DE102007042338A1 - Wind turbine with heat exchanger system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage (1) mit einem in einer Gondel (2) angeordneten Generator (3) und einer Rotornabe (4), wobei die Rotornabe (4) zumindest ein Rotorblatt (5) aufweist, und einem Wärmetauschersystem mit einer Wärmeaufnahmeeinheit (6), einer Wärmeabgabeeinheit (7), einem die beiden Einheiten (6, 7) verbindenden Leitungssystem (8) und einer Umwälzpumpe, wobei die Wärmeaufnahmeeinheit (6) innerhalb der Gondel (2) im und/oder am Generator (3) angeordnet ist und die Wärmeabgabeeinheit (7) außerhalb der Gondel (2) an deren Oberfläche (9) angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Windkraftanlage (1).The The invention relates to a wind turbine (1) with a in a nacelle (2) arranged generator (3) and a rotor hub (4), wherein the Rotor hub (4) has at least one rotor blade (5), and a heat exchanger system with a heat receiving unit (6), a heat dissipation unit (7), a conduit system connecting the two units (6, 7) (8) and a circulation pump, wherein the heat receiving unit (6) within the nacelle (2) arranged in and / or on the generator (3) is and the heat dissipation unit (7) outside the nacelle (2) is arranged on the surface (9). Further concerns the invention a method for operating such a wind turbine (1).
Description
Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit einem in einer Gondel angeordneten Generator und einer Rotornabe, wobei die Rotornabe zumindest ein Rotorblatt aufweist, und einem Wärmetauschersystem mit einer Wärmeaufnahmeeinheit, einer Wärmeabgabeeinheit, einem die beiden Einheiten verbindenden Leitungssystem und einer Umwälzpumpe. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Windkraftanlage.The The invention relates to a wind turbine with a in a nacelle arranged generator and a rotor hub, wherein the rotor hub has at least one rotor blade, and a heat exchanger system with a heat receiving unit, a heat dissipation unit, a line system connecting the two units and a Circulation pump. Furthermore, the invention relates to a method for Operation of such a wind turbine.
Zur Energiegewinnung aus Windkraft werden mechanisch-elektrische Energiewandler benötigt. Derartige Energiewandler sind beispielsweise Generatoren, wobei der Einbau dieser Generatoren üblicherweise in großen Höhen (On- und Off-Shore) erfolgt. Die Leistungsausbeute, insbesondere die elektrische Energie, derartiger Generatoren ist dabei proportional zur Generatorgröße.to Energy production from wind power becomes mechanical-electrical energy converters needed. Such energy converters are, for example, generators, the installation of these generators usually in large Heights (on- and off-shore). The power yield, in particular, the electrical energy of such generators proportional to the generator size.
Windkraftgeneratoren bestehen heute in der Regel aus großen elektrischen Maschinen, wobei der grundsätzliche Aufbau derartiger Generatoren bekannt ist. Die elektrische Maschine, d. h. der Generator, besteht dabei aus zwei großen Bauteilen, einem Stator und einem Rotor. Der Generator wird den Windverhältnissen und der gewünschten Leistung entsprechend als ein Aggregat dimensioniert. Dieses Aggregat ist in der Regel sehr groß und schwer. Die Montage, Wartung und Instandsetzung erfordert demzufolge schweres und teures Gerät, wie beispielsweise Lasthubschrauber oder Lasthubkräne.Wind power generators today usually consist of large electric machines, the basic structure of such generators is known. The electric machine, d. H. the generator exists It consists of two large components, a stator and a Rotor. The generator is the wind conditions and the desired power accordingly dimensioned as an aggregate. This unit is usually very large and heavy. The assembly, maintenance and repair therefore requires heavy and expensive device, such as Lasthubschrauber or Lasthubkräne.
Der Generator wird üblicherweise in einer sogenannten Gondel untergebracht. Die Größe und das Gewicht der Gondel, welche sich in bis zu ca. 100 Meter Höhe über den Erdboden oder dem Meeresspiegel befindet, sind aufgrund der Tragfähigkeit derzeit realisierbarer Tragkonstruktionen, wie beispielsweise eines Turm, begrenzt. Dennoch besteht die Bestrebung zu immer größeren Leistungen einer Windkraftanlage. Die maximale Masse einer Gondel, welche sich in einer Höhe von ca. 100 Meter Höhe befindet ist derzeit, unter Berücksichtigung der technischen und wirtschaftlichen Randbedingungen, auf ca. 500 Tonnen begrenzt.Of the Generator is usually in a so-called gondola accommodated. The size and weight of the gondola, which can be up to about 100 meters above the ground or the sea level are due to the Carrying capacity of currently feasible supporting structures, such as a tower, limited. Nevertheless, there is the aspiration to ever greater benefits of a wind turbine. The maximum mass of a gondola, which is at a height located at about 100 meters altitude is currently under consideration the technical and economic boundary conditions, to approx. 500 Tons limited.
Durch die mechanisch-elektrische Energiewandlung im Generator werden Verluste in Form von Wärme freigesetzt. Diese Verluste steigen aufgrund der Größe des Generators und der geforderten Leistung erheblich. Um eine Überhitzung und gegebenenfalls Schädigung des Generators zu vermeiden, ist es notwendig, den Generator mit einer Kühlung zu versehen. Es sind verschiedene Kühlsysteme für einen Generator in einer Windkraftanlage bekannt.By the mechanical-electrical energy conversion in the generator becomes losses released in the form of heat. These losses increase due to the Size of the generator and the required power considerably. To overheat and possibly damage To avoid the generator, it is necessary to use the generator to provide a cooling. They are different cooling systems known for a generator in a wind turbine.
Aus
der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Windkraftanlage mit einer effektiven Generatorkühlung bereitzustellen, wobei der Generator geschützt innerhalb der Gondel angeordnet ist. Ferner ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Kühlung eines Generators einer derartigen Windkraftanlage anzugeben.The The object of the present invention is a wind turbine to provide with effective generator cooling, the generator being protected inside the nacelle is. Furthermore, the object of the invention is a method for cooling specify a generator of such a wind turbine.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.The The object is achieved by the features of claims 1 and 15 solved. Advantageous developments are the dependent To claim.
Die erfindungsgemäße Windkraftanlage weist einen in einer Gondel angeordneten Generator und eine Rotornabe auf. Die Rotornabe weist zumindest ein Rotorblatt auf, wobei in der Regel drei Rotorblätter an der Rotornabe angeordnet sind. Ferner weist die Windkraftanlage ein Wärmetauschersystem auf, welches eine Wärmeaufnahmeeinheit, eine Wärmeabgabeeinheit, ein die beiden Einheiten verbindendes Leitungssystem und eine Umwälzpumpe aufweist.The Wind turbine according to the invention has an in a gondola arranged generator and a rotor hub on. The Rotor hub has at least one rotor blade, as a rule three rotor blades are arranged on the rotor hub. Further points the wind turbine on a heat exchanger system, which a heat receiving unit, a heat dissipation unit, a line system connecting the two units and a circulating pump having.
Erfindungsgemäß ist die Wärmeaufnahmeeinheit innerhalb der Gondel im und/oder am Generator und die Wärmeabgabeeinheit außerhalb der Gondel an deren Oberfläche angeordnet. Dadurch, dass die Wärmeaufnahmeeinheit im und/oder am Generator angeordnet ist, wird die Verlustwärme des Generators direkt aufgenommen und abgeführt. Es ist eine effektive Wärmeabfuhr gewährleistet.According to the invention the heat absorption unit inside the nacelle in and / or on the generator and the heat dissipation unit outside the nacelle is arranged on the surface. As a result of that arranged the heat absorbing unit in and / or on the generator is, the heat loss of the generator is recorded directly and dissipated. It is an effective heat dissipation guaranteed.
Die Wärmeabgabeeinheit dagegen ist außerhalb der Gondel an deren Oberfläche angeordnet, wodurch die Abwärme direkt an die Umgebungsluft abgegeben werden kann, aber die Umgebungsluft bzw. der Umgebungsluftstrom nicht in die Gondel eintreten muss. Somit kann die Gondel wie bisher hergestellt werden, wobei dann lediglich an deren Oberfläche die Wärmeabgabeeinheit anzuordnen ist. Weiterhin ist die Wärmeabgabeeinheit einfach von außen zugänglich, beispielsweise im Fall einer Reparatur.The Heat dissipation unit, however, is outside the nacelle arranged on the surface, whereby the waste heat can be discharged directly to the ambient air, but the ambient air or the ambient air flow does not have to enter the nacelle. Consequently the gondola can be prepared as before, in which case only to arrange on the surface of the heat dissipation unit is. Furthermore, the heat dissipation unit is easy from the outside accessible, for example in the case of a repair.
Zur Erhöhung der Leistungsdichte des Generators ist der Einsatz einer Flüssigkeits-Zwangskühlung des Generators vorgesehen. Dazu ist zwischen Wärmeaufnahmeeinheit und Wärmeabgabeeinheit ein Kühlkreislauf ausgebildet, wobei als Transfermedium für die zu transportierende Abwärme eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, vorgesehen ist. Es können aber auch andere fluide Transfermedien vorgesehen sein.To increase the power density of Ge nerators the use of a liquid forced cooling of the generator is provided. For this purpose, a cooling circuit is formed between the heat-absorbing unit and the heat-dissipating unit, wherein a liquid, in particular water, is provided as the transfer medium for the waste heat to be transported. However, other fluid transfer media may also be provided.
Die im und/oder am Stator des Generators erzeugte Verlustwärme wird somit mittels der Flüssigkeitskühlung an die Wärmeaufnahmeeinheit und anschließend an die Wärmeabgabeeinheit übertragen.The generated in and / or on the stator of the generator heat loss is thus by means of liquid cooling on the heat receiving unit and then to the Transfer heat dissipation unit.
Die Wärmeabgabeeinheit ist außerhalb an der Oberfläche der Gondel angeordnet und mit einem Kühlluftstrom beaufschlagbar. Somit ist die Wärmeabgabeeinheit vorzugsweise als Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher ausgebildet. Durch Nutzung eines derartigen Flüssigkeits-Luft-Wärmetauschers ist ein nützlicher Effekt erzielbar. Je höher die Windgeschwindigkeit ist, desto höher ist die Kühlleistung des Flüssigkeits-Luft-Wärmetauschers. Bei einer hohen Generatorleistung (hohe Windgeschwindigkeit) steht eine hohe Kühlleistung zur Verfügung. Bei niedriger Generatorleistung dagegen (niedrige Windgeschwindigkeit) steht eine niedrige Kühlleistung zur Verfügung. Somit ist die Kühlleistung immer entsprechend an die Generatorleistung angepasst. Ferner kann es durch die Verwendung eines Flüssigkeits-Luft-Wärmetauschers nicht zu einer unerwünschten Luftfeuchtigkeitskondensation in der Gondel kommen, da der Wärmetauscher außerhalb und nicht innerhalb der Gondel angeordnet ist.The Heat dissipation unit is outside on the surface arranged the gondola and acted upon by a cooling air flow. Thus, the heat-dissipating unit is preferably a liquid-air heat exchanger educated. By using such a liquid-air heat exchanger a useful effect is achievable. The higher the wind speed is, the higher the cooling capacity the liquid-air heat exchanger. At a high generator power (high wind speed) is high Cooling capacity available. At low generator power on the other hand (low wind speed) there is a low cooling capacity to disposal. Thus, the cooling performance is always appropriate adapted to the generator power. Further, it may be due to use a liquid-to-air heat exchanger not to an undesirable humidity condensation in the Gondola come as the heat exchanger outside and not located inside the nacelle.
Vorzugsweise sind im Bereich der Wärmeabgabeeinheit, d. h. des Flüssigkeits-Luft-Wärmetauschers, ein oder mehrere Luftleitkörper angeordnet, wobei mittels dieser Luftleitkörper der Kühlluftstrom gezielt auf die Wärmeabgabeeinheit leitbar ist. Somit wird eine effektive Nutzung bzw. eine effektive Kühlung des Transfermediums gewährleistet.Preferably are in the range of the heat dissipation unit, i. H. the liquid-air heat exchanger, arranged one or more air guide body, by means of this air guide targeted the cooling air flow on the heat dissipation unit is conductive. Thus, a effective use or effective cooling of the transfer medium guaranteed.
Um eine direkte Entwärmung des Generators sicherzustellen, ist die Wärmeaufnahmeeinheit im oder am Stator angeordnet. Vorteilhafter Weise ist die Wärmeaufnahmeeinheit mittels flüssigkeitsdurchströmten Kühlkanälen, Kühlrohren oder Kühlschlangen ausgebildet.Around to ensure a direct heat dissipation of the generator the heat receiving unit is arranged in or on the stator. Advantageously, the heat absorption unit by means of liquid-flowed cooling channels, Cooling tubes or cooling coils formed.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind flüssigkeitsdurchströmte Kühlrohre in einem Eisen-Blechpaket oder in Wick lungsnuten des Stators angeordnet. In einer weiteren Ausgestaltung ist die Wärmeaufnahmeeinheit mittels eines flüssigkeitsdurchströmten Kühlmantels an einer Außenseite des Stators ausgebildet. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Stator bzw. der Generator ein Gehäuse aufweisen, wobei die Wärmeaufnahmeeinheit in Form von Kühlrohren oder Kühlkanälen im oder am Gehäuse angeordnet ist.In an embodiment of the invention are liquid flowed through Cooling tubes in an iron-laminated core or in Wick lungsnuten arranged of the stator. In a further embodiment, the heat absorption unit by means of a liquid-flowed cooling jacket formed on an outer side of the stator. In another Embodiment of the invention, the stator or the generator, a housing have, wherein the heat receiving unit in the form of cooling tubes or cooling channels arranged in or on the housing is.
Wärmeaufnahmeeinheit und Wärmeabgabeeinheit sind mittels eines Leitungssystems miteinander verbunden, wobei das Leitungssystem Verbindungsrohre oder Verbindungsschläuche aufweist. Verbindungsschläuche bieten den Vorteil, dass diese flexibel ausgebildet sein können und somit einfach anzuordnen sind. Verbindungsrohre sind dagegen in der Herstellung günstig.Heat receiving unit and heat dissipation unit are by means of a piping system interconnected, the conduit system connecting pipes or connecting hoses. connecting hoses offer the advantage that they can be flexibly formed and thus easy to arrange. Connecting pipes are against it inexpensive in the production.
Mittels der Umwälzpumpe wird das Transfermedium zwischen Wärmeaufnahmeeinheit und Wärmeabgabeeinheit bewegt bzw. umgewälzt bzw. umgepumpt. Vorzugsweise ist die Umwälzpumpe direkt in die Wärmeabgabeeinheit integriert. Somit ist ein kompaktes Bauteil bereitgestellt, welches als Einheit an der Oberfläche der Gondel anordenbar ist.through the circulating pump becomes the transfer medium between the heat receiving unit and heat dissipation unit is moved or circulated. Preferably, the circulation pump is directly in the Heat dissipation unit integrated. Thus, a compact Component provided as a unit on the surface the gondola can be arranged.
Vorteilhafterweise ist die Umwälzpumpe steuer- bzw. regelbar ausgeführt, so dass die Kühlleistung über die Förderleistung der Umwälzpumpe geregelt werden kann. Als Führungsgröße für einen Steuerungs- bzw. Regelungskreis ist beispielsweise eine Statortemperatur, eine Außenlufttemperatur oder eine Windgeschwindigkeit verwendbar. Dadurch kann auch die thermische Wechselbelastung des Stators reduziert und so seine Lebensdauer erhöht werden.advantageously, if the circulation pump is designed to be controllable or controllable, so that the cooling capacity over the delivery rate the circulation pump can be controlled. As a reference for a control circuit, for example, a Stator temperature, an outside air temperature or a wind speed usable. As a result, the thermal cycling of the Stators reduced and so its life can be increased.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Verlust- bzw. Abwärme des Generators zum Erwärmen bzw. Heizen nutzbar. Ein Beheizen bestimmter Teil der Windkraftanlage, wie beispielsweise Getriebe, Lager oder Elektronik, kann unter Tieftemperaturbedingungen, wie beispielsweise im Winter, oder in kalten Gegenden, erforderlich bzw. vor teilhaft sein. Dabei sind insbesondere die Verbindungsrohre bzw. Verbindungsschläuche des Leitungssystems flexibel ausgestaltet, so dass die Verbindungsschläuche an kälteempfindlichen Bauteilen vorbeigeführt werden können.In a further advantageous embodiment of the invention is the Loss or waste heat of the generator for heating or heating usable. A heating certain part of the wind turbine, such as gearboxes, bearings or electronics, can operate under cryogenic conditions, such as in winter, or in cold areas, required or to be in good hands. In particular, the connecting pipes or Flexible connection hoses of the pipe system, so the connecting hoses are sensitive to cold Components can be passed.
Der Generator ist vorzugsweise als permanenterregte Synchronmaschine ausgebildet, wobei der Generator insbesondere als Scheibenläufergenerator mit einem scheibenförmigen Stator und einem scheibenförmigen Rotor ausgebildet ist. Der Generator kann aber auch als jede andere bekannte elektrische Maschine ausgebildet sein.Of the Generator is preferably as a permanent magnet synchronous machine formed, wherein the generator in particular as a pancake generator with a disc-shaped stator and a disc-shaped Rotor is formed. The generator can also do it as any other be formed known electrical machine.
Der scheibenförmige Stator und der scheibenförmige Rotor sind derart zueinander angeordnet, dass dadurch ein scheibenartiger Luftspalt zwischen Stator und Rotor ausgebildet wird. Der scheibenartige Aufbau der elektrischen Maschine unterscheidet sich dadurch von einem zylinderförmigen Aufbau einer elektrischen Maschine, dass zwar immer noch eine Rotationsbewegung durch die elektrische Maschine ausführbar ist, jedoch die magnetischen Felder über den Luftspalt keine radiale Ausrichtung zur Drehachse hin erfahren, sondern eine Ausrichtung parallel zur Drehachse der elektrischen Maschine. Die derart ausgebildete scheibenförmige elektrische Maschine ist vergleichbar mit einem Linearmotor, welcher auf eine Kreisbahn gezwungen ist.The disk-shaped stator and the disk-shaped rotor are arranged relative to one another in such a way that a disk-like air gap is thereby formed between the stator and the rotor. The disc-like structure of the electric machine differs from a cylindrical structure of an electric machine, that although still a rotational movement by the electric machine is executable, but the magnetic Fel the learn about the air gap no radial alignment with the axis of rotation, but an orientation parallel to the axis of rotation of the electric machine. The disk-shaped electric machine designed in this way is comparable to a linear motor which is forced onto a circular path.
Der scheibenförmige Stator ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass auf einer Scheibe oder einem Ring einzelne Statorsegmente angeordnet sind. Jedes Statorsegment weist dabei Wicklungen auf, wobei insbesondere zur Ausbildung des scheibenartigen Stators ein für einen Linearmotor verwendbares Primärteil verwendet wird. Dadurch kann ein scheibenförmiger Stator einfach hergestellt werden, in dem einfach Primärteile für Linearmotoren als Module zur Ausbildung des scheibenförmigen Stators genutzt werden.Of the Disc-shaped stator is preferably formed so that arranged on a disc or a ring individual stator segments are. Each stator segment has windings, in particular for forming the disc-like stator for a Linear motor usable primary part is used. This can a disk-shaped stator can be easily made, in the simple primary parts for linear motors as Module used to form the disc-shaped stator become.
Der scheibenförmige Rotor weist beispielsweise Permanentmagnet auf, welche gegenüberliegend der Statorsegmente angeord net sind. Weist der Rotor anstelle der Permanentmagnete lediglich Mittel zur Führung eines magnetischen Feldes auf, wobei dieses Mittel eine Zahnstruktur aufweist, so ist auch diese Zahnstruktur derart auf dem Rotor positioniert, dass die Zahnstruktur dem Teil des Stators gegenüberliegt, welches zur Ausbildung der elektromagnetischen Felder vorgesehen ist. Weist der Rotor keine aktiven Mittel zur Erzeugung magnetischer Felder auf, so können im Stator zwei Mittel, beispielsweise Wicklung und Permanentmagnete, zur Erzeugung magnetischer Felder angeordnet sein.Of the Disk-shaped rotor has, for example, permanent magnet on, which opposite the stator segments angeord net are. Does the rotor instead of the permanent magnets only means for Guiding a magnetic field, said means has a tooth structure, so this tooth structure is so positioned on the rotor, that the tooth structure is the part of the stator opposite, which is used to form the electromagnetic Fields is provided. Does the rotor no active means for Generation of magnetic fields, so in the stator two means, for example winding and permanent magnets, for generating magnetic Fields be arranged.
Die scheibenförmige Bauweise ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau. Des Weiteren ermöglicht die Verwendung von Primärteilen von Linearmotoren einen flexiblen und modularen Aufbau der elektrischen Maschine. Dies gelingt insbesondere deswegen, weil derartige Primärteile elektrischer Linearmotoren zur Einzelmontage bzw. zum Einzelanschluss vorgesehen sind.The Disc-shaped design allows a special compact construction. Furthermore, the use allows of primary parts of linear motors a flexible and modular construction of the electrical machine. This succeeds in particular because of such primary parts of electric linear motors are intended for single or single connection.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb der beschriebenen Windkraftanlage mit einem in einer Gondel angeordneten Generator und einer Rotornabe, wobei die Rotornabe zumindest ein Rotorblatt aufweist, und einem Wärmetauschersystem weist die folgenden Verfahrensschritte auf:
- a) Aufnahme der Abwärme des Generators mittels eines fluiden Transfermediums von einer Wärmeaufnahmeeinheit, welche innerhalb der Gondel im und/oder am Generator angeordnet ist,
- b) Übertragung der Abwärme mittels des fluiden Transfermediums über ein Leitungssystem von der Wärmeaufnahmeeinheit an eine Wärmeabgabeeinheit, welche außerhalb der Gondel an deren Oberfläche angeordnet ist,
- c) Abgabe der Abwärme von der Wärmeabgabeeinheit an einen Kühlluftstrom, wobei das Transfermedium dadurch abgekühlt wird und
- d) Umwälzen bzw. Umpumpen des Transfermediums zwischen Wärmeaufnahmeeinheit und Wärmeabgabeeinheit mittels einer Umwälzpumpe.
- a) receiving the waste heat of the generator by means of a fluid transfer medium from a heat absorption unit, which is arranged inside the nacelle in and / or on the generator,
- b) transfer of the waste heat by means of the fluid transfer medium via a line system from the heat receiving unit to a heat dissipation unit, which is arranged outside the nacelle on the surface thereof,
- c) discharging the waste heat from the heat dissipation unit to a cooling air flow, wherein the transfer medium is thereby cooled and
- d) circulating or pumping the transfer medium between the heat-absorbing unit and the heat-dissipating unit by means of a circulating pump.
Das erfindungsgemäße Verfahren beschreibt eine Flüssigkeits-Zwangskühlung des Generators. Dabei wird die durch den Stromfluss im Stator des Generators erzeugte Verlustwärme über einen Flüssigkeitskühlkreislauf abgeführt.The inventive method describes a forced liquid cooling of the generator. It is characterized by the current flow in the stator of the Generators generated heat loss through a liquid cooling circuit dissipated.
Vorzugsweise ist das fluide Transfermedium Wasser, wobei auch alle weiteren Medien, welche zum Kühlen geeignet sind, verwendet werden können.Preferably is the fluid transfer medium water, whereby all other media, which are suitable for cooling, can be used.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Kühlluftstrom mittels ein oder mehrerer Luftleitkörper gezielt auf die Wärmeabgabeeinheit, d. h. den Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher, geleitet. Die Luftleitkörper sind dabei im Bereich der Wärmeabgabeeinheit angeordnet, wobei vorteilhafterweise mehrere einzelne Luftleitkörper ringförmig um die Gondel herum an deren Oberfläche angeordnet sind. Dabei sind die Luftleitkörper entsprechend der Anordnung der Wärmetauscher angeordnet, d. h. jedem Wärmetauscher ist zumindest ein Luftleitkörper zugeordnet.In a further embodiment of the invention Method is the cooling air flow by means of one or more Air guide targeted to the heat output unit, d. H. the liquid-air heat exchanger, passed. The air guide bodies are in the region of the heat dissipation unit arranged, advantageously several individual air guide ring around the nacelle around the surface are arranged. The air guide bodies are corresponding arranged the arrangement of the heat exchanger, d. H. each Heat exchanger is at least one air guide body assigned.
Mittels der erfindungsgemäßen Windkraftanlage sowie des entsprechenden Verfahrens zum Betrieb der Windkraftanlage wird die Leistungsdichte des Generators im Bemessungspunkt (S1-Betrieb) durch den Einsatz eines Wärmetauscherssystems mindest um 50% gegenüber einer selbstgekühlten oder luftzwangsgekühlten elektrischen Maschine erhöht. Im Vergleich zu selbstgekühlten oder luftzwangsgekühlten Generatoren kann, bei gleichem Generatorbauvolumen und/oder -gewicht, entweder mehr elektrische Leistung im Generator umgesetzt oder die Temperatur des Generators verringert werden.through the wind turbine according to the invention and the corresponding method for operation of the wind turbine is the Power density of the generator at the rated point (S1 operation) by the use of a heat exchanger system by at least 50% compared to a self-cooled or air-cooled increased electrical machine. Compared to self-cooled or forced air cooled generators can, with the same generator construction volume and / or weight, either more electric power in the generator implemented or the temperature of the generator can be reduced.
Bei gegebenem Gondelgewicht und/oder gegebener Gondelgeometrie kann ein Generator der erfindungsgemäßen Windkraftanlage mit Wärmetauschersystem aufgrund seiner höheren Leistungs dichte mehr Leistung abgeben. Die abgebbare elektrische Leistung ist in der Regel durch die im Stator verwendeten Isolationsmaterialen aufgrund der schädigenden thermischen Belastung (im Wesentlichen ohmsche Verluste) begrenzt. Die spezifische thermische Belastung (ertragbare Verlustleistung bzw. Temperatur) im Stator ist bei einer elektrischen Maschine mit Flüssigkeits-Zwangskühlung höher als bei einer elektrischen Maschine ohne Flüssigkeits-Zwangskühlung.at given nacelle weight and / or given gondola geometry a generator of the wind turbine according to the invention with heat exchanger system due to its higher Power density more power. The deliverable electrical Performance is usually due to the insulation materials used in the stator due to the damaging thermal load (essentially ohmic Losses). The specific thermal load (sustainable Power loss or temperature) in the stator is at an electrical Machine with forced liquid cooling higher as in an electric machine without liquid forced cooling.
Ferner ist die Lebensdauer und Zuverlässigkeit eines Windkraftgenerators in einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage durch das Wärmetauschersystem aufgrund der geringeren thermischen Belastung der verwendeten Isolationsmaterialien überproportional erhöht (überproportional langsame Alterung). Aufgrund der hohen Anforderungen an die Verfügbarkeit einer Windkraftanlage über einen Zeitraum von mindestens 20 Jahren kann dies einen markanten wirtschaftlichen Vorteil bringen.Furthermore, the life and reliability of a wind power generator in a erfindungsge mäß wind turbine by the heat exchanger system due to the lower thermal load of the insulation materials used disproportionately increased (disproportionately slow aging). Due to the high demands on the availability of a wind turbine over a period of at least 20 years, this can bring a significant economic advantage.
In der nachfolgenden Beschreibung werden weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei sind in einzelnen Varianten beschriebene Merkmale und Zusammenhänge grundsätzlich auf alle Ausführungsbeispiele übertragbar. In den Zeichnungen zeigen:In The following description describes further features and details of the invention in conjunction with the accompanying drawings of exemplary embodiments explained in more detail. there are features and relationships described in individual variants basically transferable to all embodiments. In the drawings show:
FIG einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage.FIG a section of a wind turbine according to the invention.
Die
FIG zeigt einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen
Windkraftanlage
Die
Rotornabe
Der
Generator
Außerhalb
der Gondel
Wärmeaufnahmeeinheit
Weiterhin
sind die Luftleitkörper
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8130 | Withdrawal |