DE19928048B4

DE19928048B4 - Wind turbine

Info

Publication number: DE19928048B4
Application number: DE19928048A
Authority: DE
Inventors: Klaus Brinkmann; Marcus Gau
Original assignee: Vestas Wind Systems AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 1998-06-20
Filing date: 1999-06-21
Publication date: 2010-05-20
Anticipated expiration: 2019-06-22
Also published as: DE19928048A1

Abstract

Windkraftanlage
mit einer Generatorgondel (9b), die um eine vertikale Achse drehbar ist, und mit einem Generator, der durch einen um eine im wesentlichen horizontale Achse (9f) drehbaren Rotor (9c) mit Rotorblättern (9d) antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Windkraftanlage mit einer Schattensteuereinrichtung gekoppelt ist, wobei die Schattensteuereinrichtung dazu eingerichtet ist;
1.1 mit einer Lichtintensitäts-Messeinrichtung (2a, 2b) Messsignale (Ua, Ub) zu erzeugen, die die Lichtintensität der Sonnenstrahlung und die im Schatten herrschende Lichtintensität repräsentieren, wobei die Lichtintensitäts-Messeinrichtung (2a, 2b) nicht an einer geographischen Stelle (14) angebracht ist, an der ein störender Schattenwurf nicht auftreten soll,
1.2 zu bestimmen, ob der Rotor (9c) zur gegebenen Uhrzeit störenden alternierenden Schattenwurf an einer oder mehreren geographischen Stellen (14), an der bzw. denen solch ein störender Schattenwurf nicht auftreten soll, hervorrufen könnte,
1.3 die gemessenen Lichtintensitäten von Sonnenstrahlung und Schatten zueinander in Beziehung zu setzen,
1.4 zu prüfen, ob das...Wind turbine
with a generator nacelle (9b) which is rotatable about a vertical axis and with a generator which is drivable by a rotor (9c) with rotor blades (9d) rotatable about a substantially horizontal axis (9f), characterized in that Wind turbine is coupled to a shadow control device, wherein the shadow control device is adapted to;
1.1 with a light intensity measuring device (2a, 2b) to generate measuring signals (Ua, Ub) representing the light intensity of the solar radiation and the light intensity prevailing in the shadow, the light intensity measuring device (2a, 2b) not at a geographical location (14 ) is attached, at which a disturbing shadow should not occur
1.2 to determine whether the rotor (9c) at the given time could cause disturbing alternating shadowing at one or more geographical locations (14) at which such disturbing shadowing should not occur;
1.3 relate the measured light intensities of solar radiation and shadow to each other,
1.4 to check if the ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage sowie ein Verfahren zur Verringerung oder Vermeidung alternierenden Schattenwurfs bei einer Windkraftanlage.The The invention relates to a wind turbine and a method for Reduction or avoidance of alternating shadowing in a Wind turbine.

Bei Windkraftanlagen werden Nabenhöhen i zwischen 30 m und 70 m Höhe verwendet. Die Rotordurchmesser d können über 50 m betragen. Derartige Windkraftanlagen verfügen über eine Steuerung, die im Bedarfsfall den Rotor anhalten und die Generatorgondel der Windrichtung anpassen kann. Bei einigen Anlagen kann zur Anpassung an die Windgeschwindigkeit der Anstellwinkel der Rotorblätter geändert werden.at Wind turbines become hub heights i between 30 m and 70 m height used. The rotor diameter d can be over 50 m. such Wind turbines have one Control that stops the rotor if necessary and the generator nacelle can adjust the wind direction. For some installations may be for customization be changed to the wind speed of the pitch of the rotor blades.

Aus der DE 33 08 566 C2 ist beispielsweise eine Blattverstellvorrichtung für eine Windkraftanlage bekannt. DE 196 29 168 C1 betrifft eine Arretierungsvorrichtung für die Gondel einer Windkraftanlage.From the DE 33 08 566 C2 For example, a blade adjustment device for a wind turbine is known. DE 196 29 168 C1 relates to a locking device for the nacelle of a wind turbine.

Der durch den Schattenwurf des rotierenden Rotors 9c verursachte ständige Wechsel zwischen hell und dunkel (alternierender Schattenwurf, Stroboskopschatten) wird als störend empfunden. Wenn Großwindkraftanlagen in der Nähe bebauter Gebiete aufgestellt werden sollen, führt das Argument der Belästigung durch diesen Stroboskopschatten zur Ablehnung der Baugenehmigung oder zur Rücknahme einer bereits erteilten Betriebsgenehmigung. In einigen Fällen, in denen eine Windkraftanlage errichtet wurde, mußte deshalb die Anlage total oder zumindest zeitweise stillgelegt werden.The shadow cast by the rotating rotor 9c caused constant change between light and dark (alternating shadows, stroboscopic shadows) is distracting. If large wind turbines are to be installed close to built-up areas, the argument of harassment by this stroboscopic shadow leads to the rejection of the building permit or to the withdrawal of an operating license already granted. In some cases where a wind turbine was built, therefore, the system had to be shut down totally or at least temporarily.

Üblicherweise wird bei zeitweiser Stillegung ein Betrieb der Windkraftanlage nur in einem festgelegten Zeitraum gestattet, unabhängig davon, ob es überhaupt zu einem nennenswerten oder störenden Schattenwurf kommen kann. Man könnte daran denken, zur Vermeidung von Störungen der Anwohner an den fraglichen Objekten, z. B. den zu schützenden Wohnhäusern, die dem Schattenwurf nicht ausgesetzt werden dürfen, Sensoren anzubringen, die den Schattenwurf durch die Windkraftanlage registrieren und die Windkraftanlage abhängig von dem Signal der installierten Sensoren abschalten. Bei dichter Bebauung würde dies dazu führen, daß entsprechend viele Sensoren installiert werden, wobei bei Großwindkraftanlagen auch Objekte geschützt werden müssten, die einige hundert Meter von der Windkraftanlage entfernt sind.Usually in case of temporary shutdown operation of the wind turbine is only in a set period of time, regardless of whether it is at all to a noticeable or disturbing shadow can come. You could Remember to avoid disturbance to the local residents questionable objects, eg. B. to be protected residential buildings, the the shadow cast must not be suspended to attach sensors, which register the shadow cast by the wind turbine and the wind turbine dependent Turn off the signal from the installed sensors. In denser Building would cause this that accordingly many Sensors are installed, with large wind turbines also objects protected would have to which are a few hundred meters from the wind turbine.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit vertretbarem Aufwand einen Schutz auch entfernt liegender Objekte zu erreichen, indem die Windkraftanlage so ausgerüstet wird, daß eine Belästigung durch den Stroboskopschatten nicht eintreten kann.task The invention is also a protection with reasonable effort to reach distant objects by the wind turbine so equipped will that one harassment can not enter through the stroboscopic shadow.

Die Lösung ergibt sich aus Anspruch 1. Ein entsprechende Steuereinrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Windkraftanlage sind in den Ansprüchen 15 bzw. 17 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The solution arises from claim 1. A corresponding control device and a method for operating a wind turbine are in the claims 15 or 17 indicated. Advantageous embodiments are specified in the dependent claims.

Die Lösung hat den Vorteil, daß die Windkraftanlage autark und ohne Vernetzung mit in der Umgebung aufgestellte Sensoren betrieben und der Betrieb den jeweiligen klimatischen Gegebenheiten so angepaßt werden kann, daß keine Belästigung Dritter erfolgt.The solution has the advantage that the Wind turbine self-sufficient and without networking with established in the area Sensors operated and the operation of the respective climatic conditions so customized can be that no Harassment of third parties he follows.

Zu diesem Zweck liegen der Erfindung folgende wesentlichen Maßnahmen zugrunde:

1.) Berechnung der Sonnenbahn über dem Horizont und des dadurch verursachten Schattenwurfs der Windkraftanlage,
2.) Messung der Quantität des Schattenwurfs, um zu ermitteln, ob es überhaupt zur Bildung eines Schattens kommt, der eine zuvor festgelegte Störschwelle überschreitet (störender Schattenwurf); – Ermittlung und Speicherung der geographischen Stellen, an denen ein störender Schattenwurf nicht auftreten darf
3.) Als Ergebnis der Schritte 1–3: Anpassung des Betriebs der Windkraftanlage an – die störende Quantität und Qualität des Schattenwurfs – die Position des Schattens bzw. der Sonne – die zu schützenden Positionen durch – Verdrehen des Anlagenkopfes oder – Verstellen des Anstellwinkels der Rotorblätter des Rotor, um die schattenwerfende Fläche zu verringern, oder – Anhalten der Windkraftanlage.

For this purpose, the invention is based on the following essential measures:

1.) Calculation of the solar orbit over the horizon and the resulting shadow cast by the wind turbine,
2.) measurement of the quantity of shadow cast to determine if there is any formation of a shadow exceeding a predetermined threshold (disturbing shadow); - Identification and storage of geographical locations where a disturbing shadow may not occur
3.) As a result of steps 1-3: adjusting the operation of the wind turbine - the disturbing quantity and quality of the shadow - the position of the shadow or the sun - the positions to be protected by - twisting the plant head or - adjusting the angle of attack Rotor blades of the rotor to reduce the shadow-casting area, or - stopping the wind turbine.

Mit den bekannten Formel zur Berechnung der Sonnenbahn aus der Zeit T, der Neigung der Ekliptik, der geographischen Breite der Position der Windkraftanlage erhält man den Verlauf der Sonnenbahn über dem Horizont beschrieben durch die Koordinaten Stundenwinkel τ und Winkel h der Höhe über dem Horizont. Die Zeit T wird dabei vorzugsweise auf den Standort der Windkraftanlage bezogen. Aus dem Rotordurchmesser d berechnet sich zunächst die überstrichene Rotorfläche R.With the well-known formula for calculating the sun orbit from time T, the inclination of the ecliptic, the latitude of the position the wind turbine gets you over the course of the sun the horizon described by the coordinates hour angle τ and angle h the height above the Horizon. The time T is preferably on the location of the Wind turbine related. From the rotor diameter d is calculated first the swept over rotor area R.

Im Weiteren wird aus der überstrichenen Rotorfläche R, dem Winkel β zwischen der Rotorachse und dem Stundenwinkel τ und dem Höhenwinkel h der Sonnenposition die Lage der effektiven schattenwerfenden Fläche A berechnet, die von der Sonne angestrahlt wird und somit einen Schatten verursachen kann. Für ein vereinfachtes Verfahren kann immer von einer vollen Ausrichtung des Rotor zur Sonne ausgegangen werden, so daß die gesamte Rotorfläche R als effektive Fläche angesehen werden kann.in the Further will be from the swept rotor area R, the angle β between the rotor axis and the hour angle τ and the elevation angle h of the sun position the location of the effective shadow-casting area A is calculated by the Sun is illuminated and thus can cause a shadow. For a Simplified procedure can always be of a full alignment the rotor to the sun are assumed, so that the entire rotor surface R as effective area can be viewed.

Aus dem Stundenwinkel τ, dem Höhenwinkel h der Sonnenposition, der Nabenhöhe i des Rotors über dem Boden und der Lage der effektiven Fläche A wird die Fläche S berechnet, an der der durch den Rotor verursachte Schatten S auf den Boden auftrifft.Out the hour angle τ, the elevation angle h the sun position, the hub height i of the rotor over the area and the location of the effective area A, the area S is calculated, at the shadow caused by the rotor S on the ground incident.

Eine Windkraftanlage weist eine Generatorgondel auf, die um eine vertikale Achse drehbar ist, sowie einen Generator, der durch einen um eine im wesentlichen horizontale Achse drehbaren Rotor mit Rotorblättern antreibbar ist, und eine Steuerung, durch die der Rotor angehalten werden kann und durch welche die Drehstellung der Generatorgondel der Windrichtung anpaßbar ist. Bei einigen Ausführungsformen ist eine Einrichtung zur Bestimmung der Sonnenbahn über dem Horizont und des dadurch verursachten Schattenwurfs der Windkraftanlage vorgesehen, und neben der Meßeinrichtung zur Messung der Quantität und Qualität des Schattenwurfs (störender Schattenwurf) eine Einrichtung zur Ermittlung und Speicherung der geographischen Stellen, an denen ein störender Schattenwurf nicht auftreten darf, sowie eine Steuereinrichtung zur Anpassung des Betriebs der Windkraftanlage an die störende Quantität und Qualität des Schattenwurfs sowie die Position des Schattens bzw. der Sonne und die zu schützenden Positionen, insbesondere durch Verdrehen der Generatorgondel und/oder Verstellen des Anstellwinkels der Rotorblätter des Rotors und/oder notfalls durch Anhalten der Windkraftanlage.A Wind turbine has a generator nacelle, which is around a vertical Axis is rotatable, as well as a generator, which by one around a essentially horizontal axis rotatable rotor with rotor blades drivable is, and a controller by which the rotor can be stopped and by which the rotational position of the generator nacelle of the wind direction adaptable is. In some embodiments is a device for determining the solar orbit above the Horizon and the resulting shadow of the wind turbine provided and next to the measuring device for measuring the quantity and quality the shadow cast (disturbing Schattenwurf) a device for the determination and storage of the geographical locations where a disturbing shadow may not occur, and a control device for adjusting the operation of the wind turbine to the disturbing quantity and quality of the shadow cast as well as the position of the shadow or the sun and the to be protected Positions, in particular by turning the generator nacelle and / or Adjusting the angle of attack of the rotor blades of the rotor and / or if necessary by stopping the wind turbine.

Bei einigen Ausführungsformen besitzt die Meßeinrichtung zwei Sensorflächen, von den eine zur Ermittlung der Intensität der Sonnenstrahlung dient, während vor der zweiten Sensorfläche in einem bestimmten Abstand ein Objekt derart positioniert ist, daß das Objekt einen Schatten der Sonneneinstrahlung auf die Sensorfläche wirft. Die Meßeinrichtung ist weiterhin mit einer Vergleichseinrichtung für die Ausgangssignale der Sensoren ausgerüstet, so daß durch Vergleich der Ausgangssignale der beiden Sensoren die Quantität und Qualität des Schattenwurfs bestimmbar ist. So wird ermittelt, ob es zur Bildung eines Schattens durch Windkraftanlage kommen kann. Erst bei ausreichender Intensität des Sonnenlichts kann es zu einem Schattenwurf und damit zu einer Belästigung durch abwechselnde Hell-Dunkel-Wechsel kommen.at some embodiments owns the measuring device two sensor surfaces, one of which serves to determine the intensity of solar radiation, while in front of the second sensor surface at a certain distance an object is positioned in such a way that this Object casts a shadow of sunlight on the sensor surface. The measuring device is further provided with a comparator for the output signals of the sensors equipped, so that by Comparison of the output signals of the two sensors the quantity and quality of the shadow is determinable. This will determine if there is a shadow through wind turbine can come. Only with sufficient intensity of sunlight It can be a shadow and thus a nuisance come through alternating light-dark changes.

Bei manchen Ausführungsformen wird durch Berechnung oder Messung die Sonnenposition ermittelt und aus den technischen Daten der Windkraftanlage, insbesondere Nabenhöhe und Rotordurchmesser, der geographische Bereich berechnet, in den der Schatten des Rotors der Windkraftanlage projiziert wird. Die Windkraftanlage wird in einen anderen Betriebszustand versetzt wird, z. B. Anhalten, Änderung der Rotorblattstellung und/oder Änderung der Ausrichtung zur Sonne, wenn der vom sich drehenden Rotor projizierte Schatten das Objekt trifft.at some embodiments the sun position is determined by calculation or measurement and from the technical data of the wind turbine, in particular hub height and rotor diameter, which calculates geographic area, in the the shadow of the rotor of the wind turbine is projected. The Wind turbine will be put into another operating state, z. B. pause, change the rotor blade position and / or change the Orientation to the sun when projecting from the spinning rotor Shadow hits the object.

Bei manchen Ausführungsformen wird die geographische Lage des Schattenwurfs zur Laufzeit der Windkraftanlage in einem Computer berechnet.at some embodiments becomes the geographical position of the Schattenwurfs at the term of the wind turbine calculated in a computer.

Die geographische Lage des Schattenwurfs kann in einer Tabelle angelegt sein, die in einem Computer gespeichert ist.The geographical position of the shadow cast can be created in a table which is stored in a computer.

Bei manchen Ausführungsformen sind in einer Tabelle die Betriebszustände, welche sich aus der geographischen Lage des Schattenwurfs ergeben, zeitabhängig angelegt sind; die Windkraftanlage wird zeitabhängig in den jeweils vorgegebenen Betriebszustand versetzt.at some embodiments are in a table the operating conditions, which differ from the geographical Position of the shadow cast result, are created time-dependent; the wind turbine will time-dependent placed in the respective predetermined operating state.

Die Änderung des Betriebszustands erfolgt nur, wenn die Messung der Quantität und Qualität des Schattenwurfs einen störenden Schattenwurf ergibt, also wenn ein vorgegebener Grenzwert des Schattenwurfs erreicht und überschritten wird.The change The operating condition is only measured when measuring the quantity and quality of the shadow a disturbing Shadow throw results, so if a given limit of the shadow cast reached and exceeded becomes.

Bei manchen Ausführungsformen wird die Quantität und Qualität des Schattenwurfs augenblicklich sowie über einen bestimmten Zeitraum erfaßt; eine Änderung des Betriebszustandes der Windkraftanlage erfolgt dann, wenn der Verlauf des Schattenwurfs das Erreichen und Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes erwarten läßt.at some embodiments becomes the quantity and quality the shadow cast immediately and over a period of time detected; a change the operating state of the wind turbine takes place when the Course of the shadow throw reaching and exceeding a given Limit value is expected.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.in the Below are embodiments of the Invention described with reference to the drawing.

In den Zeichnungen zeigen:In show the drawings:

1: einen Lageplan einer Windkraftanlage 9 in einer Aufsicht und einer Seitenansicht, 1 : a site plan of a wind turbine 9 in a plan view and a side view,

2: eine Vorrichtung nach Anspruch 2 zur Bestimmung der Qualität und Quantität des Schattenwurfs, 2 A device according to claim 2 for determining the quality and quantity of the shadow cast.

3: das Blockschaltbild einer elektronischen Schaltung 6 und eines Computers 7, 3 : the block diagram of an electronic circuit 6 and a computer 7 .

4: den Aufbau einer Windkraftanlage. 4 : the construction of a wind turbine.

Mit 14 ist ein Objekt bezeichnet, das nicht vom Stroboskopschatten durch die Windkraftanlage 9 getroffen werden soll. Die Sonnenstrahlen 15 fallen aus der Richtung des Stundenwinkels τ und unter dem Höhenwinkel h auf den Rotor 9c der Windkraftanlage 9. Der bekannte Winkel β zwischen der Rotorachse 9f und dem Stundenwinkel τ und die überstrichene Fläche R des Rotors ergeben die effektiv angestrahlte Fläche A. Mit der Nabenhöhe i ergibt dies die Lage des Schattens S.With 14 is an object that is not from the strobe shadow by the wind turbine 9 to be taken. The sunrays 15 fall from the direction of the hour angle τ and at the elevation angle h on the rotor 9c the wind turbine 9 , The known angle β between the rotor axis 9f and the hour angle τ and the swept area R of the rotor give the effective illuminated area A. With the hub height i, this gives the position of the shadow S.

Die Vorrichtung zur Bestimmung der Qualität und Quantität des Schattenwurfs besitzt zwei Sensorflächen 23 und 24. Bei Lichteinfall wird von Sensorfläche 23 ein elektrisches Signal Ua und von Sensorfläche 24 ein elektrisches Signal Ub erzeugt. Sensorfläche 23 ist durch ein transparentes Gehäuse 25 vor Umwelteinflüssen geschützt. Ebenso ist die Sensorfläche 24 vor Umwelteinflüssen durch ein weitgehend transparentes Gehäuse 26 geschützt. Darüber hinaus ist auf dem Gehäuse 26 der Sensorfläche 24 eine lichtundurchlässige Markierung 29 derart angebracht, daß bei Einfall von Licht ein Schatten von der Markierung 29 auf die Sensorfläche 24 fällt. Dadurch ist bei gleicher Intensität des Lichteinfalls auf die beiden Sensorflächen 23 und 24 das durch die Sensorfläche 24 erzeugte elektrische Signal Ub geringer als das elektrische Signal Ua der Sensorfläche 23.The device for determining the quality and quantity of the shadow cast has two sensor surfaces 23 and 24 , When light is received by Sen sorfläche 23 an electrical signal Ua and sensor surface 24 generates an electrical signal Ub. sensor surface 23 is through a transparent housing 25 protected against environmental influences. Likewise, the sensor surface 24 against environmental influences through a largely transparent housing 26 protected. In addition, on the case 26 the sensor surface 24 an opaque marker 29 mounted so that upon incidence of light a shadow from the mark 29 on the sensor surface 24 falls. This is the same intensity of light incident on the two sensor surfaces 23 and 24 that through the sensor surface 24 generated electrical signal Ub less than the electrical signal Ua of the sensor surface 23 ,

In der elektronischen Schaltung 6 wird im Teil 6a zunächst das, von Sensorfläche 23 erzeugte, elektrische Signal Ua gemessen um die Heiligkeit zu bestimmen. Erst wenn die gemessene Helligkeit und damit das elektrische Signal Ua einen bestimmten Referenzwert U3 überschreitet, kann ein Schattenwurf erfolgen. Als Indikator dafür dient das Ausgangssignal U4 des Schaltungsteils 6a. Im Teil 6b der Schaltung wird als Ausgangssignal U5 die Differenz der elektrischen Signale Ua und Ub der beiden Sensorflächen gebildet. Die Differenz ist ein Maß für die Qualität des Schattens.In the electronic circuit 6 will be in the part 6a first, the sensor surface 23 generated, electrical signal Ua measured to determine the sanctity. Only when the measured brightness and thus the electrical signal Ua exceeds a certain reference value U3, a shadow can be cast. The output signal U4 of the circuit part serves as indicator for this 6a , In the part 6b the circuit is formed as an output signal U5, the difference of the electrical signals Ua and Ub of the two sensor surfaces. The difference is a measure of the quality of the shadow.

Im Schaltungsteil 6c wird dieses Differenzsignal U5 mit einem Referenzwert U6 verglichen. Das Ergebnis ist das Signal U7. Schließlich wird im Schaltungsteil 6d das Ausgangssignal U8 der Schaltung erzeugt, welches dann aktiv wird wenn erstens, bestimmt über das Signal U4, die Helligkeit ausreicht und zweitens, bestimmt über das Signal U7, die Qualität des Schattens einen bestimmten Wert überschritten hat.In the circuit part 6c this difference signal U5 is compared with a reference value U6. The result is signal U7. Finally, in the circuit part 6d generates the output signal U8 of the circuit, which then becomes active when, firstly, determined via the signal U4, the brightness is sufficient and, secondly, determined via the signal U7, the quality of the shadow has exceeded a certain value.

Ein nachgeschalteter Computer 7 mit eingebauter Uhr 7a berechnet oder ermittelt anhand einer Tabelle den Sonnenstand und die Position des durch die Windkraftanlage 9 verursachten Schattens S. Mit einer Tabelle, in der die Position eines Objektes 14 abgelegt ist, welches nicht vom Stroboskopschatten getroffen werden soll, wird vom Computer 7 ein Signal U9 erzeugt, das von der Steuerung der Windkraftanlage ausgewertet werden kann.A downstream computer 7 with built-in clock 7a calculates or uses a table to determine the position of the sun and the position of the wind turbine 9 Shadows caused S. With a table in which the position of an object 14 is stored, which is not to be hit by the stroboscopic shadow is from the computer 7 generates a signal U9, which can be evaluated by the controller of the wind turbine.

Die Windkraftanlage 9 mit dem Mast 9a, der Generatorgondel 9b, dem Rotor 9c, bestehend aus den Rotorblättern 9d und der Nabe 9e und der dazugehörigen Steuerung 8 ist in 4 gezeigt. Über die Steuerung 8 kann erstens abhängig von der Windgeschwindigkeit der Anstellwinkel der Rotorblätter 9d verändert werden, zweites abhängig von der Windrichtung die Generatorgondel 9b gedreht werden und drittens der Rotor 9c der Windkraftanlage 9 angehalten werden. Mit dem Ausgangssignal U9 des Computers 7 und der Schaltung 6 kann derart auf die Steuerung 8 der Windkraftanlage eingewirkt werden, daß zur Verringerung der effektiven schattenwerfenden Fläche A des Rotors 9c die Generatorgondel 9b verdreht wird oder der Rotor 9c der Windkraftanlage 9 angehalten wird.The wind turbine 9 with the mast 9a , the generator gondola 9b , the rotor 9c , consisting of the rotor blades 9d and the hub 9e and the associated control 8th is in 4 shown. About the controller 8th First, depending on the wind speed, the angle of attack of the rotor blades 9d second, depending on the wind direction, the generator nacelle 9b be rotated and third, the rotor 9c the wind turbine 9 be stopped. With the output signal U9 of the computer 7 and the circuit 6 can be so on the controller 8th the wind turbine are acted upon to reduce the effective shading area A of the rotor 9c the generator gondola 9b is twisted or the rotor 9c the wind turbine 9 is stopped.

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99: WindkraftanlageWind turbine
9a9a: Mastmast
9b9b: Generatorgondelgenerator nacelle
9c9c: Rotorrotor
9d9d: Rotorblätterrotor blades
9e9e: Nabehub
9f9f: Achseaxis
1414: Objekt, das nicht vom Stroboskopschatten getroffen werden sollObject, that should not be hit by the stroboscopic shadow
ττ: StundenwinkelHour angle
β β: Winkel zwischen Achse 9f und Stundenwinkel TAngle between axis 9f and hour angle T
A A: effektive angestrahlte Flächeeffective illuminated area
SS: beschattete Flächeshaded area
ii: Nabenhöhehub height
dd: RotordurchmesserRotor diameter
hH: Winkel der Sonnenhöhe über dem Horizontangle the sun height above the horizon
NN: NordrichtungNorth direction

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21, 2221 22: Trägerplattencarrier plates
23, 2423 24: lichtempfindliche Sensorflächenphotosensitive sensor surfaces
25, 2625 26: transparente Gehäusetransparent casing
27, 2827 28: Anschlußleitungenleads
2929: lichtundurchlässige Markierung am Gehäuse der Sensorfläche 24 opaque mark on the housing of the sensor surface 24

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UaUa: elektrisches Signal von Sensorfläche 1electrical Signal from sensor surface 1
Ubub: elektrisches Signal von Sensorfläche 2electrical Signal from sensor surface 2
U3U3: Referenzwert für die Mindestheiligkeitreference value for the minimum holiness
U4U4: Ausgangssignal: Helligkeit größer ReferenzOutput signal: Brightness greater reference
U5U5: Ausgangssignal: Ua–UbOutput signal: Ua-Ub
U6U6: Referenzwert für die Mindestdifferenzreference value for the minimum difference
U7U7: Ausgangssignal: Mindestdifferenz über ReferenzOutput signal: Minimum difference over reference
U8U8: Ausgangssignal: Schattenbildung hat eine bestimmte QualitätOutput signal: Shadowing has a certain quality
U9U9: Ausgangssignal: Schatten liegt im Bereich eines bestimmten ObjektsOutput signal: Shadow is in the range of a certain object
66: elektronische Schaltungelectronic circuit
6a6a: Vergleicher: Helligkeit über Referenzcomparator: Brightness over reference
6b6b: Subtrahierer: Ua–Ubsubtractor: Ua-Ub
6c6c: Vergleicher: Differenz über Referenzcomparator: Difference over reference
6d6d: Verknüpfung: U4 & U7Link: U4 & U7
77: Computercomputer
7a7a: UhrClock

44

2a2a: Sensorflächesensor surface
2b2 B: beschattete Sensorflächeshaded sensor surface
66: elektronische Schaltungelectronic circuit
77: Computercomputer
88th: Steuerung der Windkraftanlagecontrol the wind turbine
99: Windkraftanlage Wind turbine
9a9a: Mastmast
9b9b: Generatorgondelgenerator nacelle
9c9c: Rotorrotor
9d9d: Rotorblätterrotor blades
9e9e: Nabehub
9f9f: Achseaxis
1010: Bremse zum Anhalten des Rotorsbrake to stop the rotor
1111: Motor zur Verstellung der Anstellwinkel der Rotorblätterengine for adjusting the angle of attack of the rotor blades
1212: Motor zur Verdrehung der Generatorgondelengine for rotating the generator nacelle

Claims

Wind turbine with a generator nacelle ( 9b ), which is rotatable about a vertical axis, and with a generator, which by a substantially horizontal axis ( 9f ) rotatable rotor ( 9c ) with rotor blades ( 9d ) is driven, characterized in that the wind turbine is coupled to a shadow control device, wherein the shadow control device is adapted to; 1.1 with a light intensity measuring device ( 2a . 2 B ) To generate measurement signals (Ua, Ub) representing the light intensity of the solar radiation and the light intensity prevailing in the shade, wherein the light intensity measuring device ( 2a . 2 B ) not at a geographical location ( 14 ) is attached, at which a disturbing shadow should not occur, 1.2 to determine whether the rotor ( 9c ) at the given time disturbing alternating shadowing at one or more geographical locations ( 14 ), at which such a disturbing shadowing should not occur, 1.3 could relate the measured light intensities of solar radiation and shadow to each other, 1.4 to check whether the result of this is beyond a limit value, and 1.5 Operating state of the wind turbine ( 9 ), when an overall condition composed of subconditions is satisfied, the overall condition comprising at least the following subconditions: disturbing shadowing can occur at the present time, and the result of relating the light intensities is beyond the limit value.

Wind turbine according to claim 1, wherein the light intensity measuring device ( 2a . 2 B ) a sensor surface ( 23 ), which is exposed to direct solar radiation, and a shadowed sensor surface ( 24 ).

Wind turbine according to claim 1 or 2, wherein the shadow control means for determining whether the rotor ( 9c ) could cause disturbing alternating shadow, is also set up to calculate the current position of the sun from the known course of the sun and the current time of the wind turbine.

Wind turbine according to claim 1 or 2, wherein the shadow control means for determining whether the rotor ( 9c ) could cause disturbing alternating shadow, is also set up to determine the current position of the sun using a table.

Wind turbine according to claim 1 or 2, wherein the shadow control means for determining whether the rotor ( 9c ) could cause disturbing alternating shadows, and is also set up to measure the current position of the sun.

Wind turbine according to one of claims 3 to 5, wherein the shadow control device for determining whether the rotor ( 9c ) could cause disturbing alternating shadow, is also set up to calculate from the current position of the sun, the position of the shadow generated by the wind turbine.

Wind turbine according to one of claims 1 to 5, wherein the shadow control device for determining whether the rotor ( 9c ) could cause disturbing alternating shadowing, is also adapted to determine the position of the generated by the wind turbine shade from a table.

Wind turbine according to one of claims 1 to 7, wherein the shadow control device for determining whether the rotor ( 9c ) could cause disturbing alternating shadowing, is also adapted to the position of the geographical location or places ( 14 ) at which such a disturbing shadow should not occur, to be determined by means of a table.

Wind turbine according to claim 1 or 2, wherein the shadow control means for determining whether the rotor ( 9c ) could cause disturbing alternating shadow, is also adapted to see from a table in the operating conditions of the wind turbine with respect to the time created, whether at this time a disturbing shadow can occur.

Wind turbine according to one of claims 1 to 9, wherein the shadow control device is also adapted to the measured light intensities of solar radiation and shadow in relation to each other to put that they are subtracted from each other, so the result of putting in relationship the difference of light intensities from direct sunlight and shade.

Wind turbine according to one of claims 1 to 10, wherein the shadow control device is also arranged to that the overall condition includes as another subcondition that the measured light intensity of solar radiation beyond another limit, namely one Reference value for Solar radiation lies.

Wind turbine according to one of claims 1 to 11, which is arranged to change the operating state the wind turbine comprises a rotation of the generator nacelle.

Wind turbine according to one of claims 1 to 12, which is arranged to change the operating state the wind turbine comprises adjusting the angle of attack of the rotor blades.

Wind turbine according to one of claims 1 to 13, which is arranged to change the operating state a stop of the wind turbine is.

Control device for a wind turbine, wherein the control device ( 7 ) is arranged to determine 1.1, whether the rotor ( 9c ) the wind turbine at the given time disturbing alternating shadow at one or more geographical locations ( 14 ) at which such disturbing shadowing should not occur, 1.2 from a light intensity measuring device ( 2a . 2 B ) measured measuring signals (Ua, Ub), which represent the light intensity of the solar radiation and the light intensity prevailing in the shadow, with the light intensity measuring device ( 2a . 2 B ) not at a geographical location ( 14 ) 1.3, to check whether the result of this is beyond a limit, 1.4 to cause a change in the operating condition of the wind turbine, when a total condition composed of sub-conditions is met, the overall condition at least following Partial conditions include: - disturbing shadowing may occur at the present time, and - the result of relating the light intensities is beyond the limit.

Control device according to claim 15, further arranged according to one the claims 3 to 14.

Method for operating a wind turbine with a generator nacelle ( 9b ), which is rotatable about a vertical axis, and with a generator, which by a substantially horizontal axis ( 9f ) rotatable rotor ( 9c ) with rotor blades ( 9d ) is drivable in the area of one or more objects ( 14 ), at which no alternating shadowing should occur, comprising the following measures: 1.1 measuring the light intensity of the solar radiation and of the light intensity prevailing in the shadow, whereby the measurement is not made on an object ( 14 ), at which a disturbing shadowing should not occur, 1.2 determining whether the rotor ( 9c ) at the given time could cause disturbing alternating shadowing on the object (s), 1.3 relating the measured light intensities of solar radiation and shadow, 1.4 checking whether the result thereof is beyond a limit value, 1.5 causing a change in the operating state of the wind turbine ( 9 ) if an overall condition composed of subconditions is satisfied, the overall condition comprising at least the following subconditions: - disturbing shadowing can occur at the present time, and - the result of relating the light intensities is beyond the limit value.

The method of claim 17, wherein a measure one of the claims 3 to 14 performed becomes.