(57)【要約】本発明は、発電機とロータブレードを持つロータとを有する風力エネルギープラント（１００）を設計する方法に関し、提案された設置場所について、設計される風力エネルギープラント（１００）のサイズ、より詳細には、ロータの直径および軸の高さを決定するステップと、最大負荷側から風力エネルギープラント（１００）に５０年の突風を当てたときに生じる最大負荷よりも最大負荷が低減されるように風力エネルギープラント（１００）を設計するステップと、を備えている。【選択図】図３
2017534803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機とロータブレードを持つロータとを備えた風力エネルギープラント（１００）の設計方法であって、
−提案された建設場所に合わせて、設計される前記風力エネルギープラント（１００）のサイズ、より具体的には、ロータ直径および軸高さを決定するステップと、
−５０年の突風が最大負荷側から風力エネルギープラント（１００）に当たった場合に生じる最大負荷よりも低い、減少した最大負荷に合わせて風力エネルギープラント（１００）を設計するステップと、
を備えている風力エネルギープラントの設計方法。
【請求項２】
前記減少した最大負荷は、５０年の突風が最大負荷に至らない方向から前記風力エネルギープラント（１００）に当たった際に生じた、より具体的には、５０年の突風が前記風力エネルギープラント（１００）に最小限の負荷をもたらす方向から前記風力エネルギープラント（１００）に当たった際に生じた負荷である、ことを特徴とする、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記減少した最大負荷は、５０年の突風が前面から前記風力エネルギープラント（１００）に当たった際に生じた、より具体的には、前記ロータが変位可能なロータブレードを有し前記ロータブレードが羽状の位置にある際に生じた負荷である、ことを特徴とする、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記減少した最大負荷は、前記５０年の突風が前面、より具体的には前面から±２０°の領域から、セクタから前記風力エネルギープラント（１００）に当たる際に生じる負荷である、ことを特徴とする、
前記請求項のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
以下のリストからの構成要素のうちの少なくとも１つが、前記減少した最大負荷に合わせて設計され、リストは、以下の構成要素を含む、ことを特徴とする、
−前記発電機を受けるためのナセル（２）
−前記ナセル（２）を支持するタワー
−前記タワーを支持するタワー基礎、および
−ロータブレード。
前記請求項のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
風力エネルギープラント（１００）を運転するための方法であって、
−運転中に風力エネルギープラント（１００）を風に対して整列させるために方位角調整と、
−これらの風力エネルギーを風速に合わせるために調整可能なロータブレードと、
を備え、
５０年の突風を排除することができない、あるいは、より具体的には可能性が高い場合には、風力エネルギープラント（１００）は、主な風向きから来る５０年の突風が、最大負荷の減少にのみつながるように、その方位角の位置で風に対して整列する、
風力エネルギープラント（１００）の運転方法。
【請求項７】
前記ロータブレードが羽状の位置にあり、および／または前記発電機が電力を発生していない場合、および／または電力が電力供給ネットワーク（120）に供給されていない場合でも、前記風力エネルギープラント（１００）は、より具体的には嵐の場合に、その方位角の位置において風に対して整列され、それを追跡する、ことを特徴とする、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記風力エネルギープラント（１００）は、より具体的には嵐の場合に、その方位角の位置において風に対して整列され、それを追跡するとともに、電気供給ネットワーク（１２０）および／または発電機から引き出される電力がない、あるいは十分でない場合には、これに必要な電力はエネルギー蓄積器によって供給される、ことを特徴とする、
請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記風力エネルギープラントにおける風向を検出するための少なくとも１つの測定手段が設けられており、前記風向を検出するための少なくとも１つの測定手段は、５０年の突風の発生を除外することができない、または特に可能性が高い場合にも運転される、ことを特徴とする、
請求項６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
前記風力エネルギープラント（１００）は、請求項１から５のいずれか１つに係る方法によって設計されている、ことを特徴とする、
請求項６から９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
前記風力エネルギープラント（１００）を風に対して整列させるために、少なくとも1つのさらなる風力エネルギープラント（１００）からの少なくとも１つの風向情報が使用され、風力発電所（１１２）において前記方法を使用する場合に、前記少なくとも１つのさらなる風力エネルギープラント（１００）は、同じ風力発電所（１１２）の風力エネルギープラント（１００）である、ことを特徴とする、
請求項６から１０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１２】
前記風力エネルギープラント（１００）は、嵐の発生時には、ロータブレードが６時の位置、および／または前記ロータがそのロータ回転軸を中心に自由に回転できるように、前記ロータに合わせて整列される、ことを特徴とする、
請求項６から１１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１３】
発電機とロータブレードを持つロータとを備えた風力エネルギープラント（１００）であって、
前記風力エネルギープラント（１００）は、請求項１から５のいずれか１つに係る方法によって設計され、および／または、請求項８から１２のいずれか１つに係る方法を用いて運転される、
風力エネルギープラント（１００）。
【請求項１４】
風向きを検出する少なくとも１つの測定手段が、電気エネルギー蓄積器によって動作される、および／または、少なくとも２つの測定手段が風向きを検出する風力エネルギープラントにそれぞれ設けられる、ことを特徴とする、
請求項１３に係る風力エネルギープラント（１００）。
【請求項１５】
請求項１３に係る少なくとも２つの風力エネルギープラント（１００）を備えた、
風力発電所（１１２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力エネルギープラントの設計方法およびこれに対応する風力エネルギープラントに関する。本発明は、さらに、風力エネルギープラントの運転に関する。本発明は、またいくつかの風力エネルギープラントを持つ風力発電所およびそのような１つの風力発電所の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力エネルギープラントは、一般に知られており、風力エネルギーから電流を生成する。風力エネルギープラントは、風力エネルギープラントの計画地域において経験上の風力の強さに応じて、公称出力と風地域の観点から非常に大まかに分類することができる。さらに、風力エネルギープラントは、いわゆる５０年突風に耐えるように設計されている。ここでの考えは、統計的に、風力エネルギープラントが機械的に危険にさらされたり破壊されたりする可能性がある５０年ごとに風の吹き荒れが発生することである。よって、風力エネルギープラントは、破壊されることなく、または顕著な損傷を受けることなく、そのような風の吹き荒れの１つに耐えることができなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
風力エネルギープラントを暴風雨被害から守るために、非常に高い風速が発生した際およびその発生前に、ロータブレードをいわゆる羽状の位置にするために、風力エネルギープラントをオフにすることが既に知られている。よって、風力エネルギープラントは、もはやこのような運転されていない状況にあり、これによって強風に耐えることができる。
【０００４】
これには、５０年の突風によって襲われる場合も含まれる。
嵐の状況、より具体的には５０年の突風が、風力エネルギープラントの部品に非常に強い力を発揮する可能性がある。このタイプの５０年の突風の高い風速に加えて、これは、予期しない突然発生する可能性があるという問題もある。５０年の突風は、風や僅かな風の場合には予期されないが、暴風雨の風速の場合には予期される。基本的に、５０年の突風が予期される場合でも、それがまもなく発生するかどうかは予見できない。
【０００５】
その結果、風力エネルギープラントは、それに対応して安定して、すなわち機械的に安定して設計されなければならない。このようなひずみに対して特に重大または敏感な部品は、ギアのない風力エネルギープラントが使用されるいずれの場合でも、風力エネルギープラントのタワー、ロータブレード、発電機、したがって空力ロータを含む部品を支持するための機械支持体、および風力エネルギープラントの基礎である。 
【０００６】
したがって、統計的に５０年に１回発生するこの１つの発生に対して風力エネルギープラントを設計しなければならないという点で、非常に高いコストが生じる。より具体的には、特に脆弱である可能性がある上述の構成要素は、それに応じて設計されなければならず、対応して高価であり得る。
【０００７】
したがって、ロータブレードに相応して耐性のある設計では、特定の材料の使用、したがって特定の重量を必要とすることが考慮されるべきである。このようなロータブレードの高い重量は、それに応じて、機械支持および／またはロータブレードの軸受けを介して考慮されるべきである。これらの要素は、同様に、より大きな寸法で作られなければならない。これは、他の要素にも当てはまり、最終的に、これらの重量をすべて引き受け、同時に、対応する風荷重を引き受ける必要がある。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、上述した問題の少なくとも１つに対処することである。より詳細には、５０年の突風を考慮に入れることによって生じる費用は削減されるべきである。これまでに知られている解決策に関して、少なくとも１つの代替解決策が提案されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、請求項１に係る方法が提案される。これによれば、少なくとも１つの発電機とロータブレードを持つ１つの空気力学的ロータとを有する風力エネルギープラントが設計される。最初に、設計されるべき風力エネルギープラントのサイズは、基本的に、提案された設置場所に対応して決定される。これは、特に、ロータの直径およびロータの軸高さをプリセットすることに関する。これは、ここでは、水平軸ロータ考案される。さらに、本発明は、基本的に、３つのロータブレードを持つロータに由来し、本発明の思想はこれに限定されない。ロータの直径は、ロータブレードが作動中に描く円に関連する。
【００１０】
このように第１の基礎データから決定された風力エネルギープラントは、現在、最大負荷、すなわち、最大負荷側から風力エネルギープラントに５０年の突風を当てた場合に生じる最大負荷よりも低い負荷に適用される負荷の低減のために設計されている。
【００１１】
ここでは、当初、風力エネルギープラントは５０年にわたる突風のために設計され、風力エネルギープラントは５０年の砂嵐に耐えなければならないが、それぞれの方向からの５０年間の激しい突風に耐えることは絶対に必要というわけではない、と認識されていた。
【００１２】
これはまた、５０年の突風の発生がほとんど予見できないが、そのような５０年の突風が現れる方向は多かれ少なかれ知られている、という考えに基づいている。すなわち、このような５０年の突風は、すでに存在する高風速に関連して発生する。そして、乱気流にもかかわらず風速が高い場合には、風速のおおよその方向、よって、５０年の突風が現れる可能性のあるおおよその方向は、多かれ少なかれ、すなわちその瞬間に来る風の方向からと知られている。
【００１３】
このようにして、風力エネルギープラントをあらゆる方向からの５０年の突風に耐えるために必要なものよりも弱く設計することが可能になる。
そのような低減された最大負荷の１つの設計は、５０年の突風が最大負荷側から風力エネルギープラントに当たらないことが少なくとも保証されれば、特に好都合である。
【００１４】
風力エネルギープラントは、好ましくは、最大負荷に至らない方向から風力エネルギープラントに５０年間の突風を当てた場合に生じる最大負荷の低減のために設計される。特に、５０年間の突風が最小の負荷につながる方向から風力エネルギープラントに当たるときに生じる最大負荷を低減するように設計することが有利である。
【００１５】
最大発生負荷の場合、これは、ロータブレードの位置に依存する。ロータブレードが非常に高い風速の場合の標準的な位置である羽状の位置にある場合、例として、風力エネルギープラントのナセルに横向きに現れる突風は、高く、おそらく最高負荷となる可能性がある。
【００１６】
低減された最小負荷は、好ましくは、特に、ロータブレードが羽状の位置にあるときに、風力エネルギープラントに正面から５０年の突風を当てたときに生じる負荷である。この突風は、ロータブレードの小さな領域に当たる。さらに、ロータブレードは、風または突風に面する前縁、その反対側に面する後縁と、を有しており、ロータブレードは、そのような整列、すなわち前縁から後縁にかけて、特に堅い。したがって、この場合のロータブレードは、この攻撃方向において、同時に高い安定性を有する僅かな攻撃領域しか提供しない。
【００１７】
しかし、ナセルは、前面よりも側面により多くの攻撃面を持つため、前面からの風力エネルギープラントナセルへの突風の出現は、突風が風力エネルギープラントのナセルに横向きに生じる場合よりも負荷が小さくなる。さらに、ナセルの設計は、主に、正面からの風に合わせて設計される。
【００１８】
したがって、風力エネルギープラントは、５０年の突風が羽状の位置におけるロータブレードを持つ風力エネルギープラントに正面から当たったときに発生する負荷に対応して設計される。このような状況のために設計が行われる場合、いずれか一方の方向から、またはいずれかの方向、特に側面から、突風が当たる場合よりも、弱い設計を採用することができる。これにより、さまざまな場所で節約につながる部品のより弱い設計が可能になる。材料を節約する基本的な可能性とは別に、風力エネルギープラントを設置するためのクレーンの輸送とサイズと持ち上げ能力にも適用されるようにすることも可能である。
【００１９】
低減された最大負荷は、好ましくは、風力エネルギープラントを前方から、より詳細には正面から±２０°の領域と呼ばれるセクタから、突風が風力エネルギープラントに当ったときに発生するものである。この場合、５０年の突風の場合にこのフロントセクタから発生した負荷に合わせて、風力エネルギープラントを設計することが提案されています。ここでは、減少した設計が可能であるが、同時に、正面からの突風が当たる可能性がある方向に対して一定の許容差が残される。風力エネルギープラントは、いずれの方向からの突風に対しても細く設計されているが、同時に、正確に１つの衝突方向に限定されるものではない。
【００２０】
このように細く設計された風力エネルギープラントは、そのように設計された地域からのみ風力エネルギープラントに５０年ぶりの突風が当たるように、後で運転されるべきである。正面から、特に±２０°のこの領域にわたってそのようなセクタを決定することによって、実際的な妥協が見出された。
【００２１】
風力エネルギー設備の設計は、好ましくは、リストからの部品の少なくとも１つを含む低減された最大負荷に関する。
−発電機を収容するためのナセル、
−ナセルを支えるタワー、
−タワーを支えるためのタワー基礎、および
−ロータブレード。
【００２２】
本発明によれば、請求項６に係る方法が提案される。これによれば、風力エネルギープラントの運転方法が提案されている。この方法は、当初、運転中に風力エネルギープラントを風に整列させるために、方位調整を備えた風力エネルギープラントを前提としている。さらに、風力エネルギープラントには、ロータブレードを風速に合わせ、適合可能な場所においてそれらを風で回転させるために、調節可能なロータブレードが取り付けられている。したがって、風力エネルギープラントのこの運転は、風力エネルギープラントのアラインメントであると理解され、風力エネルギープラントは、しばしばそれ以上の電流を生成しない。再び風の条件やその他の条件が許す限り、再び、風力エネルギープラントは、電流を発生させるように運転される。
【００２３】
この方法は、優勢な風の方向から来る５０年の突風が減少した最大負荷につながるように、嵐が発生して５０年の突風の発生を排除することができない場合、または特に５０年の突風の発生が予想される場合には、風力エネルギープラントをその方位角の位置に整列させることが提案されている。
【００２４】
したがって、風力エネルギープラントが運転中であるか運転中でないかにかかわらず、嵐の場合でも、風力エネルギープラントを優勢な風に向けて整列させることが提案されている。空力ロータが風力エネルギープラントをもはや回していなくても、特に、風力エネルギープラントが電流を発生していなくても、嵐の安全のためにもはや電力を生成しないため、それにもかかわらず、それは風に変わり、それに対応して風を追跡する。
【００２５】
風力エネルギープラントのこのような整列は、好ましくは、ロータブレードが羽状の位置にある間に、風中のその方位角位置で起こる。
風力エネルギープラントは、好ましくは、風中にその方位角位置と整列されており、特に嵐の場合に風を追跡しており、そのために必要な電力は、電力供給ネットワークおよび／または発電機から引き出される電力がないか、あるいは不十分である場合には、エネルギー蓄積器によって与えられる。したがって、これは、特に、風力エネルギープラントがもはや生産的運転モードにない状況に関連する。これには、それ自体の保護のために風力エネルギープラントが、もはや風速が高すぎるために作動しなくなる状況を含む。しかしながら、これはまた、ネットワーク保護の理由から、風力エネルギープラントがもはやネットワークに電力を供給せず、より具体的には、もはやネットワークに接続されていない状況を含む。これには、風力エネルギープラントがすでに完全に建設されているが、初期の運転はまだ行われていない状況も含まれる。
【００２６】
したがって、少なくとも５０年の突風を排除することができない嵐の状況では、それぞれの場合に、風力エネルギープラントを風に合わせることが提案されている。したがって、これはすべての状況において保証することができるので、必要に応じてエネルギーアキュムレータからのエネルギーによって、必要であれば、これを行うことが提案される。
【００２７】
一実施形態によれば、５０年の突風の発生を排除することはできず、より具体的には可能性が高い場合に、風向を検出するための少なくとも１つの測定装置が風力エネルギープラントに設けられ、風向を検出するための少なくとも１つの測定装置が嵐の発生時でされも動作することを特徴とする方法が提案されている。風力エネルギープラントがネットワークに電力を供給しない場合でも、風の方向が知られており、それによって５０年の突風が予期される方向も知られるように、風向を決定するための測定装置の定常運転が提案されている。測定装置は、好ましくは、ネットワーク障害が発生した場合にも動作することができるように、電気エネルギーアキュムレータを介して動作される。重大な暴風雨は、ネットワーク障害の原因ともなる可能性がある。
【００２８】
風向を検出するための冗長度測定装置として、別の測定装置を設けられていることが好ましい。従って、風力エネルギープラントは、測定装置の１つが故障した場合でも、風向を検出することができ、５０年の突風が好ましくない方向からプラントに当たらないように、風力エネルギープラントを整列させることができる。ここでは、少なくとも２つの測定装置が風向を検出するために設けられており、それらは互いに離れて配置され、同時にロータブレードによって常に覆われないように操作される。従って、少なくとも１つの測定装置は、常に風向を適切に検出することができる。
【００２９】
風力エネルギープラントを運転するために提案されたこれらの方法は、好ましくは、風力エネルギープラントを設計するための上記の方法の１つに従って設計された風力エネルギープラントに使用される。より有利なことに、これらの２つの方法は、互いに相互作用する。すなわち、風力エネルギープラントは、最初に記載されたように細長く設計され、次いで、その設計の基礎として使用される条件を観察する方法で運転される。しかし、このような設計がなくても、風力エネルギープラントを運転するための提案された方法は、負荷の低減をもたらす可能性がある。
【００３０】
１つの構成によれば、風力エネルギープラントを風に整列させるために、少なくとも別の風力エネルギープラントからの少なくとも１つの風向情報を用いることが提案されている。この提案は、特に、風力エネルギープラントの場合に有利であるが、互いに近接しているが１つの発電所に編成されておらず、よって特に共通のフィードインポイントを使用しない、いくつかの風力エネルギープラントにとっても有利である。特に、ここで重要な嵐の場合には、弱い層流風の場合と同様に、風の方向を測定することはあまり簡単ではないか、非常に正確ではない。よって、他の近隣の風力エネルギープラントまたは同じ風力発電所の風力エネルギープラントからのさらなる風向情報を使用することによって、情報状況を改善することができる。風向きの変化は、他の風力エネルギープラントからの別の風向情報を利用することにより、適用可能であれば、より迅速に認識することができる。したがって、必要に応じて、風向の局所的変化も風力発電所に存在する可能性がある。風向のこのような局所的な変動も考慮に入れることができ、風力エネルギープラントは、機会が生じたときに、それらの位置合わせに適合させることができる。
【００３１】
風向は、例えば、平均風向測定から形成されてもよい。しかし、風力発電所の風力エネルギープラントの多様な風向を評価することにより、風向きの局所的な変化が風力発電所に存在することが判明した場合、風向値を発電所の全体にわたって平均化することは適切ではない。これに代えて、検出された風向分布からの各場合の風向は、関連する風力エネルギープラントに使用することができる。他の可能性は、風に関連して互いに背後に立つ複数の風力エネルギープラントの風向きの値を使用することもできる。
【００３２】
好ましくは、嵐の場合、風力エネルギープラントは、ロータブレードが６時の位置にあり、および／または、ロータがロータ回転軸の周りを自由に回転できるように、ロータと整列されることが提案される。ロータブレードの１２時の位置が回避される場合、特に有利なことに、非常に高い負荷が回避され得ることが認識された。したがって、１２時の位置の場合、関連するロータブレードは可能な最大高さに達する。しかし、風速は高さとともに増加し、それによって、そうでなければ同一の比較パラメータとともに最大負荷を提供する。ロータブレードが６時の位置に回された場合、３ブレードの風力エネルギープラントの残りの２つのロータブレードの１０時および２時の位置は、依然として最高位置のままである。
【００３３】
しかしながら、負荷軽減は、ロータが１つの位置に固定されていないが、それを自由に回転させることができるという点でももたらされてもよい。ロータブレード上で特定の負荷が発生すると、ロータが少し回転しても、ロータブレードは、この負荷に少なくとも部分的に耐え得る。可能な限りロータブレードが６時の位置にくるように、風力エネルギープラントを案内し、それにもかかわらず、ロータの自由回転を可能にすることが、特に好ましい。これは、例として、ロータブレード、より詳細には６時の位置または実質的に６時の位置にある下部ロータブレードの対応する最小ピッチ調整によって可能となる。他の２つのロータブレードは、最小の負荷を予期できる位置にとどまることができる。いずれの場合も、ロータブレードの下部は、より少ない応力にさらされる。
【００３４】
６時の位置におけるロータブレードの低い負荷は、一方で風の速度が最低の高さにおいてより低いという事実に基づいている。しかし、タワースクリーン（tower screen）が負荷軽減につながるという事実にも基づいている。関連するブレードがタワーの風上側にあり、よってタワーの前における風向きから、タワースクリーンの風に対する影響も発生する。さらに、ブレードがタワーに接触する危険性は、特に、羽状の位置においてロータブレードを位置合わせによって、予想されない。
【００３５】
本発明によれば、発電機と、ロータブレードを持つロータとを有し、上述した設計方法に従って設計された請求項１３に係る風力エネルギープラントも提案されている。さらに、または代替として、風力エネルギープラントは、風力エネルギープラントを運転するための上記方法の１つに従って運転されることを特徴とする。より詳細には、この風力エネルギープラントは、上述したように、細長く、すなわち、最大負荷が低減されるように設計されており、より詳細には、対応して供給および実施された制御によって、設計の基礎となる条件を観察するように準備される。
【００３６】
本発明によるいくつかの風力エネルギープラントを有し、請求項１５に係る風力発電所も提案される。
本発明は、添付の図面を参照して実施例を参照してより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】風力エネルギープラントを概略的に示す斜視図。
【図２】風力発電所を示す概略図。
【図３】可能性のある風の当たる方向を示す概略図であって風力エネルギープラントナセルの平面図。
【図４】風のあたる方向に依存する可能性のある負荷変動を図式化した負荷曲線Ｂを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１は、タワー１０２およびナセル１０４を有する風力エネルギープラント１００を示す。ロータ１０６は、ナセル１０４に、３つのロータブレード１０８とスピナ１１０とが配置されている。ロータ１０６は、風によって回転動作するように作動され、それによってナセル１０４内の発電機を駆動する。
【００３９】
図２は、例として、同一または異なる３つの風力エネルギープラント１００を有する風力発電所１１２を示す。よって、３つの風力エネルギープラント１００は、風力発電所１１２の基本的に任意の数の風力エネルギープラントの代表である。風力エネルギープラント１００は、その電力、すなわち発電された電流を、発電所ネットワーク１１４を介して供給する。個々の風力エネルギープラント１００によってそれぞれ生成された電流または電力容量は合計され、次いで一般にＰＣＣとも呼ばれるフィードインポイント１１８において給電ネットワーク１２０に給電するために、大部分について、発電所において電圧を変換する変圧器１１６が提供される。図２は、当然のことながら制御システムが存在するが、例として制御システムを示さない風力発電所１１２の単純化された図を示すだけである。また、一例として、発電所ネットワーク１１４は、別の例示的な実施形態を引用するためだけに、風力エネルギープラント１００の出力部に変圧器が設けられた異なる構成であってもよい。
【００４０】
図３は、概略平面図における風力エネルギープラントを示しており、準備された輪郭で示されたナセル２とロータブレード４と、その上部領域に点線で示されたタワー６の輪郭とを示す。図１および図２に示すように、基本的に３つのロータブレードを備えた風力エネルギープラントから始まる。したがって、ここでは１２時の位置に示されているロータブレード４に加えて、図３では、すなわち４時位置および８時位置に見える、さらに２つのロータブレードがあるものとする。簡略化のために、これら２つのロータブレードは省略されている。図示されたロータブレードは、水平ロータ回転軸８の周りを回転可能な図示されたスピナ１０とともに配置されている。
【００４１】
さらに、ロータブレード４は、風に対する設定角度において点としてのみ示されており、ピッチ軸１２を中心として調整可能である。図３は、これまでのところ、ロータブレード４の羽状の位置を示している。従って、図３は、図の簡略化のために、ロータブレードの通常のねじりには入らない概略図である。したがって、ロータブレード４の図示された部分は、ロータブレード４全体を表す羽状の位置を示す。
【００４２】
図示されたナセル２は、さらに、ナセルが風に対して所望の位置に整列できるように、垂直方位軸１４の周りを移動可能である。
図３は、４つの方向、すなわち０°、９０°、１８０°および２７０°について、ここに描かれている４つの可能性のある風向Ｗを記号的に示している。もちろん、全ての中間的な方向も可能である。この図において、これらの風向Ｗは、整列したナセル２、よってロータ回転軸８のアライメントに関連する。ナセルに関する風向Ｗのこの相対的な整列もまた、以下で説明する図４の説明の基礎を形成する。
【００４３】
図３は、風向きが０°の場合における風力エネルギープラントとそのナセル２との好ましい配置を示している。この好ましい実施形態はまた、ロータブレード４の例を示しているように、羽状の位置にロータブレード４を有している。
【００４４】
引き込まれたさらに３つの風向、すなわち９０°、１８０°および２７０°は、よって望ましくないナセル２の風の方向または配置を表す。
特に、風向Ｗが９０°の場合、横方向の流れによって、ナセル２への大きな攻撃面が生成される。さらに、ここでの風は、ロータブレード４の圧力側１６に流れる。いずれの場合でも、図３は説明のためのみであり、風力エネルギープラントは、１つのロータブレードが６時の位置に、他の２つのロータブレードがそれぞれ１０時および２時の位置にあることが特に好ましい。
【００４５】
これにより、反対、すなわち２７０°の通過流が生じ、全体として、風力エネルギープラントの負荷がそれほど小さくないことを意味する。
したがって、図３は、１８０°の風向Ｗ、よってナセルに後方から当たる風も示している。このような負荷は、風力エネルギープラントは基本的に前からの風、つまり図３に示す０°または３６０°における風、に合わせて設計されているが、ナセルにおける攻撃面も側風の場合よりも小さいため、実際には側方風からの負荷よりも小さくするべきである。例として、ロータブレード４の図示された羽状の位置はまた、風向Ｗが１８0°の場合より、風向Ｗが０°または３６0°の風に対してより好適である。
【００４６】
図４は、風向Ｗに依存して可能性のある負荷曲線を示すための負荷曲線Ｂを示す。横座標に対応する角度で入力された風向Ｗは、図３を理解するために使用される。したがって、０°および３６0°は、それぞれ、ナセル２またはスピナ１０の前面からの風向である。
【００４７】
図４は、曲線が簡略化された経路を表しており、最小負荷Ｂｍｉｎがそれぞれ０°および３６0°に存在することを示す。最大荷重は９０°において想定され、同様に高く、わずかに低い荷重が２７０°において想定される。 １８０°において負荷は低くなるが、いずれの場合も０°の最小負荷よりも大きい。
【００４８】
したがって、図４の例示的な曲線は、Ｂｍａｘの負荷値で負荷を標準化された。よって、最大負荷Ｂｍａｘは、１に設定される。
現在、負荷Ｂｍａｘに合わせるのでは泣く、低減されたＢｍｉｎの負荷に合わせて、風力エネルギープラントを設計することが提案されている。
【００４９】
風力エネルギープラントに関して、このような負荷を含めるには多くの可能性がある。１つの可能性は、負荷臨界点で発生する力を使用することにある。このような力は、例えば、ブレードルート、タワーヘッド、タワーフットおよびアクスルピボット固定のようないくつかの重要な点から取り上げられ、統合され得る。図４の図は、そのような１つの考察のベースとなる。
【００５０】
実際の設計では、５０年の突風の場合でも、個々の臨界点が負荷限界を超えて載せられないことが当然保証される。低減された最大負荷が生じる根本的な限界条件を選択するためには、図４によるそのような統合図を考慮することが好都合である。最後に、これらの周辺条件、特にナセル、ロータおよびロータブレードの配置は、重要な構成要素または調査されたポイントのそれぞれのベースでなければならない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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