[go: up one dir, main page]

NO20093412A1 - Metode for dreining av et vindkraftverk i forhold til vindretningen - Google Patents

Metode for dreining av et vindkraftverk i forhold til vindretningen Download PDF

Info

Publication number
NO20093412A1
NO20093412A1 NO20093412A NO20093412A NO20093412A1 NO 20093412 A1 NO20093412 A1 NO 20093412A1 NO 20093412 A NO20093412 A NO 20093412A NO 20093412 A NO20093412 A NO 20093412A NO 20093412 A1 NO20093412 A1 NO 20093412A1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
rotor
wind
power plant
blade
blades
Prior art date
Application number
NO20093412A
Other languages
English (en)
Other versions
NO331127B1 (no
Inventor
Eystein Borgen
Original Assignee
Sway As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sway As filed Critical Sway As
Priority to NO20093412A priority Critical patent/NO331127B1/no
Priority to PCT/NO2010/000433 priority patent/WO2011065840A2/en
Publication of NO20093412A1 publication Critical patent/NO20093412A1/no
Publication of NO331127B1 publication Critical patent/NO331127B1/no

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/024Adjusting aerodynamic properties of the blades of individual blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D80/00Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/80Arrangement of components within nacelles or towers
    • F03D80/82Arrangement of components within nacelles or towers of electrical components
    • F03D80/85Cabling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D13/00Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • F03D13/25Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors specially adapted for offshore installation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0204Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for orientation in relation to wind direction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0224Adjusting blade pitch
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/90Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/93Mounting on supporting structures or systems on a structure floating on a liquid surface
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/90Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/95Mounting on supporting structures or systems offshore
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/321Wind directions
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/727Offshore wind turbines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for å dreie rotorplanet på et vindkraftverk når det er vindstille eller for lite vind til at vinden kan generere et tilstrekkelig dreiemoment på vindkraftverket til å dreie det.
Moderne vindturbiner har vanligvis rotoren montert oppvinds av tårnet. Slike turbiner er utstyrt med et aktivt retningssystem som dreier maskinhus inkludert rotor, mot vinden når den gjennomsnittlige vindretningen endres. Et slikt retningssystem består normalt av en dreiekrans på toppen av tårnet. Dreiekransen består typisk av et kulelager eller et glidelager. Elektriske eller hydrauliske motorer montert mot et tannhjul på dreiekransen dreier maskinhus inkludert rotor på signal fra vindkraftverkets kontrollsystem. Det er vanligvis montert et telleapparat som teller antall hele omdreininger av maskinhuset i samme retning. Etter et visst antall omdreininger i samme retning, for store vindturbiner vanligvis mellom 2-5, stoppes rotoren og energiproduksjonen, og dreiemotorene dreier maskinhuset tilbake til opprinnelig nullposisjon slik at tvist på den elektriske eksportkabelen begrenses. Alternativt kan man benytte sleperinger på eksportkabelen slik at en ikke trenger å dreie maskinhuset tilbake til opprinnelig nullposisjon.
Vindturbiner med rotoren montert nedvinds av tårnet har også vanligvis en dreiekrans på toppen av tårnet. På flytende vindkraftverk som vist i PCT/N02004/000119 (søkers egen patentsøknad), kan dreiekransen være montert i bunn av tårn eller flytende understell. Det er også kjent at det kan plasseres to eller flere vindturbiner på et og samme flytende understell. Videre er det kjent å innrette rotorbladene slik at de er vridbare om sin egen lengdeakse (pitching av blad) for på den måten å kontrollere turbinens turtall og effekt. Ved høye vindhastigheter vris bladene i pitchlageret slik at vindkreftene på hvert blad reduseres og effekt og turtall dermed også reduseres. Eventuelt kan bladet tvistes med kjente metoder slik som piezoelektriske fiber i bladene, eller andre mekaniske metoder for å oppnå samme effekt uten at hele bladet dreies om sin egen akse ved pitchlageret. Et annet kjent alternativ er å benytte justerbare spoilere eller flaps på bladene for å oppnå samme effekt. Et annet kjent alternativ er at bare deler av bladet pitches ved at pitch lageret er montert et valgfritt sted mellom bladets rot og tupp. Et annet alternativ er å benytte aerodynamiske bremser etter kjent teknikk ytterst på bladet.
Hvis alle bladene vris (pitches) like mye til samme tid kalles dette kollektiv pitch. Hvis bladene etter kjent teknikk i tillegg vris en liten vinkel (+ eller -) individuelt avhengig av hvor de er i rotasjonsbanen eller hvilke krefter som virker på hvert blad kalles dette individuell pitch. Ved å benytte individuell pitch, kan belastningen på hvert enkelt blad kontrolleres i henhold til vindhastigheten lokalt hvor bladet til enhver tid befinner seg i rotasjonsbanen samtidig som turtallet fremdeles kontrolleres. Det er da mulig å styre pitchvinkelen på hvert enkelt blad slik at variasjonen i belastingene på bladene, som forårsaker utmatning av rotorblad og resten av konstruksjonen, blir redusert. Dette er spesielt nyttig for å redusere virkningen av at vinden vanligvis varierer med høyden siden vinden som treffer rotorbladet mens det står rett opp vanligvis er vesentlig sterkere enn når rotorbladet peker ned. Ved å benytte seg av individuell pitching, kan altså utmatningsbelastningene på rotoren reduseres.
I de 3 patentsøknadene EPO 05731806.5 - 2315 - NO2005000096 (søkers egen søknad), PCT/EP02/00898 og i US 4297076 er det videre vist at individuell pitch også kan brukes til å la vinden skape et aktivt dreiemoment om vertikalaksen gjennom dreieskiven som kan delvis benyttes som erstatning for de tradisjonelle motorene i dreiesystemet. Måten dette blir gjort på er at når et rotorblad står nær horisontalposisjonen, f.eks. nær horisontalposisjonen mot venstre, vris (pitches) rotorbladet med en liten ekstra pitchvinkel slik at vindens kraft på bladet i vindretning reduseres eller blir negativ (reverseres). Når rotorbladet kommer i motsatt posisjon, dvs. at når rotorbladet i dette eksempelet peker mot høyre, vris (pitches) rotorbladet motsatt vei slik at vindens kraft på rotorbladet i vindretning økes. Dette kan eksempelvis gjøres i praksis ved at kontrollsystemet for pitching eller tvisting av rotorbladene tillegges et sinusformet tilleggssignal hvor amplitude og fasevinkel justeres slik at ønsket dreiemoment om vertikalaksen oppnås etter kjente prinsipper.
Denne kjente form for retningskontroll av et vindkraftverk ved individuell pitching kan ikke erstatte de konvensjonelle motorene for dreiesystemet under oppstart av vinkraftverket etter en stilleperiode hvis vinden er for svak til å dreie maskinhuset eller hvis maskinhusets retning er vesentlig forskjellig fra vindretningen, f.eks. hvis vindretningen står 90 grader feil på maskinhus og rotorplan.
I tillegg kan individuell pitch for retningskontroll etter kjent teknikk heller ikke benyttes som eneste middel for å dreie maskinhus tilbake med gjentatte hele rotasjoner for å nullstille kraftkabelens tvist som beskrevet over.
Hensikten med den foreliggende oppfinnelsen er således å tilveiebringe en fremgangsmåte for å dreie et vindkraftverks rotorplan når det er vindstille eller vinden er for svak til å dreie vindkraftverkets rotorplan alene uten å måtte utstyre vindkraftverket med de tradisjonelle motorene som driver dreiesystemet.
Det er videre en hensikt ved oppfinnelsen at vindkraftverket også skal kunne dreies 360 grader når det er lite eller ingen vind og mer for å fjerne tvist i vindkraftverkets elektriske eksportkabel uten å måtte utstyre vindkraftverket med de tradisjonelle motorene som driver dreiesystemet.
Dette oppnås ved hjelp av en fremgangsmåte for dreining av et vindkraftverks rotorplan i forhold til en vindretning eller i forhold til tvist på en elektrisk eksportkabel som definert i det selvstendige krav 1 og en anvendelse av fremgangsmåten som definert i krav 14. Ytterligere utførelsesformer av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige kravene 2-13.
Det er tilveiebrakt en fremgangsmåte for dreining av et vindkraftverks rotorplan i forhold til en vindretning eller i forhold til tvist på en elektrisk eksportkabel. Vindkraftverket omfatter minst én vindturbin som innbefatter en rotor med minst ett rotorblad som er innrettet for rotasjon i rotorplanet. Fremgangsmåten omfatter stegene å justere i det minste en del av det minst ene rotorbladet, og å rotere rotoren med en motor på signal fra et kontrollsystem i avhengighet av vindretningen eller tvist på eksportkabelen slik at den minst ene vindturbinens rotor påvirkes av et dreiemoment som dreier rotorplanet i forhold til vindretningen eller eksportkabelens tvist.
I en utførelsesform av oppfinnelsen omfatter fremgangsmåten å justere det minst ene rotorbladet og å drive generatoren eller motoren på signal fra et kontrollsystem i avhengighet av vindkraftverkets asimutavvik i forhold til vindens retning eller i forhold til eksportkabelens tvist. Med asimutavvik menes avviket mellom vindens gjennomsnittsretning over et visst tidsrom og vindkraftsverkets retning i forhold til dreining om vertikalaksen.
I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen omfatter fremgangsmåten å justere idet minste en del av det minst ene rotorbladet og samtidig drive rotoren rundt ved å kjøre vindkraftverkets generator som en motor på signal fra et kontrollsystem i avhengighet av vindkraftverkets asimutavvik i forhold til vindens retning eller i forhold til eksportkabelens tvist.
Fortrinnsvis oppdateres kontrollsystemet kontinuerlig med verdier med hensyn til relevante data for vind (vindhastigheter, vindretning osv.), rotorbladenes innstillinger (for eksempel pitch) og posisjoner i rotasjonsbanen og endring i rotorplanets posisjon slik at rotorbladene og/eller rotoren eller rotorenes rotasjonshastighet kan justeres slik at ønsket dreiemoment på vindkraftverket oppnås.
Dette innebærer også å justere pitchinnstillingen til det minst ene rotorbladet slik at rotoren påvirkes av det ønskede dreiemomentet når rotoren roteres, eller alternativt å justere pitchinnstillingen til kun ett eller noen av rotorbladene når rotoren omfatter to eller flere rotorblader. Det vil også være mulig å justere rotorbladene individuelt i det rotoren roterer når rotoren på den minst ene vindturbinen omfatter et flertall rotorblad.
I stedet for, eller i tillegg til, å pitche ett eller flere av rotorbladene, er det også et alternativ å operere flaps eller spoilere som i så fall er anordnet på ett eller flere av rotorbladene slik at rotoren påvirkes av dreiemomentet ved at løftekraften reduseres i vindretningen på minst ett rotorblad. Man kan også bruke alle andre kjent metoder som nevnt tidligere for å påvirke kreftene som virker på et rotorblad fra luften omkring.
Vindkraftverket kan alternativt også omfatte to eller flere vindturbiner montert på et flytende understell, hvor minst én av vindturbinene innbefatter en motor og en rotor med minst et rotorblad hvor i det minste en del av det minst ene rotorbladet er justerbart f.eks ved at det er roterbart montert på navet. Det flytende understellet er fortrinnsvis innrettet for rotasjon om en tilnærmet vertikal akse gjennom dreiekransen når vindkraftverket er installert og fortrinnsvis tilkoblet en elektrisk eksportkabel. Fremgangsmåten omfatter også i denne utførelsesformen av oppfinnelsen justering av i det minste en del av det minst ene rotorbladet på én eller flere av vindturbinene, og å rotere rotoren eller rotorene med motoren eller motorene på signal fra et kontrollsystem i avhengighet av vindretningen eller tvist på eksportkabelen slik at den minst ene vindturbinens rotor påvirkes av en kraft eller et dreiemoment som dreier rotorplanet i forhold til vindretningen eller eksportkabelens tvist. Det er i dette tilfelle altså mulig å bruke kollektiv pitch, dvs alle rotorbladene på en og samme rotor pitches like mye. Dreiemomentet om vindkraftverkets dreiesystemakse oppnås da ved å justere alle rotorbladene på en rotor likt, men forskjellig fra rotorbladene på en annen av vindkraftverkets i dette tilfelle minst to rotorer. Det oppstår da en forskjellig skyvekraft mellom minst to av vindkraftverkets rotorer som forårsaker at hele vindkraftverket dreier om vertikalaksen.
I alle utførelsesformer kan enten generatoren til vindturbinen eller vindturbinene være konstruert slik at den er i stand til å fungere som en motor ved f.eks å forbruke strøm fra det samme elektriske nettet som vindturbinene eller vindturbinene under normal drift leverer strøm inn til, eller alternativt at én eller flere av vindturbinene omfatter en motor, og motoren eller generatoren, når den fungerer som en motor, er innrettet for rotasjon av rotoren på vindturbinen eller vindturbinene.
Med den foreliggende oppfinnelsen kan man uten å benytte seg av dreiemotorer på dreiekransen, oppnå å kunne dreie maskinhuset med rotor selv i lite eller ingen vind, eller om vindens retning står vesentlig feil på maskinhus og rotorplan. Man kan også foreta gjentatte fulle 360-graders rotasjoner av maskinhus inkludert rotor for å ta ut tvisten av kraftkabelen etter behov. Det samme gjelder vindkraftverk der et flertall vindturbiner er montert på et flytende og roterbart understell. Det er dermed mulig å utelate dreimotorene som er tilkoblet dreikransen, og som med dagens teknikk er nødvendig å benytte i tillegg til individuell pitch for retningskontroll for de tilfellene som er beskrevet ovenfor.
Spesielt vil det være gunstig å fullstendig kunne utelate dreiemotorer tilkoblet dreiekransen hvis dreiesystemet på et flytende vindkraftverk er montert under vann.
Når det er vindstille, eller i de tilfellene der vindens komponent langs rotorens rotasjonsakse, dvs. "innkommende vind" eller "vind" som vist på figurene 2, 5 og 6, ikke er sterk nok, kjøres vindkraftverkets generator som motor for å øke rotorens omdreiningshastighet. Alternativt kan det monteres en motor som driver rotoren for å oppnå samme effekt. Fortrinnsvis anordnes i så fall motoren i den minst ene vindturbinens maskinhus. Dette forårsaker videre at den relative vinden økes og tilstrekkelige krefter på bladene mobiliseres enten ved hjelp av individuell pitching av bladene eller av blad tipp eller på annen kjent måte slik at rotorplanet påvirkes av et dreiemoment og maskinhuset dreier i ønsket retning. I lite eller ingen vind vil rotoren da i prinsippet midlertidig helt eller delvis virke som en propell som påfører luften rundt energi istedenfor som en vindrotor som kun absorberer energi fra luften. Hjelpemotoren monteres fortrinnsvis i vindkraftverkets maskinhus.
I en utførelsesform hvor vindkraftverket omfatter to eller flere vindturbiner som er anordnet på et flytende og roterbart understell, justeres bladene på vindturbinene slik at vindturbinene utsettes for ulike skyvekrefter som gjør at understellet påvirkes av et dreiemoment om en vertikalakse gjennom dreiekransen slik at vindkraftverket dreier seg i ønsket retning. I lite eller ingen vind, eller hvis vindretningen er vesentlig feil ved oppstart eller man ønsker å foreta hele 360-graders rotasjoner for å ta ut tvist av den elektriske eksportkabelen, kjøres i det minste den ene vindturbinen med rotoren i motordrift for å øke rotorens turtall slik at vindkraftverket påvirkes av det ønskede dreiemomentet. Motoren som driver rotoren eller rotorene kan, som tidligere, i en foretrukket utførelse bestå av enten turbinens generator kjørt i motordrift, eller man kan montere en motor som driver rotoren.
Et alternativt til å la generatoren eller motoren rotere rotoren kontinuerlig under dreining av rotorplanet vil være å la motoren rotere rotoren periodisk eller intermitterende under dreining av rotorplanet. Dvs. at rotoren eller rotorene settes i rotasjon for deretter å koble ut motoren/motorene eller generatoren/generatorene (dvs. at den eller de kjøres på tomgang), for deretter å starte individuell pitching av rotorbladene eller annen justering av bladene slik at kreftene på bladene endres, for å dreie maskinhus og rotor, evt. det flytende understellet, før rotorens eller rotorenes hastighet igjen blir for liten. Generatoren kjøres altså kun som motor først og deretter benyttes kun individuell pitching av rotorbladene, eller annen justering av bladene slik at kreftene på bladene endres, for å dreie maskinhus mens rotoren fremdeles er i bevegelse. Denne prosedyren kan gjentas flere ganger inntil maskinhuset befinner seg i ønsket stilling. Som allerede nevnt kan en motor benyttes i stedet for generatoren i motordrift for å rotere rotoren på en vindturbin. Selv om denne prosedyren ikke er den foretrukne ansees den å være en av flere mulige utførelser av forestående oppfinnelse.
I det etterfølgende skal noen foretrukne utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelsen beskrives med henvisning til figurene hvor
Figur 1 viser et vindkraftverk med en oppvinds rotor som innbefatter tre rotorblad. Figur 2 viser vindkraftverket i figur 1 sett ovenfra når rotoren roteres i det minste delvis av generatoren i motordrift eller en seperat motor og rotorbladene er justert slik at rotoren påvirkes av et dreiemoment om en vertikalakse. Figur 3 viser snitt A-A som antydet på figur 1 og kreftene som virker på rotorbladet ved dette snittet. Figur 4 viser snitt B-B som antydet på figur 1 og kreftene som virker på rotorbladet ved dette snittet. Figur 5 viser en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen hvor vindkraftverket omfatter to vindturbiner anordnet på et flytende, roterbart understell. Figur 6 viser vindkraftverket i figur 5 sett ovenfra med en ønsket dreieretning i forhold til vindretningen.
I figur 1 vises et vindkraftverk 10 sett forfra med rotorens dreieretning mot høyre, dvs. med klokka, som antydet med pilen A. Vindkraftverket 10 omfatter et tårn 12 med et maskinhus 13 montert på toppen av tårnet 12. Vindkraftverket 10 kan være montert til lands eller fast eller flytende til sjøs. Vindkraftverket 10 omfatter videre en vindturbin 11 med en rotor 14, omfattende tre rotorblad 15 som er montert på en rotoraksling som driver en generator (ikke vist på figurene). Generatoren er innrettet slik at den kan kjøres som motor og drive rotoren når det er nødvendig. Generatoren kan være tilkoblet et gear eller være direktedrevet. Alternativt kan det anordnes en motor (ikke vist på figurene) som er innrettet for å kunne rotere rotoren 14. Rotorbladene 15 er fortrinnsvis roterbart anordnet på rotorakslingen slik at de kan pitches om en langsgående akse. Under normal drift av vindturbinen 11 pitches rotorbladene 15 slik at ønsket hastighet på rotoren 14 og/eller dreiemoment på generatoren oppnås. Alternativt, som beskrevet ovenfor, kan rotorbladene 15 designes slik at kun en (ytre) del av rotorbladene 15 er pitchbare. Et annet alternativ er å anordne rotorbladene 15 med flaps, spoilere eller lignende innretninger for å påvirke dreiemomentet slik at Løftekraften reduseres i vindretningen på ett eller flere av rotorbladene. Et tredje alternativ er å innrette bladet med innretninger, for eksempel pisoelektriske fiber støpt inn i bladene, slik at bladet tvistes om sin egen lengdeakse i deler av eller i hele lengden av bladet.
På figur 2 er det vist det samme vindkraftverket 10 som på figur 1, men sett ovenfra. Vinden kommer inn forfra som vist, men litt fra høyre. I dette tilfellet er det ønskelig å dreie maskinhuset 13 og rotorplanet, dvs. det planet som rotoren 14 roterer i, mot høyre eller mot klokka som antydet med pilen B. Hvis vinden ikke er sterk nok i forhold til friksjonskreftene i dreiekransen som maskinhuset 13 er montert på, vil det ikke være mulig å få mobilisert nok rotasjonshastighet og krefter på rotoren 14 for å dreie maskinhus 13 og rotorplanet mot høyre ved hjelp av individuell pitching av rotorbladene 15. Vindkraftverkets 10 hovedgenerator, som for eksempel kan bestå av en permanentmagnetgenerator med frekvensomformer, kjøres da som motor ved å trekke strøm fra nettet som vindkraftverket er koblet opp mot. På denne måten bringes rotasjonshastigheten av rotoren 14 opp til et tilstrekkelig nivå slik at resultantkreftene LI og L2 fra den relative vinden mot bladene blir store nok til å dreie maskinhuset 13 og rotorplanet i den ønskete retningen mot klokka som pilen B antyder.
På figurene 3 og 4 er snittene A-A og B-B av rotorbladene 15, respektivt til venstre og høyre for en vertikal akse gjennom tårnet 12. Når et rotorblad 15 er i en posisjon til høyre for tårnaksen, som vist på figur 4 (snitt B-B), vil rotorbladet eller bladtippen innstilles med en liten pitchvinkel »2, eller sågar en liten negativ pitchvinkel »2som vist i dette eksempelet. Det er vanlig at rotorbladene kan pitches til en negativ pitch vinkel på 2-4 grader. Det vil også være mulig å innrette bladene slik at større negative pitchvinkler kan oppnås hvis dette skulle være ønskelig. I snitt B-B er det altså vist at rotorbladet er innstilt med minimum pitch slik at mest mulig positive løftekrefter L2 mobiliseres.
Når bladet er i posisjon til venstre for tårnaksen, pitches rotorbladet 15 eller bladtippen ut til en stor vinkel, for eksempel • i = 30° som vist på figur 3 (snitt A-A). Da vil løftekreftene LI på rotorbladet eller bladtippen reduseres eller som i det viste eksempelet, bli negative. Resultatet er at det oppstår et dreiemoment som forsøker å dreie rotoren om vertikalaksen i retningen som er antydet med pilen B på figur 2.
På figur 5 er det vist en annen utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen. Denne utførelsesformen omfatter et flytende vindkraftverk 20 omfattende to vindturbiner, en første vindturbin 21 og en andre vindturbin 31, montert på et dreibart, flytende understell 17. Vinden kommer i dette tilfellet, som antydet på figur 5, inn bakfra. Vindturbinene 21,31 er montert på respektive tårn 22, 32 som er anordnet på understellet 17. Understellet 17 som er vist på figur 5, har en trekantform sett ovenfra, men det er selvfølgelig mulig å lage understellet 17 med andre typer geometriske former. Understellet 17 er videre forankret til bunnen ved hjelp av en eller flere forankringsliner 19 som fortrinnsvis er festet til en dreieinnretning 18 på understellet 17. Dreieinnretningen 18 omfatter fortrinnsvis en dreiekrans som understellet 17 kan dreie om.
Som for den første utførelsesformen, som er beskrevet ovenfor, omfatter vindturbinene 21, 31 maskinhus 23, 33 som er anordnet på de respektive tårnene 22, 32. Vindturbinene 21,31 omfatter videre respektive rotorer 24, 34 omfattende respektive rotorblad 25, 35. Rotorbladene 25, 35 er festet til respektive rotorakslinger som, under vanlig drift av vindturbinene 21,31, driver generatorer som er anordnet i maskinhus ene 23, 33. Alternativt kan generatorene være direktedrevet med en fast eller rotorende aksling.
På figur 6 er det vist det samme vindkraftverket 10 som på figur 5, men sett ovenfra. Ønsket rotasjonsretning av vindkraftverket 10 er i dette tilfellet med klokken som antydet med pilen C.
Hvis den første rotoren 24 og den andre rotoren 34 roterer med klokka, kan vindkraftverkets ønskede rotasjonsretning C oppnås ved å kjøre generatoren til den andre vindturbinen 31 i motordrift, dvs. at generatoren kjøres som motor. Dermed økes rotasjonshastigheten til rotoren 34 på den andre vindturbinen 31 slik at den relative vindens skyvekraft på den andre vindturbinen 31 blir større enn på den første vindturbinen 21. Rotorbladene 25 på den første vindturbinen 21 innstilles med stor pitchvinkel, mens rotorbladene 35 på den andre vindturbinen 31 innstilles med en liten pitchvinkel. Alternativt kan i tillegg rotasjonen av den første vindturbinen 21 stoppes helt. Resultatet er at det flytende vindkraftverket 10 roterer i ønsket retning selv i lite eller ingen vind. Innstillingen av pitchvinkelen på rotorbladene 25 og på rotorbladene 35 skjer på lignende måte som vist på figurene 3 og 4, bortsett fra at rotorbladenes pitchvinkler for en gitt turbin her kan endres kollektivt, dvs. at de ikke trenger å endres individuelt i det rotorene 24, 34 roterer.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte for dreining av et vindkraftverks (10, 20) rotorplan i forhold til en vindretning eller i forhold til tvist på en elektrisk eksportkabel, hvilket vindkraftverk (10, 20) omfatter minst én vindturbin (11, 21, 31) innbefattende en rotor (14, 24, 34) med minst ett rotorblad (15, 25, 35) som er innrettet for rotasjon i rotorplanet, hvor fremgangsmåten omfatter å justere i det minste en del av det minst ene rotorbladet (15, 25, 35), karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter å rotere rotoren (14, 24, 34) med en motor på signal fra et kontrollsystem i avhengighet av vindretningen eller tvist på eksportkabelen slik at den minst ene vindturbinens rotor (14, 24, 34) påvirkes av et dreiemoment, eller en kraft hvis vindkraftverket omfatter to eller flere vindturbiner, som dreier rotorplanet i forhold til vindretningen eller eksportkabelens tvist.
2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert vedå justere det minst ene rotorbladet (14, 24, 34) og å drive generatoren eller motoren på signal fra et kontrollsystem i avhengighet av vindkraftverkets (10, 20) asimutavvik i forhold til vindens retning eller i forhold til eksportkabelens tvist.
3. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1-2, karakterisert vedå rotere rotoren (14, 24, 34) i avhengighet av vindens styrke.
4. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1-3, karakterisert vedå justere pitchinnstillingen til det minst ene rotorbladet (15, 25, 35) slik at rotoren (14, 24, 34) påvirkes av dreiemomentet når rotoren (14, 24, 34) roteres.
5. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1-4, karakterisert vedå justere pitchinnstillingen til kun ett eller noen av rotorbladene (15, 25, 35) når rotoren (14, 24, 34) omfatter to eller flere rotorblader (15, 25, 35).
6. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1-3, karakterisert vedå operere flaps eller spoilere som er anordnet på ett eller flere rotorblad (15, 25, 35), slik at rotoren (14, 24, 34) påvirkes av dreiemomentet ved at løftekraften reduseres i vindretningen på minst ett rotorblad (15, 25,35).
7. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1-6, karakterisert vedå justere rotorbladene (15, 25, 35) individuelt når rotoren (14, 24, 34) på den minst ene vindturbinen (11, 21, 31) omfatter et flertall rotorblad (15, 25, 35).
8. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1-7, karakterisert vedå la motoren rotere rotoren (14, 24, 34) kontinuerlig under dreining av rotorplanet.
9. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1-7, karakterisert vedå la motoren rotere rotoren (14, 24, 34) periodisk eller intermitterende under dreining av rotorplanet.
10. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1-9, karakterisert vedå justere det minst ene rotorbladet (15, 25, 35) idet rotoren (14, 24, 34) roterer slik at vindkraftverket (10, 20) til en hver tid påvirkes av det ønskete dreiemomentet.
11. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1-10, karakterisert vedå anvende en separat motor for å rotere rotoren (14, 24, 34).
12. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1-11, karakterisert vedå anordne motoren i den minst ene vindturbinens (11, 21, 31) maskinhus (13, 23, 33).
13. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 1-10, karakterisert vedå anvende den minste ene vindturbinens (11,21, 31) generator som motor for å rotere rotoren (14, 24, 34).
14. Anvendelse av en fremgangsmåte i henhold til ett hvilket som helst av kravene 1-13 hvor vindkraftverket (10, 20) er plassert i en vannmasse.
NO20093412A 2009-11-25 2009-11-25 Metode for dreining av et vindkraftverk i forhold til vindretningen NO331127B1 (no)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20093412A NO331127B1 (no) 2009-11-25 2009-11-25 Metode for dreining av et vindkraftverk i forhold til vindretningen
PCT/NO2010/000433 WO2011065840A2 (en) 2009-11-25 2010-11-25 Method for turning a wind power plant relative to the wind direction

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20093412A NO331127B1 (no) 2009-11-25 2009-11-25 Metode for dreining av et vindkraftverk i forhold til vindretningen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20093412A1 true NO20093412A1 (no) 2011-05-26
NO331127B1 NO331127B1 (no) 2011-10-17

Family

ID=43902604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20093412A NO331127B1 (no) 2009-11-25 2009-11-25 Metode for dreining av et vindkraftverk i forhold til vindretningen

Country Status (2)

Country Link
NO (1) NO331127B1 (no)
WO (1) WO2011065840A2 (no)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015216931B4 (de) * 2015-09-03 2017-05-11 Permavit Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windkraftanlage
DE102016110290B4 (de) * 2016-06-03 2021-11-25 Aerodyn Consulting Singapore Pte Ltd Schwimmende Windenergieanlage mit einer Mehrzahl von Energiewandlungseinheiten
EP3388664B1 (en) * 2017-04-11 2022-06-22 XEMC Darwind BV Buoyant structure carrying wind turbines
DE102017119635B3 (de) 2017-08-28 2018-12-20 Aerodyn Consulting Singapore Pte Ltd Elektrische Kupplung zur Anbindung einer Windenergieanlage an ein Stromnetz
EP4001636A1 (en) * 2020-11-19 2022-05-25 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Controlling an offshore wind turbine using active add-ons

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4297076A (en) 1979-06-08 1981-10-27 Lockheed Corporation Wind turbine
DE29715248U1 (de) * 1997-08-25 1998-12-24 Institut für Solare Energieversorgungstechnik Verein an der Universität Gesamthochschule Kassel eV, 34119 Kassel Windenergieanlage
DE10106208C2 (de) 2001-02-10 2002-12-19 Aloys Wobben Windenergieanlage
DK175912B1 (da) * 2002-12-20 2005-06-20 Lm Glasfiber As Fremgangsmåde til drift af en vindmölle

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011065840A3 (en) 2011-07-14
NO331127B1 (no) 2011-10-17
WO2011065840A2 (en) 2011-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8258645B2 (en) Wind turbine with sail extensions
US8328515B2 (en) Wind power device
EP1861619B1 (en) Tension wheel in a rotor system for wind and water turbines
US8167555B2 (en) Horizontal axis wind turbine
EP2757253B1 (en) Method of starting a wind turbine
US20030049128A1 (en) Wind turbine
EP1612412A3 (en) Storm control for horizontal axis wind turbine
US8858174B2 (en) Wind turbine torque-speed control
JP2004353637A (ja) 自転羽根式垂直軸型風車
US10218246B2 (en) Variable diameter and angle vertical axis turbine
EP2375061A1 (en) Wind-powered electricity generator and method for controlling wind-powered electricity generator
AU2007332152A1 (en) Wind turbine and wind turbine blade
NO20093412A1 (no) Metode for dreining av et vindkraftverk i forhold til vindretningen
US7766602B1 (en) Windmill with pivoting blades
EP2716907B1 (en) Wind turbine blade and methods of operating it
CN201696216U (zh) 风力发电机侧偏调速装置
WO2005068833A2 (en) Wind turbine with variable pitch blades
JP7588456B2 (ja) 調整可能なブレードを有する抗力兼揚力ベースの風力タービンシステム
KR20230038558A (ko) 유니버셜 프로펠러, 작동 방법 및 선호하는 사용
JP2008232108A (ja) 風車およびその制御部
CN104121149B (zh) 旋帆风力机
WO2012123019A1 (en) Downwind turbine with free yaw system
JP6836769B2 (ja) 流体機械および発電装置
WO2013057512A2 (en) A turbine
KR20130009937A (ko) 날개각도 제어기능을 갖는 수직축 풍력발전시스템

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees