WO2002005406A1 - Notstromversorgungseinrichtung - Google Patents

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Definitions

  • lead accumulators are relatively heavy, require a lot of space and that lead accumulators do not open and open an unlimited number of times can be discharged.
  • the charging and discharging properties of the lead accumulators decrease over time, and moreover, accumulator memories require relatively complex maintenance, so that they increase the costs of a wind power plant or its operation.
  • DE 1 96 51 364 A1 discloses a device for improving the grid compatibility of wind power plants with asynchronous generators, with an electronically controlled device being connected in parallel to the public supply network and containing an energy buffer store, capacity being also mentioned as a possibility of the buffer store is.
  • the object of the invention is to avoid the aforementioned disadvantages.
  • the invention essentially proposes to use a capacitor, in particular a capacitor of the "UltraCap” type, instead of an accumulator for various applications in a wind power installation.
  • capacitors lie in the fact that they are maintenance-free and the unlimited number of charging and discharging processes, in contrast to conventional accumulators or batteries.
  • a capacitor such as that from Siemens Matsushita Components GmbH Co. KG under the name "UltraCap” and the article no. B4871 0-A0283-Q035 is manufactured. This capacitor has the following technical data:
  • Fig. 1 shows the basic diagram of the rotor blade adjustment of a wind turbine. Since the rotor of the wind energy installation has three rotor blades and each individual rotor blade can be adjusted (adjusted) to a desired angle of attack, an adjusting motor A, B or C is provided for each individual rotor blade, which is controlled via a relay A ', B' or C.
  • the blade control device A “, B” or C “receives its values from a control device (control cabinet) and, in the event of an emergency shutdown, for example caused by a short circuit in the wind energy installation or its power supply device, must also make a blade adjustment so that the respective rotor blades of the rotor are off are "turned” to the wind, ie they no longer generate any drive on the rotor.
  • the energy required for this is provided by the capacitors CA, CB and CC. To charge these capacitors in normal operation, they are provided with a connection (not shown), so that the (charged) capacitors always provide enough energy to adjust the rotor blades to a desired angle of attack, if necessary.
  • the capacitors are very small, they can be positioned directly on the adjusting motors and can also be held by them But it is also m possible to position all capacitors together in a separate recording and to switch on when needed as an emergency power supply device for rotor blade order or for other parts of the wind turbine (eg 'Alarm lighting, fire danger), if necessary.

Abstract

Es ist bekannt, bei Windenergieanlagen für bestimmte Teile eine Notstromversorgung mittels Akkumulatoren, insbesondere Blei-Akkumulatoren vorzusehen, damit für den Fall eines Stromausfalls die Windenergieanlage so in Position gebracht werden kann, dass keine Schäden an der Windenergieanlage eintreten. Der Nachteil von Blei-Akkumulatoren liegt aber darin, dass sie relativ schwer sind, sehr viel Platz benötigen und dass Blei-Akkumulatoren nicht unbegrenzt oft auf- und entladen werden können. Auch nehmen die Auflade- und Entladeeigenschaften der Blei-Akkumulatoren mit der Zeit ab, und ausserdem benötigen Akkumulatorenspeicher eine relativ aufwendige Wartung, so dass sie die Kosten einer Windenergieanlage bzw. deren Betrieb erhöhen. Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden. Verwendung eines Kondensatorspeichers als Speicher für elektrische Energie anstelle eines Akkumulators in einer Windenergienanlage.

Description

Notstromversorgungseinrichtung
Es ist bekannt, bei Windenergieanlagen für bestimmte Teile eine Notstromversorgung mittels Akkumulatoren, insbesondere Blei-Akkumulatoren vorzusehen, damit für den Fall eines Stromausfalls die Windenergieanlage so in Position gebracht werden kann, daß keine Schäden an der Windenergieanlage eintreten. Blei- Akkumulatoren werden beispielsweise für die Notstromversorgung der Blattverstellung verwendet, so daß für den Fall eines Stromausfalls (z.B. durch einen Kurzschluß im Versorgungssystem) die Blätter der Windenergieanlage so verstellt werden können, daß der gesamte Windenergieanlagen-Rotor zum Stillstand gebracht wird und keinen wesentlichen Antrieb aus der Windenergie mehr erfährt. Auch kann es notwendig sein, die Windenergieanlagen-Gondel "aus dem Wind" zu drehen, wozu ebenfalls Blei-Akkumulatoren als Notstromversorgungseinrichtung verwendet werden können.
Der Nachteil von Blei-Akkumulatoren liegt aber darin, daß sie relativ schwer sind, sehr viel Platz benötigen und daß Blei-Akkumulatoren nicht unbegrenzt oft auf- und entladen werden können. Auch nehmen die Auflade- und Entladeeigenschaften der Blei-Akkumulatoren mit der Zeit ab, und außerdem benötigen Akkumulatorenspeicher eine relativ aufwendige Wartung, so daß sie die Kosten einer Windenergieanlage bzw. deren Betrieb erhöhen.
Aus Elektrizitätswirtschaft, Jg. 1 994 (1 995), Heft 14, Seiten 842 bis 845 sind verschiedene Stromspeicher für die Energieversorgung bekannt. Hierbei werden auch elektrische Speicher vorgestellt, die in Kraftwerken, abgesehen von ihrer Funktion als Notstromversorgung für den Lastausgleich und die Bereitstellung von Sekundenreserven eingesetzt werden, womit die Ausnutzungsdauer der Energiee- rezeugungsanlagen verbessert wird. Erwähnt werden in diesem Zusammenhang auch Doppelschichtkondensatoren.
Aus DE 1 96 51 364 A1 ist eine Vorrichtung zur Verbesserung der Netzverträglichkeit von Windkraftanlagen mit Asynchrongeneratoren bekannt, wobei dem öffentlichen Versorgungsnetz dabei eine elektronisch gesteuerte Einrichtung parallel geschaltet ist, die einen Energie-Zwischenspeicher beinhaltet, wobei als eine Möglichkeit des Zwischenspeichers auch eine Kapazität erwähnt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung schlägt im Wesentlichen vor, statt eines Akkumulators nunmehr einen Kondensator, insbesondere einen Kondensator vom "UltraCap"-Typ, für verschiedene Anwendungen bei einer Windenergieanlage einzusetzen.
Der besondere Vorteil von Kondensatoren liegt in der Wartungsfreiheit und der unbegrenzten Menge an Lade- und Entladungsvorgängen im Gegensatz zu herkömmlichen Akkumulatoren bzw. Batterien. Besonders vorteilhaft geeignet ist ein Kondensator, wie er von der Firma Siemens Matsushita Components GmbH Co. KG unter der Bezeichnung "UltraCap" sowie der Artikel-Nr. B4871 0-A0283-Q035 hergestellt wird. Dieser Kondensator verfügt über folgende technische Daten:
(Nenn-)Kapazität CR (DCC(1 ), 25 °C): 2,8 F
Kapazitätstoleranz: -1 0... + 30 %
(Nenn-)Spannung UR 75 V
Leistung'2' 578 W/kg 756 W/l
Max. Lade-/Entladestrom lc (25°C) 25 A
Gespeicherte Energie (bei UR) 7875 J
Spezifische Energie (bei UR 1 ,09 Wh/kg 1 ,43 Wh/I
Stoß-Spannung 88 V
Max. Leckstrom lLC (1 2h, 25 °C) 4 mA
Max. Serienwiderstand ESRDC(DCC, 25c 3C) 800 mΩ
Max. Serienwiderstand ESRHF(1 kHz, 25 ' °C) 480 mΩ
Gewicht 2 kg
Volumen 1 ,5 I
Betriebstemperatur -25... + 65 °C
Speichertemperatur -35... + 65 °C
Lebensdauer 1 80000 h
(25 °C, UR)
Höhe x Breite x Länge 70 x 70 x 31 2 mm
(1 ) DCC: Entladung mit konstantem Strom
(2) Entladung von UR nach UR/2 mit IC = 25A
Fig. 1 zeigt das Prinzip-Bild der Rotorblattverstellung einer Windenergieanlage. Da der Rotor der Windenergieanlage über drei Rotorblätter verfügt und jedes einzelne Rotorblatt auf einen gewünschten Anstellwinkel eingestellt (eingeregelt) werden kann, ist für jedes einzelne Rotorblatt ein Verstellmotor A, B oder C vorgesehen, welcher über ein Relais A', B' oder C angesteuert wird. Die Blattregelungseinrichtung A", B" oder C" erhält von einer Steuereinrichtung (Steuerschrank) ihre Werte und muß im Fall einer Notabschaltung, beispielsweise verursacht durch einen Kurzschluß in der Windenergieanlage oder deren Stromversorgungseinrichtung noch eine Blattverstellung vornehmen, so daß die jeweiligen Rotorblätter des Rotors aus dem Wind "gedreht" werden, d.h. daß sie keinen Antrieb mehr auf den Rotor erzeugen. Die hierfür benötigte Energie wird durch die Kondensatoren CA, CB und CC bereitgestellt. Zum Laden dieser Kondensatoren im Normalbetrieb sind diese mit einem Anschluß (nicht dargestellt) versehen, so daß die (aufgeladenen) Kondensatoren stets ausreichend Energie bereitstellen, um die Rotorblätter auf einen gewünschten Anstellwinkel einzustellen, falls dieses notwendig ist. Da die Kondensatoren in ihren Ausführungen sehr klein sind, können sie unmittelbar an den Versteilmotoren positioniert werden und auch von diesen gehalten werden. Es ist aber auch möglich, alle Kondensatoren zusammen in einer eigenen Aufnahme zu positionieren und im Bedarfsfall als Notstromversorgungseinrichtung für die Rotorblattbestellung oder für andere Teile der Windenergieanlage (z.B. ' Alarmbeleuchtung, Gefahrenfeuer) im Bedarfsfall zuzuschalten.
Es ist vorteilhaft, statt eines einzelnen Kondensators mehrere Kondensatoren in Parallelschaltung vorzusehen, so daß stets eine ausreichende Notstromkapazität zur Verfügung gestellt werden kann.

Claims

Ansprüche
1 . Verwendung eines Kondensatorspeichers als Speicher für elektrische Energie anstelle eines Akkumulators in einer Windenergienanlage.
2. Verwendung eines Kondensatorspeichers als Notstromversorgungseinheit einer Windenergieanlage, wobei mittels der Notstromversorgungseinheit ein einzelnes Rotorblatt der Windenergieanlage oder mehrere Rotorblätter der Windenergieanlage verstellt werden können.
3. Verwendung eines Kondensatorspeichers als Notstromversorgungseinrichtung für Teile einer Windenergieanlage.
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