NO332596B1 - Vindenergianlegg med stromskinner - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen angår et vindenergianlegg til produksjon av en vekselspenning med et tårn bygget opp av flere tårnsegmenter, med en generator anordnet i området ved tårntoppen, med en effektmodul og med strømledningsmidler til bortleding av den produserte strømmen fra tårntoppen. For å muliggjøre en raskere enklere og dermed omkostningsgunstigere etablering av vindenergianlegget foreligger det ifølge oppfinnelsen at strømledningsmidlene er forhåndsmontert segmentert i tårnsegmentene og at effektmodulen i det minste delvis er anordnet i området til tårntoppen og/eller i en viss avstand fra tårnfoten.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et vindenergianlegg, som angitt i krav 1, med et tårn bygget opp av flere tårnsegmenter, med en generator anordnet i området ved tårntoppen, med en effektmodul og med strømledningsmidler til bortleding av den produserte strømmen fra tårntoppen.

Den elektriske effektmodulen i et vindenergianlegg, den elektriske enheten som omfatter transformator, bryterskap leilighetsvis vekselrettere, midtspenningsanlegg, lavspenningsfordeling osv. er i kjente vindenergianlegg anordnet under generatorplanet og hyppig i området ved tårnfoten til tårnet i vindenergianlegget. Til dette hhv. til noen av disse komponentene foreligger det for det meste et eget lite hus utenfor vindenergianlegget.

For å overføre til effektmodulen den elektriske energien produsert i generatoren anordnet inne i en gondol i området ved tårntoppen foreligger det strømledningsmidler som for det meste forløper inne i tårnet og er utformet i form av kabler. Disse kablene blir brakt inn i tårnet etter at dette er satt opp. Dette er en omstendelig fremgangsmåte da kablene for hele tårnhøyden må bli installert i en separat arbeidsforløp. Videre er dette arbeidsforløpet avhengig av den foregående oppsettingen av tårnet.

Men det er ikke tvingende nødvendig å anordne effektmodulen (hele) i området ved tårnfoten. Også andre posisjoner er i utgangspunktet tenkelig. Strømledningsmidlene må derfor i alt vesentlig oppfylle det formålet å føre bort fra tårntoppen strømmen som er produsert og leilighetsvis bearbeidet i området ved tårntoppen.

Til grunn for den foreliggende oppfinnelsen ligger oppgaven å angi et vindenergianlegg som kan settes opp enklere og dermed også gunstigere og raskere, og hvor det ikke er tvingende nødvendig med en effektmodul i området ved tårnfoten.

Denne oppgaven blir ifølge oppfinnelsen løst ved at strømledningsmidlene på forhånd er montert segmentert i tårnsegmentene og at effektmodulen i det minste delvis er anordnet i området ved tårntoppen og/eller i en viss avstand fra tårnfoten.

Segmentene til strømledningsmidlene er dermed produsert på forhånd og blir fortrinnsvis anbrakt på tårnsegmentene før tårnet blir satt sammen av de enkelte tårnsegmentene. Det er derfor ikke lenger nødvendig, etter oppsettingen å trekke omstendelig kabler gjennom tårnet. Med forholdsreglene ifølge oppfinnelsen kan hele oppsettingstiden for vindenergianlegget forkortes og omkostningene for oppsettingen reduseres, uten at det skulle kunne bli noen tekniske ulemper.

For å unngå en effektmodul anordnet i området ved tårnfoten, blir det dessuten foreslått å anordne effektmodulen i det minste delvis i området ved tårntoppen og/eller i en viss avstand fra tårnfoten. Fortrinnsvis foreligger det her at effektmodulen - delvis eller fullstendig - en anbrakt inne i eller utenfor på gondolen. For offshore-vindenergianlegg er det derimot å foretrekke å anordne effektmodulen - delvis eller fullstendig - på land, eksempelvis i det nærmeste fastlandsområdet eller på en øy som ligger i nærheten og å forbinde vindenergianlegget med effektmodulen med sjøkabler.

I en annen utvalgt utforming foreligger det at effektmodulen i det minste har to effektmodulenheter, hvorav den ene er anordnet i området ved tårntoppen og den andre under tårntoppen, altså i området ved tårnfoten eller i en viss avstand fra tårnfoten. Strømledningsmidlene foreligger i det vesentlige til å forbinde de to effektmodulenhetene.

Andre fordelaktige utforminger av vindenergianlegg ifølge oppfinnelsen er angitt i underkravene. Fortrinnsvis er det forutsatt at segmentene til strømledningsmidlene bare i et område, fortrinnsvis i oppsatt tilstand i det øverste området er fast forbundet med det tilhørende tårnsegmentet. Denne festingen til tårnsegmentet foregår fortrinnsvis før tårnet blir satt opp, slik at tårnsegmentet inklusiv segmentet for strømledningsmidlene festet til dette blir forhåndsprodusert. Da segmentet til strømmidlene bare er anbrakt fast på ett punkt på tårnet henger det riktignok fast men dog innenfor visse grensen bevegelig på innerveggen til tårnsegmentet og kan dermed ennå bli rettet inn for enklest mulig å bli forbundet godt med de neste segmentene for strømmidlene i det neste tårnsegmentet.

For videre festing av segmentene til strømmidlene inne i tårnsegmentet kan allikevel også ytterligere holdeelementer foreligge på innerveggen i tårnet, som segmentene til strømledningsmidlene blir forbundet fast til, før eller etter at tårnet er satt opp, for å fiksere dem best mulig.

Når strømledningsmidlene er utformet som kabler kan det for å bygge bro over flensene eller fra deler som stikker ut fra innerveggen i tårnet lengden på kabelavsnittene i tårnsegmentet være utmålt slik at en brobygging i dette området er mulig uten problemer.

Ved anvendelse av strømskinner som strømledningsmidler kan det for å bygge bro over deler som stikker ut fra innerveggen i tårnet og/eller for å forbinde strømskinne-segmenter fortrinnsvis foreligge fleksible forbindelseskinner. Etter at tårnet er satt opp blir disse anvendt til å forbinde strømskinnesegmenter, dersom disse ikke umiddelbart når bort til hverandre eller i tilfelle åpninger eller andre hindringer mellom strømskinne-segmentene, eksempelvis en flens på strømskinnesegmentet som det må bli bygd bro over.

For på den ene siden å beskytte tilsynspersonalet mot kontakt med strømskinnene når de går opp i tårnet gjennom innerrommet og å sikre en elektrisk isolasjon og på den andre siden å beskytte strømledningsmidlene mot skader foreligger det i en annen utforming en beskyttelseskappe, spesielt et beskyttelsesblikk som eksempelvis er fast forbundet med innerveggen i tårnet og beskytter strømledningene helt mot berøring. Også denne beskyttelseskappen kan være delt opp i enkelte segmenter som likeledes som segmentene til strømledningsmidlene er forhåndsmontert på tårnsegmentene. Deri-gjennom blir det oppnådd enda en forkorting og forenkling av oppsettingen av vindenergianlegget.

Oppfinnelsen angår dessuten også et tårnsegment, som angitt i krav 10, for et tårn i et vindenergianlegg bygget opp av flere tårnsegmenter, som i området ved tårntoppen har en generator til strømproduksjon. Tårnsegmentet er kjennetegnet ved at det inne i det er forhåndsmontert et strømledningsmiddelsegment til bortleding av den produserte strømmen fra tårntoppen.

Oppfinnelsen blir i det etterfølgende beskrevet nærmere ved hjelp av tegningene. Her viser figur 1 et vindenergianlegg, figur 2 et utsnitt av et slikt vindenergianlegg med to tårnsegmenter, figur 3 viser i perspektiv strømskinner forutsatt ifølge oppfinnelsen, figur 4 viser et første vindenergianlegg ifølge oppfinnelsen, figur 5 viser et andre vindenergianlegg ifølge oppfinnelsen, figur 6 viser et tredje vindenergianlegg ifølge oppfinnelsen. Vindenergianlegget 1 vist i figur 1, beskrevet i DE 10 152 557 har et tårn 2 ed et fundament 3, en gondol 4 lagret dreibar i området ved tårntoppen og også en effektmodul 7 anordnet i området ved tårnfoten, eksempelvis i et separat lite hus. Inne i gondolen 4 er det anordnet en rotor med flere rotorblader 5 lagret dreibar på en horisontal akse og også en elektrisk generator 6. Gjennom vindkraften som virker på rotorbladene 5 blir rotoren satt i dreiebevegelse og driver generatoren 6 for produksjon av elektrisk energi.

Til overføring av energien produsert av generatoren 6 til effektmodulen 7, som har tallrike elektriske enheter, som en transformator eller leilighetsvis en vekselretter til viderebearbeiding av den elektriske strømmen før denne blir matet inn på nettet hhv. ledet videre til en forbruker, foreligger det i innerrommet 8 i tårnet 2 ifølge oppfinnelsen anbrakt på veggen ved hjelp av festeelementer 10 strømskinner, fortrinnsvis to strøm-skinner. Disse er elektrisk ledende og over en kabel 11 med generatoren og også over en forbindelsesledning 12 som fortrinnsvis fører gjennom fundamentet 3 og ned i grunnen og forbundet elektrisk med effektmodulen 7.

Strømskinnene 9 er utformet stive og består fortrinnsvis av enkle strømskinne-segmenter, slik dette eksempelvis er vist nærmere i figur 2. Der er to tårnsegmenter 21, 22 vist som tårnet 2 fortrinnsvis blir bygget opp av. Slike tårnsegmenter 21, 22 kan eksempelvis bestå av stål eller også av betong.

Disse tårnsegmentene 21, 22 blir forhåndsfremstilt og sammenføyet til tårnet på standplassen for vindenergianlegget. For å forkorte innredningstiden enda mer og å forenkle arbeidet og dermed også redusere omkostningene for hele vindenergianlegget, blir strømskinnesegmentene 91, 92 likeledes før tårnet blir reist anbrakt fast på de tilsvarende stedene i hvert enkelt tårnsegment. Fortrinnsvis foregår festingen av strømskinnesegmentene 91, 92 bare i det øvre området av hvert av tårnsegmentene 21, 22 ved hjelp av en festeinnretning 10, mens den resterende delen av strømskinnesegmentene 91, 92 ennå innen visse grenser er bevegelige, for å forenkle forbindelsen med de etterfølgende strømskinnesegmentene. Gjennom denne oppbygningen kan også relativbevegelser mellom tårnet 2 og strømskinnene 91, 92 f.eks. som følge av forskjellige utvidelseskoeffisienter bli utlignet. Men det kan også foreligge at andre holdeelementer 14 bli anvendt som fører strømskinnesegmentene 91, 92 i hele deres lengde. Til dette kan tverrsnittet på åpningen til strømskinnesegmentene 91, 92 i holdeelementene 14 være utmålt større enn tverrsnittet på selve strømskinnesegmentene 91, 92. På denne måten blir en relativbevegelse for strømskinnesegmentene i holdelementene 14 muliggjort og samtidig blir strømskinnene 91, 92 ført og begrenset i sin bevegelighet.

For å forbinde strømskinnesegmentene 91, 92 elektrisk og her leilighetsvis å bygge bro over deler som måtte stikke frem i innerrommet, som eksempelvis flenser 211, 212 som måtte forekomme på nedre og øvre kant av tårnsegmentene 21, 22, bli isolerte fleksible forbindelsesskinner 13 anvendt, hvor formen lar seg forandre for hånd ved anbringelsen på de to strømskinnesegmentene 91, 92. Gjennom disse forbindelses-skinnene 13 kan også materialutvidelser hhv. kontraksjonen, f.eks. ved temperatur-svingninger bli utlignet.

I figur 3 er det vist i perspektiv to parallelle strømskinnesegmenter 911,912. Disse er skrudd fast ved hjelp av skruer 15 til holdeinnretningen 14. Her kan isoleringsmidler foreligge for å isolere strømskinnesegmentene 911, 912 i forhold til holdeinnretningene 14. Alternativt kan naturligvis også selve holdeinnretningene 14 være fremstilt av et isolerende materiale. Selve holdeinnretningen 14 er skrudd fast til innerveggen i tårnsegmentet.

Til beskyttelse mot berøring av strømskinnene 911, 912 under driften av vindenergianlegget foreligger det dessuten et beskyttelsesblikk 16 som likeledes med strømskinnesegmentene 911, 912 kan bli bygget inn i hvert enkelt tårnsegment allerede før tårnet blir reist. Ved hjelp av en føringsskinne 17, som eksempelvis kan bestå av fast gummi, blir på den ene siden denne beskyttelseskappen fiksert og på den andre siden isolert i forhold til tårnsegmentet. Men til å feste beskyttelsesblikket 16 kan det også være forutsatt andre midler som ikke foreliggende blir vist.

Videre kan det i og/eller på disse beskyttelsesblikkene 16 forutsatt som beskyttelseskapper bli anbrakt andre innretninger som stikkontakter, lamper, etc., slik at disse likeledes på en enkel måte kan bli forhåndsmontert. Dessuten unngår spesielt en innbygging av disse innretningene i beskyttelseskappen 16 en eksponert montering på tårninnerveggen og fører dermed til en redusert fare for skade, f.eks. ved gjenstander som faller ned under og etter at tårnet er reist.

Figur 4 viser en første utforming av et vindenergianlegg ifølge oppfinnelsen. Her er effektmodulen 7 fortrinnsvis anordnet inne i gondolen 4 og over kabler 18 forbundet direkte med generatoren 6. Etter at den produserte strømmen ble bearbeidet i effektmodulen 7 blir den gjennom en annen kabel 19 ført bort til strømskinnene 9, der ledet gjennom tårnet til tårnfoten, hvorfra den over en forbindelsesledning 12 blir ført bort, eksempelvis til en omspenningsstasjon 40 som kan ligge i nærheten eller langt borte fra vindenergianlegget. Stiplet er det vist en alternativ plassering av effektmodulen T som også kan være anbrakt utenfor på gondolen 4. Forbindelseskabler fra generatoren 6 til effektmodulen 7 og også derfra til strømskinnene 9 er utelatt av hensyn til oversikten. Figur 5 viser en annen utforming av et vindenergianlegg ifølge oppfinnelsen. Her består effektmodulen i det minste av to effektmodulenheter 71 og 72. Den første effektmodulenheten 71 er her igjen anordnet inne i gondolen 4 og foretar en første bearbeiding av den produserte strømmen, eksempelvis en første transformering til et annet spenningsområde. En videre bearbeiding av den produserte strømmen finner så sted i den andre effektmodulenheten 72, som er anordnet under tårntoppen, eksempelvis som vist i området ved tårnfoten. Men den andre effektmodulenheten 72 kan også stå anordnet inne i tårnet 2 på fundamentet 3 eller være anordnet langs borte fra tårnfoten. Likeledes kan naturligvis den første effektmodulenheten 71 være anordnet utenfor på gondolen 4 som vist i figur 4. Figur 6 viser en utforming av et vindenergianlegg ifølge oppfinnelsen som er utformet som et såkalt offshore-vindenergianlegg. Dette vindenergianlegget 1 står her på et annet fundament 3' forankret på havbunnen 25. Riktignok kan også for slike offshore-vindenergianlegg effektmodulen være anordnet i området ved tårntoppen eller inne i tårnet i området ved tårnfoten. Fortrinnsvis er det forutsatt at effektmodulen 7 er anordnet på land 30 og at strømmen som blir ført bort fra tårntoppen ved hjelp av strømskinnene 9 blir overført til effektmodulen 7 over sjøkabelen 12'. Dette har den fordelen at effektmodulen 7 ikke må bli beskyttet ekstra mot påvirkningen fra havvann og at tilsynet med effektmodulen 7 er vesentlig enklere.

Claims (10)

1. Vindenergianlegg (1) med et tårn (2) bygget opp av flere tårnsegmenter (21, 22), med en generator (6) anbrakt i området av tårntoppen, for produksjon av strøm, generatoren er anbrakt i en motorcelle med en effektmodul (7) med en første effektmodulenhet (71), og med strømledningsmidler for å lede den produserte strømmen fra tårntoppen, karakterisert vedat strømledningsmidlene (91, 92) er forhåndsmontert i segmentert form i tårnsegmentene (21, 22) og at den første effektmodulenheten er anbrakt i motorcellen (4) og er direkte koplet til generatoren (6) via kabler.

2. Vindenergianlegg ifølge krav 1,karakterisert vedat strømledningsmidlene er festet på tårnsegmentet med holdere.

3. Vindenergianlegg ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat strøm-ledningsmidlene er beskyttet mot berøring med en tildekning, spesielt en tildekningsplate.

4. Vindenergianlegg ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat segmentene til strømledningsmidlene, er fast forbundet med det tilhørende tårnsegmentet bare i et område, fortrinnsvis i det øverste området i oppbygd tilstand.

5. Vindenergianlegg ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat strømledningsmidlene er kabler.

6. Vindenergianlegg ifølge krav 1-4,karakterisert vedat strømledningsmidlene er utformet som skinner.

7. Vindenergianlegg ifølge krav 6,karakterisert vedat for brodannelsesdeler som står ut fra innerveggen i tårnet og/eller til å forbinde strømskinnesegmenter, er fleksible forbindelsesskinner fremskaffet.

8. Vindenergianlegg ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat effektmodulen (7) har en første effektmodulenhet (71) og har en andre effektmodulenhet (72) som er anbrakt under toppen av tårnet, og at strømledningsmidlene til strømoverføring fra den første til den andre effektmodulenheten foreligger.

9. Vindenergianlegg ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat strømledningsmidlene med strømoverføring fra generatoren til effektmodulen foreligger.

10. Tårnsegment for et tårn (2) til et vindenergianlegg (1), bygget opp av et flertall tårnsegmenter (21, 22), hvor vindenergianlegget har en generator (6) i området til toppen av tårnet for generering av elektrisk strøm,karakterisert vedat strømledningsmidler (91, 92) for å lede den genererte strømmen ut av toppen fra tårnet er preinstallert i tårnsegmentet.