(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
風が最初に入射する第１の風力装置（１、４、７）と、前記風の方向において前記第１の風力装置の後ろにある第２の風力装置（２、５、８）の、少なくとも２つの風力装置（１〜９）を含むウィンドパーク（１０）を運営する方法であって、
前記第１の風力装置（１、４、７）の回転速度および電力の少なくとも何れか一方が、前記第２の装置（２、５、８）がより高い風速でも風を受けるように、その最大可能値以下に設定され、
少なくとも１つの風力装置（１〜９）の回転速度が、風向および風強度ならびに時刻の少なくとも何れか一つに応じて、所定のイミッション場所で所定の騒音レベル（Ａ）を超えないように設定される、
ことを特徴とするウィンドパークを運営する方法。
【請求項２】
前記騒音レベルが前記イミッション場所（Ａ）で測定され、かつ測定値が、それによって前記ウィンドパーク（１０）の風力装置（１〜９）が制御されるデータ処理装置（１１）によって処理されることを特徴とする請求項１記載のウィンドパーク（１０）を運営する方法。
【請求項３】
個別の風力装置（１〜９）の回転速度の減少とともに、ウィンドパーク（１０）の全電力が最高２５％減少されることを特徴とする前記請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記イミッション場所（Ａ）から前記ウィンドパーク（１０）の方向の風の場合、イミッション場所（Ａ）に最も近い風力装置（１、４、７）がその電力出力および回転速度の何れか一方に関して減少されることを特徴とする前記請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記風力装置（１〜９）が、回転速度可変風力装置であることを特徴とする前記請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記第１の風力装置（１、４、７）が前記風の方向において前記第２の風力装置（２、５、８）の前に置かれ、かつ前記第１の風力装置（１、４、７）が、前記第２の風力装置（２、５、８）よりも低い回転速度および低い電力レベルの何れか一方を発生することを特徴とする前記請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
ウィンドパークが、イミッション場所に対して異なる距離に配置される複数の風力装置（１〜９）を有し、
イミッション場所（Ａ）から最も遠く離れている風力装置（３、６、９）の回転速度が、前記イミッション場所（Ａ）に最も近い装置（１、４、７）の回転速度よりも高い、及び、
前記イミッション場所（Ａ）から最も遠く離れている前記風力装置（３、６、９）の発生電力が、前記イミッション場所（Ａ）に最も近い前記風力装置（１、４、７）によって発生された電力よりも大きい、
の少なくとも何れか一方であることを特徴とする前記請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
風が最初に入射する第１の風力装置（１、４、７）と、前記風の方向において前記第１の風力装置の後ろにある第２の風力装置（２、５、８）の、少なくとも２つの風力装置（１〜９）を含むウィンドパーク（１０）であって、
前記ウィンドパーク（１０）の風力装置（１〜９）はピッチ調整可能なロータブレードを有しており、
前記風力装置の少なくとも一部が、前記請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法に従って制御されることを特徴とするウィンドパーク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ウィンドパーク、及びかかるウィンドパークを運営する方法に関する。
（従来技術）
ウィンドパークの計画および実施では、予想される騒音放出のレベルが、承認および受け入れに関してますます重要な役割を演じている。この目的のために要求される騒音放出計算は、一般に風力装置の測定騒音出力レベル（ＬＷ）に基づいていて、最新のソフトウェアプログラムで実行される。騒音放出測定も、個別装置の騒音レベルあるいは全ウィンドパークの騒音レベルが所与のイミッション場所（ウィンドパーク内外）で確認できるようにますます頻繁に行われている。イミッション場所が個別の家屋、住宅団地等である場合、所定の騒音出力レベルは、法律の条項および計画作成方策に関する条項に従って、少なくとも所与の時間、例えば午後１０時〜午前６時にわたって遵守されねばならない。イミッション場所、例えば住宅団地の騒音出力レベルが昼の間に全限界を超えて上昇することも許可されない。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
１つあるいはそれ以上のイミッション場所の必要とされる騒音出力レベルを遵守する際の関心は、ウィンドパークで最大エネルギー産出量を得るウィンドパークの運営者の一部に対する関心と競合している。疑いもなく、夜にウィンドパークの全風力を遮断することによって、騒音限界値の遵守は満たされるが、全ウィンドパークの運営はしたがって非常に効果がない。
日本国特許公報第５５ ０５４６７８号は、風速が所与の値を超える場合、保護ハウジングの中に引っ込めることができる風車を開示している。これは、急に停止する風車の部品による雑音および損傷を避けることを目的としている。
英国特許公報第２ ３０８ ８６７ Ａ号は、風に対する形状および／または相対角が、一定回転速度を得るために風向および風速に応じて制御される風力装置を開示している。風雑音は、減少された回転速度によっても減少されるべきである。
【０００３】
（発明の開示）
したがって、本発明の目的は、１つあるいはそれ以上のイミッション場所の騒音出力限界値を遵守するにもかかわらず、それぞれの時刻、風向および風強度に従ってウィンドパークのエネルギー産出量を最大にすることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この目的は、請求項１記載の方法および請求項８記載のウィンドパークによって達成される。有利な展開は従属請求項に記載されている。
請求項１記載の方法は、風が最初に入射する第１の風力装置と、前記風の方向において前記第１の風力装置の後ろにある第２の風力装置の、少なくとも２つの風力装置を含むウィンドパークを運営する方法であって、前記第１の風力装置の回転速度および電力の少なくとも何れか一方が、前記第２の装置がより高い風速でも風を受けるように、その最大可能値以下に設定され、少なくとも１つの風力装置の回転速度が、風向および風強度ならびに時刻の少なくとも何れか一つに応じて、所定のイミッション場所で所定の騒音レベルを超えないように設定される、ことを特徴としたものである。
また、請求項８記載のウィンドパークは、風が最初に入射する第１の風力装置と、前記風の方向において前記第１の風力装置の後ろにある第２の風力装置の、少なくとも２つの風力装置を含むウィンドパークであって、前記ウィンドパークの風力装置はピッチ調整可能なロータブレードを有しており、前記風力装置の少なくとも一部が、請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法に従って制御されることを特徴としたものである。
【０００５】
本発明は、風力装置の騒音放出がいろいろなパラメータおよびカテゴリーによって決まるという現実化に基づいている。大まかな言い方で考察される場合、騒音発生は２つのカテゴリーに細分割できる。一方のカテゴリーは、音関連性、すなわち風力装置の機械部（駆動部）による騒音の発生である。これは、いわゆる機械騒音とも認定される。他方のカテゴリー、回転ブレードによる空力騒音によって引き起こされる風力騒音の広帯域騒音および他の広帯域機械雑音、例えばファン雑音である。
【０００６】
いわゆる機械騒音は、例えば発電機および／または伝動装置アセンブリのようないろいろの機械的部品から生じ得る。騒音は、例えば装置の構造によって伝動され、その表面から発される。この騒音は、一般に音に関する特性のものである、すなわち騒音放出は所与の周波数に関連し得る。騒音源は、適当な対策（例えば、固形物中伝達される騒音に関するデカッピリング）をとることができるように決定できる。
【０００７】
しかしながら、風力装置の騒音出力レベルは、ロータブレードの気流で発生される空力雑音によって実質的に決定される。騒音発生は、おおよそ第５の電力でブレード先端速度に関連しているので、増加された回転速度は常に、増加レベルの騒音放出も伴う。この雑音は広帯域周波数スペクトルを包含する。４０ｍのロータ直径の場合、毎分ロータ回転数当たり１ｄＢ（Ａ）だけの騒音出力レベルの変化が確認された。３ｄＢ（Ａ）だけの騒音出力の減少が常に（音響学的に可聴的言い方で）この値の半分に相当することにその点で注目すべきである。
【０００８】
風力装置の回転速度に対する騒音出力レベル（デシベル単位）の依存性は図１に示されている。これはエナコンからの型式Ｅ‐６６の風力装置を含む。毎分２２の回転数の回転速度のこの型式の風力装置の場合、放出騒音は約１０４ｄＢ〜１０５ｄＢであるのに対して、毎分２０回転数の回転速度で、騒音出力レベルは常に約１０１ｄＢに低下することにこの点で注目する。
【０００９】
騒音限界値の遵守に関する法律の条項は、それぞれの場所（居住地域、種々雑多の地域、あるいは工業地域）および時刻による所与の値を必要とする。一般的な言い方では、昼の間よりも著しく低い値は、例えば午後１０時〜午前６時にわたって遵守されるべきである。
【００１０】
したがって、風力装置のシステム効率のレベルが減少される、すなわち所望の発電機出力がより低い回転速度（異なる回転速度出力特性）で実現されるか、あるいはこれが十分でない場合、回転速度およびしたがって間接的に発電機出力も減少されるかのいずれかが提案される。両方の可能なオプションは、夜の間あるいは他の決定的な時に電子制御によって使用できる。
【００１１】
本発明による柔軟な制御とともに調整可能な回転速度出力特性（例えば、エナコンからの型式Ｅ‐１２、Ｅ‐３０、Ｅ‐４０、Ｅ‐５８およびＥ‐６６）を有する可変回転速度を必要とする伝動装置がない風力装置は、制限された最大回転速度の時刻、したがってより低い騒音出力レベルに応じて風力装置を作動させる可能性がある。
【００１２】
複数の列で組み立てられる複数の風力装置のグループを有するウィンドパークでは、所与の風向条件の下で風は、第１列の風力装置に当たる。この装置は、運動のエネルギーを風からとり、風速はしたがって減少される。第１列の後ろに配置された第２列の装置（風向の見地から静止している）は、したがって、第１列よりも低い風速を受ける。次の列（等）は、さらに低い風速を受ける。可変回転速度を必要とする装置の場合、ロータ回転速度も、風速の大きさに従って作用し、それに結合され、発生された電気出力は第１列の後ろに置かれたこれらの装置に関してより低い風の強度で低下する。したがって、ウィンドパークの装置の組み立ての方法は、既に個別の装置の騒音出力レベルの徐々の変化をもたらす。
【００１３】
いまウィンドパークの外側の１つあるいはそれ以上のイミッション場所の最大騒音レベルを遵守することに関する法律の条項が、ウィンドパークの個別の装置を制御するために本発明に従って遵守されねばならない場合、これらの装置は、イミッション場所で生じる全騒音が非常低いので所定の限界値が遵守されるように作動されることが提案される。
【００１４】
（発明を実施するための最良の形態）
図２は、３つの風力装置が３つのそれぞれの列の各々に配置されるウィンドパークの例を示している。孤立している家屋がイミッション場所Ａに置かれ、風が家屋の方向からウィンドパーク、すなわちイミッション場所Ｂに当たると仮定すべきである。前記の理由のために、第１列の装置（番号１、４および７）のための風速は、風がより低い風速で次の列の装置に当たっている間、その最大である。より高い風速により、本発明による制御がない場合、第１列の装置の回転速度は、第２列の装置の回転速度よりも高い。既に前述された考察によって、第１列の装置は、イミッション場所Ａに最も近い装置であるために、これの重要性は、第１の列の風力装置がイミッション場所に関してさらに深刻である最高騒音レベルを発生するということである。
【００１５】
図２から解かるように、風力装置１〜９を有するウィンドパーク１０は、データ処理装置（例えば、コンピュータ）１１によって制御される。このデータ処理装置は、とりわけイミッション場所Ａで測定されるかあるいは前の測定によってそこに生じると仮定され得る風向、風速、時刻および騒音レベルに関する値を処理する。風速あるいは風向に関する値は風力装置の適当な測定装置でも確認できる。ウィンドパークの全風力装置（あるいはその一部）の全制御は、データ処理装置によって可能であり、イミッション場所Ａの時刻、風向、風速および／または騒音出力レベルに関するデータのそれぞれの確認に応じて、データ処理装置は、その回転速度が減少されるかあるいは制御されるべき装置が異なる回転速度‐出力特性で作動されるように風力装置１〜９の制御装置を制御する。風力装置の回転速度の減少は、出力もそれに応じて減少されることを意味し得る。同時にロータブレードのピッチ調整（これは型式Ｅ‐４０の風力装置に関して公知である）によって、異なる回転速度出力特性を有する風力装置も作動できるために、確かに風力装置の出力は、減少された回転速度で同一のままであることが可能である。
【００１６】
本発明によるウィンドパーク制御の場合、第１列の装置は、家屋Ａの距離は最も近く、したがってこれらの装置は騒音放出のレベルに最大の寄与を行うために、その電力出力および／または回転速度に関して極度に減少される。第２列の装置（番号２、５および８）は、それによってより高い風速を受け取り、したがってより高い電力レベルを発生する。本発明による調整がない場合、風の方向の風装置の電力レベルあるいは騒音出力レベルは低下する。本発明の風力装置による制御（調整）がある場合、それによって第１列の装置が削減される電力量は次の列の装置によって埋め合わせ得るために、自然分布は、この点で述べるのに値する電気エネルギー（ｋＷｈ）を失わないでより大きいあるいはより小さい範囲まで反映される。
【００１７】
これは、必要とされる計算の例によってより詳細に説明されている。これは、図２に示され、型式Ｅ‐４０（エナコン）の９つの風力装置、１２ｍ／ｓｅｃの列１（装置１、４および７）の風速、各場合３００ｍの列間の間隔、および４００ｍのイミッション場所Ａからの装置２の距離を有するシナリオに基づくと仮定される。標準動作モードの場合、これは、電力出力および騒音出力レベルの分布を示す。
0003990152.tif 000002
【００１８】
この場合、イミッション場所Ａで生じる騒音レベルは約４２ｄＢ（Ａ）である。イミッション場所Ａの４０ｄＢ（Ａ）の騒音レベルが夜間期間中遵守されねばならない場合、下記のオプションがある。
【００１９】
可変速度で作動されない装置の場合、例えばイミッション場所Ａ（装置番号２）に最も近い装置は停止されねばならない。これは、特にこの装置で発生された電力出力の損失を生じる。
【００２０】
型式Ｅ‐４０の可変速度で作動されるべきである装置（これらの装置は、異なる回転速度‐出力特性でも作動できる）および本発明によるウィンドパーク制御の場合、ウィンドパークの全列１は、回転速度（および多分出力も）に関して減少できるのと同時に対応する方法で他の２列は、そのとき生じるより高い風速によって増加された電力のレベルで作動される。しかしながら、第２列および第３列の装置で結果としても増加される騒音出力のレベルは、装置の距離によってイミッション場所Ａの騒音レベルに関連する量の一因になる。したがって、この場合、例えば、この値は下記の通りになる。
0003990152.tif 000003
【００２１】
したがって、装置を停止しない場合、イミッション場所Ａで約４０ｄＢ（Ａ）の騒音レベルがある。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によるウィンドパーク運営方法の特別な長所は、遵守されるのがきつい（あるいは困難である）騒音放出レベルを有するウィンドパークを計画する場合、騒音限界値は本来夜に遵守されねばならないだけであるのでパークプラニングは、むしろより十分であり得るということである。いくつかの状況の下で、利用可能なウィンドパーク地域はより上手に利用されるために、これも、ウィンドパークプロジェクトの経済にプラスの影響を及ぼし得る１つの装置を（他の方法で可能であるよりも）多く組み立てをできるようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】  風力装置の回転速度に対する騒音出力レベル（デシベル単位）の依存性を示す図である。
【図２】  ３つの風力装置が３つのそれぞれの列の各々に配置されるウィンドパークの例を示す図である。
【符号の説明】
１〜９…風力装置、１０…ウィンドパーク、１１…データ処理装置。
【図１】
0003990152.tif 000004
【図２】
0003990152.tif 000005