzeugungseinrichtungen insgesamt vorhanden sein. Es ist auch möglich, daß genau eine oder zwei Lichterzeugungseinrichtungen je Sensoreinrichtung vorhanden sind, d.h. bei drei Sensoreinrichtungen genau drei oder 6 Lichterzeugungseinrichtungen.
Beispielsweise sind die elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtungen und die Datenauswerteeinrichtungen in Datenaustausch.
Beispielsweise sind die elektrischen Sensoreinrichtungen von der zumindest einen Lichterzeugungseinrichtung und/oder von der Datenauswerteeinrichtung galvanisch isoliert. Die galvanische Isolierung kann jeweils im wesentlichen vollständig sein.
Verwendung gemäß einem Aspekt
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verwendung eines elektrisch betreibbaren Sensors in einem Rotorblatt, insbesondere einem erfindungsgemäßen Rotorblatt, wobei der elektrisch betreibbare Sensor galvanisch isoliert in dem Rotorblatt angeordnet ist.
Sensoreinrichtung gemäß einem Aspekt
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung, welche durch Einstrahlen elektromagnetischer Strahlung mit Energie versorgbar ist und/oder betreibbar ist, wobei die Sensoreinrichtung in einem Gerät bzw. in einer Anlage installierbar bzw. anordenbar ist, wobei die Sensoreinrichtung galvanisch isoliert in dem Gerät bzw. in der Anlage installierbar bzw. anordnebar ist, und wobei die Sensoreinrichtung elektromagnetisch abgeschirmt in dem Gerät bzw. in der Anlage installierbar bzw. anordnebar ist.
Die obig genannten Begriffsdefinitionen, Ausführungsformen und Weiterbildungen finden auch auf die Sensoreinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung Anwendung.
Figurenbeschreibung
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand begleitender Figuren beispielhaft beschrieben. Es zeigt
Figur 1 : eine Schemaansicht einer Windkraftanlage Figur 2: eine Schemaansicht einer Wasserkraftanlage Figur 3: eine schematische Darstellung von Elementen der Windkraftanlage bzw. einer Wasserkraftanlage. Figur 4: eine weitere schematische Darstellung von Elementen der Windkraftanlage bzw. der Wasserkraftanlage.
Die nachfolgend beschriebene Windkraftanlage bzw. Wasserkraftanlage ermöglicht, die Schwingungen bzw. das Biegeverhalten der Rotorblätter mittels einer oder mehrerer Sensoreinrichtungen zu messen, so daß eine unterbrechungsfreie Überwachung möglich ist. Weiterhin ist das nachfolgend beschriebene technische Überwachungssystem, das Bestandteil einer Windkraftanlage und/oder einer Wasserkraftanlage sein kann, galvanisch isoliert und/oder elektromagnetisch abgeschirmt.
Figur 1 zeigt eine beispielhafte Windkraftanlage 1. Die Windkraftanlage 1 umfasst einen Mast 2, an dem ein Rotor 4 angeordnet ist. Der Rotor 4 umfasst drei Rotorblätter 5, die an einer Nabe 3 angeordnet sind. Eine Gondel der Windkraftanlage 1 ist nicht dargestellt. Der Rotor 3 kann an der (nicht dargestellten) Gondel 5 angeordnet sein.
Die Windkraftanlage 1 umfasst weiterhin eine Lichterzeugungseinrichtung 7 und eine Sensoreinrichtung 9. Die Lichterzeugungseinrichtung 7, beispielsweise ein oder mehrere Laser, kann mittels einer Lichtwellenleitung 11 mit der Lichterzeugungseinrichtung 7 verbunden sein, so daß sich Licht von der Lichterzeugungseinrichtung 7 zu der Sensoreinrichtung 9 hin und insbesondere in die Sensoreinrichtung hinein ausbreiten kann. Messdaten werden von der Sensoreinrichtung 9 zurück an eine Datenauswerteeinrichtung 6 in der Nabe gesendet.
Die Resistenz gegen Blitzeinschlag wird durch eine reine Glasfaseranbindung 11 , als bevorzugte Lichtwellenleitung, der Beschleunigungssensoren 9, als bevorzugte Sensoreinrichtungen, zur Schwingungsmessung erreicht. Solche Sensoren sind nach heutigem Stand der Technik zumeist elektronisch realisiert, d.h. strombetrieben und werden durch eine elektrische Anbindung, d.h. durch elektrische Leitungen mit elektrischer Energie versorgt. Die Sensoren werden innerhalb des Blattes bzw. Rotorblattes 5, beispielsweise mindestens eine Drittel Blattlänge von der Nabe 3 entfernt installiert. Dort ist die Wahrscheinlichkeit eines Blitzeinschlags deutlich höher als in der Nabe oder Gondel, wo die Auswerteeinheit 7, als bevorzugte Datenauswerteeinrichtung, platziert wird. Herkömmliche metallische Leitungen in den Blättern können im Falle eines Blitzeinschlages die Energie des Blitzes in die elektrisch angebundenen Sensoren oder in die Nabe zur Lichterzeugungseinrichtung oder zur Datenauswerteeinrichtung leiten. Somit können die elektrisch angebundenen Sensoren und/oder Lichterzeugungseinrichtung und/oder die Datenauswerteeinrichtung Schaden nehmen. Des Weiteren kann bereits ein Einschlag in der Nähe herkömmlicher langer, gerader Anschlußleitung bereits eine hohe Spannung induzieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, daß eine rein optische Anbindung der Sensoren auch in einem rotierenden System, d.h. in den
Rotorblättern möglich ist. Somit ist eine elektrische Entkopplung zum Schutz bei
Blitzschlag nicht notwendig. Lichtwellenleitungen sind immun gegen
Blitzeinschläge und Überspannungen. Da die Sensoren jedoch elektronisch arbeiten, wird in der Lichtwellenleitung soviel Lichtleistung übertragen, damit diese beim Sensor wieder zurück in elektrische Leistung bzw. Energie gewandelt wird.
Der Sensor im Blatt kann lokal mit elektrischer Energie versorgt werden ohne den
Aufbau einer elektrischen Anbindung.
Vorzugsweise wird ein Sensor über die Lichtleistung der elektromagnetischen Strahlung betrieben, der die Beschleunigungen des Blattes in x- und y-Richtung misst. Daraus können die Schwingungen des Blattes berechnet werden. Die Schwingungen geben Aufschluss über mögliche Beschädigung und Eisansatz am Blatt. Somit ist es nicht notwendig, diese Informationen durch Sichtprüfungen zu gewinnen, sodaß Ausfallzeiten der Anlage gering sind. Insbesondere ist es möglich, auch bei Gewitter zuverlässig Daten zu erhalten, da das System auch bei Blitzschlag arbeitet, sodaß ein Abschalten des Systems bei Gewitter nicht notwendig ist.
Figur 2 zeigt eine beispielhafte Wasserkraftanlage 1. Die Wasserkraftanlage 1 umfasst einen Mast bzw. eine Anordnungsvorrichtung 2. An dem Mast bzw. der Anordnungsvorrichtung 2 ist ein Rotor 4 angeordnet. Der Rotor 4 kann auch eine Turbine sein. Der Rotor 4 umfasst zwei Rotorblätter 5, die an einer Nabe 3 angeordnet sind. Die Wasserkraftanlage 1 umfasst weiterhin eine Lichterzeugungseinrichtung 7 und eine Sensoreinrichtung 9. Die Lichterzeugungseinrichtung 7, beispielsweise ein oder mehrere Laser, kann mittels einer Lichtwellenleitung 11 mit der Lichterzeugungseinrichtung 7 verbunden sein, so daß sich Licht von der Lichterzeugungseinrichtung 7 zu der Sensoreinrichtung 9 hin und insbesondere in die Sensoreinrichtung hinein ausbreiten kann. Messdaten werden von der Sensoreinrichtung 9 zurück an eine Datenauswerteeinrichtung 6 in der Nabe gesendet.
Die galvanische Isolierung wird durch eine reine Glasfaseranbindung 11 , als bevorzugte Lichtwellenleitung, der Beschleunigungssensoren 9, als bevorzugten
Sensoreinrichtungen, zur Schwingungsmessung erreicht. Solche Sensoren können elektronisch realisiert sein, d.h. strombetrieben. Die gezeigten
Sensoreinrichtungen sind ohne eine elektrische Anbindung, d.h. ohne externe elektrische Leitungen mit elektrischer Energie versorgt. Es versteht sich, daß in den Sensoreinrichtungen und ggf. in einem Gehäuse, in dem die
Sensoreinrichtungen angeordnet sind, elektrische Leitungen vorhanden sein können.
Die Sensoren sind innerhalb des Rotorblattes 5 installiert, wobei die Lichterzeugungseinrichtung 7 bzw. die Datenauswerteeinrichtung 6 in der Nabe 3 platziert wird.
Vorteilhafterweise sind aufgrund der optischen Anbindung, d.h. der Anbindung ohne externe elektrische Leitungen, Sensoren in den Rotorblättern in einer sehr korrosiven Umgebung, wie z.B. unter dem Meer oder in einem Fluß, insbesondere in einem Wasserkraftwerk gegen Beschädigung bzw. Zerstörung durch Kurzschlüsse im wesentlichen immun. Mit der vorliegenden Erfindung ist eine aufwendige Isolierung der externen metallischen Leitungen für die Energieversorgung und die Datenübertragung nicht notwendig, da anstelle von elektrischen Leitungen Lichtwellenleitungen eingesetzt sind. Lichtwellenleitungen zeigen eine höhere Wasserfestigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen vielfältige Arten von Korrosion. Da die Sensoren elektronisch arbeiten, wird in der Lichtwellenleitung so viel Lichtleistung übertragen, daß diese Lichtleistung, die beim Sensor wieder zurück in elektrische Leistung bzw. Energie gewandelt wird, ausreicht, um den Sensor zu betreiben. Vorteilhafterweise kann der Sensor im Rotorblatt lokal mit elektrischer Energie versorgt werden, ohne die Notwendigkeit einer elektrischen Anbindung, insbesondere ohne die Notwendigkeit einer elektrischen Anbindung mittels externer elektrischer Leitungen. Somit können elektrische Leitungen in dem Rotorblatt vermieden werden, so daß das Rotorblatt frei von elektrischen Leitungen zu dem einen oder den mehreren Sensoren hin sein kann.
Vorzugsweise wird ein Sensor über die Lichtleistung der elektromagnetischen Strahlung betrieben. Der Sensor kann die Beschleunigungen des Rotorblattes in x- und y-Richtung messen. Daraus können Schwingungen des Rotorblattes bzw. im Rotorblatt bestimmt, insbesondere berechnet werden. Die Schwingungen geben Aufschluss über mögliche Beschädigung durch Untermeerströmungen am Rotorblatt. Vorteilhafterweise ist es somit nicht notwendig, diese Informationen durch Sichtprüfungen zu gewinnen, so daß Ausfallzeiten der Anlage gering sind. Zusätzlich kann/können jedoch auch eine oder mehrere Bildaufnahmeeinrichtungen, z.B. in Form einer oder mehrerer Kameras in und/oder auf dem Rotorblatt angebracht sein, die eine Sichtprüfung in dem Rotorblatt und/oder des Rotorblattes von außen ermöglicht. Bei einer internen Prüfung kann ein Teil des Lichts, das zu dem Sensor und/oder der Kamera hin übertragen wird auch zur Beleuchtung des Inneren des Rotorblattes dienen.
Eine Schaltungsanordnung wird in Figur 3 gezeigt. Sowohl die notwendige Leistung als auch die Daten werden über Lichtwellenleiter übertragen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die elektrische Anbindung durch einen oder mehrere Lichtwellenleiter LWL ersetzt. Eine Laserdiode koppelt ein hochenergetisches kontinuierliches Signal in einen Lichtwellenleiter LWL ein, der von der Auswerteeinheit (AE) zum Sensor führt. Der erforderliche Laserstrom (Bias) wird durch eine Spule zum Laser geführt. Um Steuerdaten zum Sensor übertragen zu können, kann auf den Laser zusätzlich ein Datensignal aufmoduliert werden. Dieses Signal kann kapazitiv in den Laserstrom eingekoppelt werden. Sensorseitig wird das eingehende optische Signal auf eine photovoltaische Zelle (PV) geleitet. Der kontinuierliche Anteil des eingehenden Signals wird zur Energieversorgung (Supply) der elektronischen Komponenten verwendet. Der variierende Anteil, also die aufmodulierten Steuersignale werden elektronisch wieder aufbereitet und an den Sensor weitergegeben. Die vom Sensor ausgegebenen Daten werden auf eine Laserdiode aufmoduliert und über einen weiteren oder denselben Lichtwellenleiter LWL zurück Richtung Auswerteeinheit AE gesendet. Eine Photodiode wandelt das Lichtsignal wieder in ein elektrisches Signal, das nach eventueller Aufbereitung an die Auswerteeinheit AE weitergegeben wird.
Der Sensor und die davor geschaltete elektronischen Komponenten können in einem speziellen Gehäuse verbaut und damit galvanisch isoliert gemacht werden. Bei Anordnung in bzw. an einer Windkraftanlage können der Sensor und die davor geschaltete(n) elektronische(n) Komponente(n) blitzsicher gemacht sein. Bei Anordnung in bzw. an einer Wasserkraftanlage können der Sensor und die davor geschaltete(n) elektronische(n) Komponente(n) gegen Korrosion z.B. aufgrund von Feuchtigkeit gemacht sein. Das Gehäuse kann die Lichterzeugungseinrichtung(en) und die Datenauswerteeinrichtung umfassen. Die Verbindung bis kurz vor die Auswerteeinheit AE besteht nur aus Lichtwellenleiter LWL. Die elektronischen Komponenten und die Auswerteeinheit AE selbst befinden sich innerhalb der Nabe. Bei Anordnung in bzw. an einer Windkraftanlage ist somit das Risiko für Blitzeinschlag gegenüber einer Anordnung in und/oder an den Rotorblättern. Wegen weiterer empfindlicher Komponenten kann die Nabe einer Windkraftanlage bereits gegen Blitzschlag gesichert sein.
Ein Vorteil ist die volle galvanische Trennung bzw. Isolierung zwischen der Auswerteeinheit AE und dem Sensor. Die Verbindung zwischen diesen beiden Komponenten ist eine der kritischen Komponenten des Gesamtsystems. Ebenso kann mittels der optischen Anbindung, insbesondere des Datenaustausches einfach und zuverlässig eine Ferndiagnose durchgeführt werden.
Eine weitere Schaltungsanordnung wird in Figur 4 gezeigt. Sowohl die notwendige Leistung als auch die Daten werden über Lichtwellenleitungen übertragen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die elektrische Anbindung durch eine oder mehrere Lichtwellenleitungen 11 ersetzt. Eine Lichterzeugungseinrichtung 7, insbesondere eine Laserdiode 71 koppelt hochenergetische kontinuierliche Lichtenergie in eine Lichtwellenleitung ein. Die Lichterzeugungseinrichtung 7 beinhaltet auch einen Lasertreiber 73, womit die Laserdiode 71 mit elektrischer Energie versorgt wird.
Sensorseitig wird die eingehende Lichtenergie auf eine photovoltaische Zelle 91 geleitet. Die photovoltaische Zelle 91 wandelt die Lichtenergie in elektrische Energie um. Mit der erzeugten elektrischen Energie werden ein Sensor 93 und die davor geschalteten elektronischen Komponenten betrieben. Die vom Sensor 93 ausgegebenen Daten werden von einem Mikrocontroller 95 verarbeitet und mittels eines faseroptischen Transmitters 97 über eine weitere oder dieselbe Lichtwellenleitung 11 zurück an die Datenauswerteeinrichtung 6 gesendet. Ein faseroptischer Empfänger 69 wandelt das optische Messdatensignal wieder in ein elektrisches Signal, das nach Aufbereitung von einem Mikrocontroller 65 an eine WLAN-Einheit 61 weitergegeben wird.
Daten zur Steuerung bzw. Regelung werden mittels einer zweiten faseroptischen Verbindung zwischen dem Transmitter 67 und dem Empfänger 69 an die
Sensoreinrichtung 9 gesendet. Um Steuerdaten zu der Sensoreinrichtung 9 übertragen zu können, kann ebenso auf die Laserdiode 71 zusätzlich ein
Datensignal aufmoduliert werden. Der kontinuierliche Anteil des eingehenden
Lichtsignals wird zur Energieversorgung verwendet, wobei der variierende Anteil, also die aufmodulierten Steuersignale, elektronisch vom Mikrocontroller 95 wieder aufbereitet und an den Sensor 93 weitergegeben wird.
Aufgrund der nicht-metallischen Leitungen zur Energieversorgung und Datenübertragung ist die Sensoreinrichtung 9 galvanisch vollständig von der Datenauswerteeinrichtung 6 bzw. der Lichterzeugungseinrichtung 7 getrennt bzw. isoliert.
Bei Anordnung in bzw. an einer Windkraftanlage können der Sensor und die davor geschaltete(n) elektronische(n) und optoelektronische(n) Komponente(n) in einem speziellen Gehäuse 200 zur Abschirmung gegenüber niederfrequenten elektrischen und magnetischen Feldern als Folge eines Blitzeinschlags verbaut werden. Insbesondere kann das Gehäuse ein μ-Metall Gehäuse sein. Aufgrund der vollständigen galvanischen Trennung und der elektromagnetischen Abschirmung sind die Sensorik in und/oder an den Rotorblättern sowie weitere empfindliche Komponenten in der Nabe gegen Blitzeinschlag gesichert.
Bei Anordnung in bzw. an einer Wasserkraftanlage sind der Sensor und die davor geschaltete(n) elektronische(n) Komponente(n) resistent gegen Korrosion z.B. aufgrund von Salzwasser. Somit sind die Sensorik in und/oder an den Rotorblättern sowie weitere empfindliche Komponenten in der Nabe gegen Kurzschlüsse als Folge des Wassereinflußes gesichert.
Die Lichterzeugungseinrichtung 7 und die Datenauswerteeinrichtung 6 können mit einem Gehäuse umfasst werden. Gemäß einer Anordnung befinden sich die Lichterzeugungseinrichtung 7 und die Datenauswerteeinrichtung 6 innerhalb der Nabe 3. Alternativ könnten die Lichterzeugungseinrichtung 7 und die Datenauswerteeinrichtung 6 aber auch in separaten Gehäusen verbaut sein. In diesem Fall könnten die optoelektronischen Komponenten 71 , 67 und 69 aufgrund einer besseren mechanischen Festigkeit in dem Rotorblatt 5 platziert werden.
Hauptvorteile sind die volle galvanische Trennung bzw. Isolierung zwischen der Sensoreinrichtung 9 und der Datenauswerteeinrichtung 6 bzw. der Lichterzeugungseinrichtung 7. Die Verbindung zwischen diesen Komponenten ist eine der kritischen Komponenten des Gesamtsystems. Es kann mittels der optischen Anbindung, insbesondere des Datenaustausches, einfach und zuverlässig eine Ferndiagnose durchgeführt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Rotorblatt (5) für eine Energieerzeugungsanlage (1 ), insbesondere für eine Windkraftanlage (1 ) oder eine Wasserkraftanlage (1 ), wobei
- das Rotorblatt (5) eine elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung (9) umfasst und wobei
- die elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung (9) durch Einstrahlen elektromagnetischer Strahlung mit Energie versorgbar ist und/oder betreibbar ist.
2. Rotorblatt (5) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung (9) galvanisch isoliert in dem Rotorblatt (5) angeordnet ist.
3. Rotorblatt (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung (9) elektromagnetisch abgeschirmt in dem Rotorblatt (5) angeordnet ist.
4. Rotorblatt (5) nach Anspruch 3, wobei für die elektromagnetische Abschirmung μ-Metall verwendet wird.
5. Rotorblatt (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Rotorblatt (5) zumindest eine optische Lichtwellenleitung (11) umfasst und wobei elektromagnetische Strahlung mittels der zumindest einen optischen Lichtwellenleitung (11 ) in die elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung (9) eingekoppelt ist.
6. Rotorblatt (5) nach Anspruch 5, wobei ein Ende der optischen Lichtwellenleitung (11 ) in ein Gehäuse der elektrisch betreibbar Sensoreinrichtung (9) hinein ragt oder wobei das eine Ende der optischen Lichtwellenleitung (1 1 ) außerhalb des Gehäuses der elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtung (9) endet.
7. Rotorblatt (5) nach Anspruch 5 oder 6, wobei ein anderes Ende der optischen Lichtwellenleitung (11 ) optisch an eine Lichterzeugungseinrichtung (7), insbesondere an einen Laser gekoppelt ist.
8. Rotorblatt (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die elektromagnetische Strahlung einen kontinuierlichen Anteil aufweist und einen variierenden Anteil aufweist, wobei die elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung (9) mittels des kontinuierlichen Anteils mit Energie versorgt ist und wobei die elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung (9) mittels des variierenden Anteils gesteuert bzw. geregelt ist.
9. Rotorblatt (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung (9) einen Beschleunigungssensor umfasst und wobei mittels eines Datensignals des Beschleunigungssensors ein Schwingungsverhalten und/oder Biegeverhalten des Rotorblattes (5) bestimmbar ist.
10. Rotorblatt (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Rotorblatt (5) eine Enteisungsvorrichtung umfasst.
11. Energieerzeugungsanlage (1), insbesondere Windkraftanlage (1) oder Wasserkraftanlage (1) mit
- einem Rotor (4), der eine Vielzahl von Rotorblättern (5) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche umfasst und mit
- zumindest einer Lichterzeugungseinrichtung (7).
12. Energieerzeugungsanlage (1 ) nach Anspruch 11 , wobei Energieerzeugungsanlage (1 ) genau eine Lichterzeugungseinrichtung (7) umfasst, und wobei die elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtungen (9) der Rotorblätter (5) optisch an die genau eine Lichterzeugungseinrichtung (7) gekoppelt sind.
13. Energieerzeugungsanlage (1 ) nach Anspruch 11 , wobei die Anzahl der Lichterzeugungseinrichtungen (7) gleich der Anzahl der elektrischen Sensoreinrichtungen (9) ist, und wobei jede elektrisch betreibbare Sensoreinrichtung (9) optisch an eine zugeordnete
Lichterzeugungseinrichtung (7) gekoppelt ist.
14. Energieerzeugungsanlage (1 ) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Lichterzeugungseinrichtung (7) in dem Rotor (5) angeordnet ist.
15. Energieerzeugungsanlage (1 ) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Energieerzeugungsanlage (1) eine Datenauswerteeinrichtung (7) umfasst, und wobei die elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtungen (9) optisch an die Datenauswerteeinrichtung (7) gekoppelt sind.
16. Energieerzeugungsanlage (1 ) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Datenauswerteeinrichtung (7) in dem Rotor (5) angeordnet ist.
17. Energieerzeugungsanlage (1 ) nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die zumindest eine Lichterzeugungseinrichtung (7) und/oder die
Datenauswerteeinrichtung (7) in einer Nabe (3) des Rotors (4) angeordnet ist bzw. sind, und wobei die zumindest eine Lichterzeugungseinrichtung (7) und/oder die Datenauswerteeinrichtung (7) mittels zumindest einer Lichtwellenleitung (11) mit den elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtungen (9) verbunden ist bzw. sind.
18. Energieerzeugungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die elektrisch betreibbaren Sensoreinrichtungen (9) und die Datenauswerteeinrichtungen (7) in Datenaustausch sind.
19. Energieerzeugungsanlage (1 ) nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei die elektrischen Sensoreinrichtungen (9) von der zumindest einen Lichterzeugungseinrichtung (7) und/oder von der Datenauswerteeinrichtung (7) galvanisch isoliert sind.
20. Verwendung eines elektrisch betreibbaren Sensors (9) in einem Rotorblatt (5), wobei der elektrisch betreibbare Sensor (9) galvanisch isoliert in dem Rotorblatt angeordnet ist.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2495434A1 (de) * 2011-03-03 2012-09-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. System zur Überwachung des Zustands von Rotorblättern an Windernergieanlagen
DE102011105737A1 (de) * 2011-06-24 2012-12-27 Dieter Frey Messeinrichtung in der Blattspitze von Rotorblättern von Windenergieanlagen
DE102011051789B3 (de) * 2011-07-12 2013-01-03 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Vorrichtung
WO2014166496A1 (en) * 2013-04-12 2014-10-16 Vestas Wind Systems A/S Improvements relating to wind turbine sensors
WO2015131900A1 (en) * 2014-03-06 2015-09-11 Global Lightning Protection Services A/S Lightning measuring system for a wind turbine

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106762388A (zh) * 2016-12-05 2017-05-31 天津明阳风电设备有限公司 一种风力发电机功能型叶片

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100221111A1 (en) * 2007-10-24 2010-09-02 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine blade, wind turbine and method for manufacturing a wind turbine blade

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2495434A1 (de) * 2011-03-03 2012-09-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. System zur Überwachung des Zustands von Rotorblättern an Windernergieanlagen
US9239042B2 (en) 2011-03-03 2016-01-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. System for monitoring the condition of rotor blades at wind turbines
DE102011105737A1 (de) * 2011-06-24 2012-12-27 Dieter Frey Messeinrichtung in der Blattspitze von Rotorblättern von Windenergieanlagen
DE102011051789B3 (de) * 2011-07-12 2013-01-03 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Vorrichtung
WO2014166496A1 (en) * 2013-04-12 2014-10-16 Vestas Wind Systems A/S Improvements relating to wind turbine sensors
US10077761B2 (en) 2013-04-12 2018-09-18 Vestas Wind Systems A/S Improvements relating to wind turbine sensors
WO2015131900A1 (en) * 2014-03-06 2015-09-11 Global Lightning Protection Services A/S Lightning measuring system for a wind turbine
US10302679B2 (en) 2014-03-06 2019-05-28 Global Lightning Protection Services A/S Lightning measuring system for a wind turbine

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