EP2694809A2 - Windenergieanlage - Google Patents

Windenergieanlage

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EP2694809A2
EP2694809A2 EP12713114.2A EP12713114A EP2694809A2 EP 2694809 A2 EP2694809 A2 EP 2694809A2 EP 12713114 A EP12713114 A EP 12713114A EP 2694809 A2 EP2694809 A2 EP 2694809A2
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EP
European Patent Office
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thread
fiber
crack
wind turbine
component
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12713114.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen STOLTENJOHANNES
Albrecht Brenner
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Wobben Properties GmbH
Original Assignee
Wobben Properties GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2694809A2 publication Critical patent/EP2694809A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D17/00—Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
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    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
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    • G01M11/085—Testing mechanical properties by using an optical fiber in contact with the device under test [DUT] the optical fiber being on or near the surface of the DUT
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a wind turbine.
  • Power plants convert the kinetic energy of the wind into electrical energy.
  • the wind turbines are exposed to "wind and weather", which leads to considerable stress on the wind energy plant and its parts.
  • the stresses or strains on the parts or elements of the wind turbine can be very different Furthermore, it is important to record possible damage to the power plant as early as possible.
  • a wind turbine with a component to be monitored and a crack detection unit for detecting a crack in the component has at least one thread or a fiber which is fastened directly on or in the component to be monitored.
  • the crack detection unit further includes a crack detector which serves to detect whether the thread or the fiber is broken or not.
  • a crack in the component Due to the direct attachment of the thread or the fiber on or in the component to be monitored, a crack in the component also leads directly to a crack of the thread. This crack can then be detected by the crack detector and the control of the power plant can be influenced accordingly.
  • the wind turbine has a control unit for controlling the operation of the wind turbine. If the tear detector detects that the thread or fiber has broken, then the control unit can affect the operation of the wind turbine. This influence could, for example, be due to the fact that the mechanical load on the monitored component is reduced (for example by reducing the rotational speed, changing the pitch angle, changing the azimuth position, etc.).
  • the thread or the fiber may be designed to be electrically conductive or non-conductive. Thus, a crack detection can be done either by an electrical or by a visual inspection.
  • the fiber may be configured as glass fiber or carbon fiber.
  • a glass fiber can be a visual inspection and in the case of a carbon fiber, an electrical check can be made.
  • fibers of different lengths may be provided to allow more accurate determination of the position of the crack.
  • the fibers or threads may be straight, meander-shaped or configured in a grid structure.
  • the invention also relates to a method for monitoring components of a wind turbine. For this purpose, threads or fibers are fastened directly on or in the component to be monitored. Subsequently, it is detected by means of a crack detector, whether the thread or the fiber is cracked or not.
  • the invention relates to the idea to provide a wind turbine, which has a simple and effective crack detection on components of the wind turbine.
  • crack detection By means of the crack detection, cracks occurring at cracks in the wind turbine (eg rotor blades, cast parts, tower, foundations, etc.) can be detected.
  • an interruptible thread or fiber is fastened to the points to be monitored (locations subject to cracking), such B. glued, or the thread or the fiber is introduced into the component to be monitored. If there is a crack on the respective component, then this will also lead to an interruption of the thread of the crack detection. This crack or the interruption of the thread or fiber can then z. B. electrically or optically detected.
  • a tear of the thread is detected, this can affect the control of the power plant, for example, to reduce the mechanical stress on the broken component.
  • a reduction of the mechanical load on the Plant can be done for example by controlling the pitch angle of the rotor blades or by controlling the azimuth drive.
  • the interruptible thread or fiber may be, for example, an optical fiber, an optical fiber, an electrical conductor, a glass fiber, a carbon fiber or the like.
  • the interruption of the thread can be detected, for example, electrically or by means of light. After detection of an interruption, the control of the wind turbine can be influenced and the system can be shut down if necessary.
  • the crack detection or crack monitoring according to the invention can lead to crack detection at an early stage, so that appropriate countermeasures (adapted control of the wind energy plant or replacement of the cracked component) can be taken before a truly great damage can occur.
  • the thread may be in several passes, meandering and / or as a lattice structure on the component to be monitored (such as a rotor blade, a steel rotor blade, a fiberglass rotor blade, a CFRP rotor blade, castings of the plant (such as the rotor hub) , a concrete or steel tower or the foundation).
  • a lattice structure on the component to be monitored (such as a rotor blade, a steel rotor blade, a fiberglass rotor blade, a CFRP rotor blade, castings of the plant (such as the rotor hub) , a concrete or steel tower or the foundation).
  • the threads or fibers are fastened flat on the component to be monitored (in particular glued).
  • the surface bonding of the threads or fibers is advantageous because a crack can thus be detected relatively quickly. In particular, it can be avoided that the thread or the fiber stretches too long before it comes to a tearing off.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a power plant according to the invention
  • 2A show schematic representations of a rotor blade with a crack and 2B detection unit according to the invention
  • 3A each show a schematic view of a tower of a wind and 3B energy system with a crack detection unit
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a part of a rotor blade of a wind energy plant together with a crack detection unit.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a Wndenergystrom according to the invention.
  • the wind turbine has a tower 10 and a nacelle 20 on the tower 10.
  • the azimuth orientation of the nacelle may be changed by means of an azimuth drive 80 to adjust the orientation of the nacelle to the current wind direction.
  • the nacelle 20 has a rotatable rotor 70 with at least two, preferably three rotor blades 30.
  • the rotor blades 30 can be connected to a rotor hub 75, which in turn is connected to an electric generator 60 directly or by means of a transmission (not shown).
  • a transmission not shown
  • the energy installation furthermore has a control unit 40 for controlling the operation of the energy installation.
  • An anemometer and / or a direction indicator 50 may also be provided on the nacelle 20.
  • the control unit 40 can adjust the pitch angle of the rotor blades 30 by means of the pitch drives 31. Further, the control unit 40 may control the azimuth orientation of the nacelle by means of the azimuth drive 80.
  • the electrical energy generated by the generator 60 is connected to a power cabinet 90 z. B. forwarded in the foot of the tower 10.
  • a converter can be provided which can output the electric power with a desired voltage and frequency to a power grid.
  • FIG. 2A shows a schematic representation of a rotor blade 30 of the energy generating system of FIG. 1 together with a crack detection unit.
  • the crack detection unit consists of at least one (interruptible) thread or fiber 1 10, which is provided inside (or alternatively or additionally outside) in the rotor blade. This thread or the fiber 1 10 is preferably adhered to the inner surface of the rotor blade or otherwise (surface) attached.
  • the thread 1 10 is an interruptible thread. If the material of the rotor blade 30 ruptures, then the thread or the fiber will also break.
  • the interruption of the thread 1 10 at a crack in the material of the rotor blade can be detected by a crack detector 41.
  • the detection of a crack of the thread 1 10, for example, carried out electrically or optically. In the case of an electrical see detection must be the thread 1 10 electrically conductive. In the case of optical detection, the thread 1 10 must be able to transmit light.
  • the crack detector 41 may be part of the control unit 40 or may be connected to the control unit 40.
  • the control unit 40 can influence the operation of the wind energy plant (adjustment of the pitch angle, adjustment of the azimuth angle, etc.). In particular, the influence can lead to a reduction of the mechanical load on the rotor blade or on other parts of the wind turbine in order to protect the components accordingly.
  • FIG. 2B shows a schematic representation of a rotor blade of the wind power plant of FIG. 1 with a crack detection unit.
  • the threads are in this case arranged in a lattice structure, while the threads 1 1 1 of FIG. 2A are oriented substantially in the longitudinal direction or in one direction.
  • the advantage of a grid structure is in particular that the exact position of the crack in the rotor blade can be better detected.
  • the function of the crack detector 41 corresponds to the function of the crack detector 41 of FIG. 2A.
  • the filaments or fibers shown in FIGS. 2A and 2B may also have a return path back to the detector 41.
  • FIG. 3A shows a schematic representation of a tower 10 of a wind energy plant of FIG. 1 with a crack detection unit.
  • On the inner surface of the tower 10 at least one thread (or a fiber), preferably a plurality of threads (or fibers) 1 10, in particular provided in one direction.
  • the threads 110 are preferably adhered or otherwise secured to the inner surface of the tower (steel or concrete). If there is a crack in the steel or the concrete of the tower, then this crack will also lead to a crack of one of the threads. This crack can be detected by the crack detector 41.
  • the crack detection unit according to FIG. 3A can have threads or fibers which extend back to the detection unit 41 via a return line.
  • FIG. 3B shows a schematic representation of a tower 10 of a wind energy plant of FIG. 1 with a crack detection unit.
  • the crack detection unit 100 has at least at least one thread 130 on the inner surface of the tower 10.
  • the thread 130 can be secured meandering on the inner surface of the tower 10.
  • the thread 130 is coupled to a crack detector 41.
  • the function of the crack detector 41 corresponds to the function of the crack detector of FIG. 2A.
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a part of a rotor blade of the wind power plant of FIG. 1.
  • On the inner surface 32 of the rotor blade 30, a thread or a fiber 130 is provided meandering.
  • the thread or the fiber can be glued to the inside of the rotor blade. If there is a crack in the material of the rotor blade, then this will also lead to a crack of the thread or fiber 130.
  • Such a crack may be detected by a crack detector 41 (not shown) as already described above.
  • the crack detection unit according to the invention can also be provided, for example, on the rotor hub 57.
  • the crack detection unit according to the invention can be used in all components of a power plant which is susceptible to cracking.
  • the threads or fibers of the crack detection unit need to be mounted on components to be monitored (eg glued on).
  • the thread or the fibers for the detection of cracks can be fixed or glued on the component to be monitored selectively or flat.
  • the attachment of the thread or the fiber to the component to be monitored must be such that if a crack occurs in the component to be monitored, this also leads to a tearing of the thread or fiber, so that the crack in the component are detected accordingly can.
  • the threads or fibers can be introduced or fixed in the component to be monitored. This can be done, for example, when casting the foundation.
  • the fibers or threads may be provided, for example, between glass fiber mats in the manufacture of a rotor blade.
  • a detection of the exact Abr employstelle the thread or the fiber is z.
  • the threads or fibers are glass fiber threads or fibers
  • an error location can be determined exactly to a few centimeters.
  • a so-called optical time division reflectometer OTDR can be used. Such monitoring can be done by an optical switch continuously during operation of the wind turbine.
  • the optical time division reflectometer may be configured as a handset so that a service team may perform the monitoring.
  • a change in the damping can be detected by means of the return line.
  • One reason for a change in damping may be, for example, a crack.
  • a localization of a crack can be done, for example, in the circumferential direction in the case of a meandering installation, when the meander are divided in the circumferential direction.
  • the end remote from the detector 41 can be grounded so that crack detection can occur.
  • the embodiments for crack detection shown in FIGS. 2A, 2B and 3A can be advantageous when a permanent length monitoring is performed. This can optionally also take place when the threads or fibers are introduced into the component to be monitored or fastened therein (cast or laid internally, for example between glass fiber mats).
  • the crack detection can respond to a sudden shortening of the line length.
  • a length monitoring can be successful if the thread or the fiber has a return line back to the detector.
  • This return to the detector may also be glued or sheeted to the blade skin and may also be used for crack detection.
  • the crack detection unit according to the invention can be used in all components of a wind turbine, which are susceptible to cracking.
  • the components can thereby For example, the foundation of the wind turbine, the tower of the wind turbine (especially in a concrete tower), all cast parts of the wind turbine (for example, rotor hub) and the rotor blades represent.

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Abstract

Es wird eine Windenergieanlage mit einem zu überwachenden Bauteil und einer Risserkennungseinheit vorgesehen. Die Risserkennungseinheit weist dabei mindestens einen Faden oder eine Faser (110, 120, 130) auf, welche unmittelbar auf dem zu überwachenden Bauteil befestigt wird. Die Risserkennungseinheit weist ferner einen Rissdetektor auf, der dazu dient, zu erfassen, ob der Faden oder die Faser gerissen ist oder nicht.

Description

Windenergieanlage
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Windenergieanlage.
Wndenergieanlagen wandeln die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie um. Dabei sind die Windenergieanlagen„Wind und Wetter" ausgesetzt, was zu erheblichen Belastungen auf die Windenergieanlage sowie deren Teile führt. Die Beanspru- chungen bzw. Belastungen für die Teile bzw. Elemente der Windenergieanlage können sehr unterschiedlich sein. Es muss jedoch sichergestellt werden, dass die entsprechenden Teile die zu erwartenden Belastungen aushalten können. Ferner ist es wichtig, mögliche Schäden an der Wndenergieanlage möglichst frühzeitig zu erfassen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Windenergieanlage vorzusehen, welche eine einfache und kostengünstige Möglichkeit zur Verfügung stellt, Beschädigungen an der Wndenergieanlage schnell und sicher zu erfassen.
Diese Aufgabe wird durch eine Windenergieanlage nach Anspruch 1 gelöst.
Somit wird eine Windenergieanlage mit einem zu überwachenden Bauteil und einer Risserkennungseinheit zum Erkennen eines Risses in dem Bauteil vorgesehen. Die Risserkennungseinheit weist dabei mindestens einen Faden oder eine Faser auf, welche unmittelbar auf oder in dem zu überwachenden Bauteil befestigt ist. Die Risserkennungseinheit weist ferner einen Rissdetektor auf, der dazu dient, zu erfassen, ob der Faden oder die Faser gerissen ist oder nicht.
Durch die unmittelbare Befestigung des Fadens bzw. der Faser auf oder in dem zu über- wachenden Bauteil führt ein Riss in dem Bauteil auch unmittelbar zu einem Riss des Fadens. Dieser Riss kann dann durch den Rissdetektor erfasst werden und die Steuerung der Wndenergieanlage kann entsprechend beeinflusst werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Windenergieanlage eine Steuereinheit zum Steuern des Betriebs der Windenergieanlage auf. Wenn der Rissde- tektor erfasst, dass der Faden bzw. die Faser gerissen ist, dann kann die Steuereinheit den Betrieb der Windenergieanlage beeinflussen. Diese Beeinflussung könnte beispielsweise daran liegen, dass die mechanische Belastung auf das überwachte Bauteil reduziert wird (beispielsweise durch Reduzierung der Drehzahl, Änderung des Pitchwinkels, Änderung der Azimutposition etc.). Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Faden bzw. die Faser elektrisch leitend oder nichtleitend ausgestaltet sein. Damit kann eine Rissdetekti- on entweder durch eine elektrische oder durch eine optische Überprüfung erfolgen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Faser als Glasfaser oder als Kohlefaser ausgestaltet sein. Im Falle einer Glasfaser kann eine optische Überprüfung und im Falle einer Kohlefaser kann eine elektrische Überprüfung erfolgen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung können Fasern bzw. Fäden mit unterschiedlichen Längen vorgesehen sein, um eine genauere Bestimmung der Position des Risses zu ermöglichen. Die Fasern bzw. Fäden können gerade, mäander- förmig oder in einer Gitterstruktur ausgestaltet sein. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Überwachen von Bauteilen einer Windenergieanlage. Dazu werden Fäden bzw. Fasern unmittelbar auf oder in dem zu überwachenden Bauteil befestigt. Anschließend wird mittels eines Rissdetektors erfasst, ob der Faden bzw. die Faser gerissen ist oder nicht.
Die Erfindung betrifft den Gedanken, eine Windenergieanlage vorzusehen, welche über eine einfache und effektive Risserkennung an Bauteilen der Windenergieanlage verfügt. Mittels der Risserkennung können auftretende Risse an rissgefährdeten Stellen der Windenergieanlage (z. B. Rotorblätter, Gussteile, Turm, Fundament etc.) erfasst werden. Zur Implementierung der Risserkennung wird an den zu überwachenden Stellen (rissgefährdete Stellen) ein unterbrechbarer Faden bzw. Faser befestigt, wie z. B. angeklebt, oder der Faden bzw. die Faser wird in dem zu überwachenden Bauteil eingebracht. Wenn es zu einem Riss an dem jeweiligen Bauteil kommt, dann wird dies auch zu einer Unterbrechung des Fadens der Risserkennung führen. Dieser Riss bzw. die Unterbrechung des Fadens oder der Faser kann dann z. B. elektrisch oder optisch erfasst werden. Falls ein Riss des Fadens erfasst wird, kann dies zur Beeinflussung der Steuerung der Wndenergieanlage führen, um beispielsweise die mechanische Belastung auf das gerissene Bauteil zu reduzieren. Eine Reduzierung der mechanischen Belastung auf die Anlage kann beispielsweise durch eine Steuerung des Pitchwinkels der Rotorblätter oder durch Steuerung des Azimutantriebs erfolgen.
Der unterbrechbare Faden oder die Faser kann beispielsweise ein Lichtleiter, ein Lichtwellenleiter, ein elektrischer Leiter, eine Glasfaser, eine Kohlefaser oder dergleichen darstellen. Die Unterbrechung des Fadens kann beispielsweise elektrisch oder mittels Licht erfasst werden. Nach Erkennung einer Unterbrechung kann die Steuerung der Windenergieanlage beeinflusst werden und die Anlage kann ggf. stillgelegt werden.
Durch die erfindungsgemäße Risserfassung bzw. Rissüberwachung kann es zu einer Risserkennung in einem frühen Stadium kommen, so dass entsprechende Gegenmaß- nahmen (adaptierte Steuerung der Windenergieanlage oder Austausch des gerissenen Bauteils) ergriffen werden können, bevor ein wirklich großer Schaden eintreten kann.
Gemäß der Erfindung kann der Faden in mehreren Durchläufen, mäanderförmig und/oder als eine Gitterstruktur auf dem zu überwachenden Bauteil (wie beispielsweise ein Rotorblatt, ein Stahlrotorblatt, ein GFK-Rotorblatt, ein CFK-Rotorblatt, Gussteile der Anlage (wie beispielsweise die Rotornabe), ein Beton- oder Stahlturm oder das Fundament) befestigt werden.
Vorzugsweise werden die Fäden oder Fasern flächig auf dem zu überwachenden Bauteil befestigt (insbesondere geklebt). Das flächige Kleben der Fäden bzw. Fasern ist vorteilhaft, da ein Riss somit relativ schnell erkannt werden kann. Insbesondere kann dadurch vermieden werden, dass sich der Faden bzw. die Faser zu lange dehnt, bevor es zu einem Abreißen kommt.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Wndenergieanlage gemäß der Erfindung,
Fig. 2A zeigen schematische Darstellungen eines Rotorblattes mit einer Riss- und 2B erkennungseinheit gemäß der Erfindung, Fig. 3A zeigen jeweils eine schematische Ansicht eines Turms einer Windund 3B energieanlage mit einer Risserkennungseinheit, und
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines Rotorblattes einer Wndenergieanlage zusammen mit einer Risserkennungseinheit.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Wndenergieanlage gemäß der Erfindung. Die Windenergieanlage weist einen Turm 10 und eine Gondel 20 auf dem Turm 10 auf. Die Azimutausrichtung der Gondel kann mittels eines Azimutantriebs 80 verändert werden, um die Ausrichtung der Gondel an die aktuelle Windrichtung anzupassen. Die Gondel 20 weist einen drehbaren Rotor 70 mit mindestens zwei, vorzugsweise drei Rotorblättern 30 auf. Die Rotorblätter 30 können mit einer Rotornabe 75 verbunden werden, welche wiederum direkt oder mittels eines (nicht dargestellten) Getriebes mit einem elektrischen Generator 60 verbunden ist. Durch Drehen der Rotorblätter 30 und des Rotors 70 wird der Rotor des Generators 60 gedreht und es kommt damit zu einer Erzeugung von elektrischer Energie.
Die Wndenergieanlage weist ferner eine Steuereinheit 40 zum Steuern des Betriebs der Wndenergieanlage auf. Auf der Gondel 20 können ferner ein Anemometer und/oder ein Wndrichtungsanzeiger 50 vorgesehen sein. Die Steuereinheit 40 kann den Pitchwinkel der Rotorblätter 30 mittels der Pitchantriebe 31 verstellen. Ferner kann die Steuereinheit 40 die Azimutausrichtung der Gondel mittels des Azimutantriebs 80 steuern. Die von dem Generator 60 erzeugte elektrische Energie wird an einen Leistungsschrank 90 z. B. im Fuß des Turms 10 weitergeleitet. In dem Leistungsschrank 90 kann ein Umrichter vorgesehen werden, der die elektrische Leistung mit einer gewünschten Spannung und Frequenz an ein Energieversorgungsnetz ausgeben kann.
Fig. 2A zeigt eine schematische Darstellung eines Rotorblattes 30 der Wndenergieanlage von Fig. 1 zusammen mit einer Risserkennungseinheit. Die Risserkennungseinheit besteht dabei aus mindestens einem (unterbrechbaren) Faden oder Faser 1 10, welcher innen (oder alternativ oder zusätzlich außen) in dem Rotorblatt vorgesehen ist. Dieser Faden oder die Faser 1 10 wird vorzugsweise an der Innenfläche des Rotorblattes aufgeklebt oder anderweitig (flächig) befestigt. Der Faden 1 10 ist ein unterbrechbarer Faden. Wenn das Material des Rotorblattes 30 reißt, dann wird der Faden bzw. die Faser auch reißen. Die Unterbrechung des Fadens 1 10 bei einem Riss in dem Material des Rotorblattes kann durch einen Rissdetektor 41 erfasst werden. Die Erfassung eines Risses des Fadens 1 10 kann beispielsweise elektrisch oder optisch erfolgen. Im Falle einer elektri- sehen Erfassung muss der Faden 1 10 elektrisch leitfähig sein. Im Falle einer optischen Detektion muss der Faden 1 10 in der Lage sein, Licht weiterzuleiten.
Der Rissdetektor 41 kann Teil der Steuereinheit 40 sein oder kann mit der Steuereinheit 40 verbunden sein. Bei Detektion eines Risses kann die Steuereinheit 40 den Betrieb der Windenergieanlage (Verstellung der Pitchwinkel, Verstellung des Azimutwinkels etc.) beeinflussen. Insbesondere kann die Beeinflussung zu einer Reduzierung der mechanischen Belastung auf das Rotorblatt bzw. auch auf andere Teile der Windenergieanlage führen, um die Bauteile entsprechend zu schonen.
Fig. 2B zeigt eine schematische Darstellung eines Rotorblattes der Windenergieanlage von Fig. 1 mit einer Risserkennungseinheit. Innerhalb des Rotorblattes bzw. an der Innenfläche des Rotorblattes sind Fäden 120 vorgesehen. Die Fäden sind hierbei in einer Gitterstruktur angeordnet, während die Fäden 1 1 1 von Fig. 2A im Wesentlichen in Längsrichtung bzw. in einer Richtung ausgerichtet sind. Der Vorteil einer Gitterstruktur besteht insbesondere darin, dass die genaue Position des Risses in dem Rotorblatt besser er- fasst werden kann. Die Funktion des Rissdetektors 41 entspricht der Funktion des Rissdetektors 41 von Fig. 2A.
Optional können die in Fig. 2A und Fig. 2B gezeigten Fäden bzw. Fasern ebenfalls über eine Rückleitung zurück zu dem Detektor 41 verfügen.
Fig. 3A zeigt eine schematische Darstellung eines Turms 10 einer Windenergieanlage von Fig. 1 mit einer Risserkennungseinheit. An der Innenfläche des Turms 10 ist mindestens ein Faden (oder eine Faser), vorzugsweise mehrere Fäden (oder Fasern) 1 10, insbesondere in einer Richtung vorgesehen. Die Fäden 1 10 werden vorzugsweise an der Innenfläche des Turms (Stahl oder Beton) festgeklebt oder anderweitig befestigt. Wenn es zu einem Riss in dem Stahl oder dem Beton des Turms kommt, dann wird dieser Riss auch zu einem Riss eines der Fäden 1 10 führen. Dieser Riss kann durch den Rissdetektor 41 erfasst werden.
Optional kann die Risserkennungseinheit gemäß Fig. 3A über Fäden bzw. Fasern verfügen, die über eine Rückleitung zurück zu der Detektionseinheit 41 verlaufen.
Fig. 3B zeigt eine schematische Darstellung eines Turms 10 einer Windenergieanlage von Fig. 1 mit einer Risserkennungseinheit. Die Risserkennungseinheit 100 weist mindes- tens einen Faden 130 an der Innenfläche des Turms 10 auf. Der Faden 130 kann dabei mäanderförmig an der Innenfläche des Turms 10 befestigt werden. Der Faden 130 ist mit einem Rissdetektor 41 gekoppelt. Die Funktion des Rissdetektors 41 entspricht dabei der Funktion des Rissdetektors von Fig. 2A. Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines Rotorblattes der Windenergieanlage von Fig. 1 . An der Innenfläche 32 des Rotorblattes 30 ist ein Faden bzw. eine Faser 130 mäanderförmig vorgesehen. Der Faden bzw. die Faser kann an der Innenseite des Rotorblattes verklebt werden. Wenn es zu einem Riss in dem Material des Rotorblattes kommt, dann wird dies auch zu einem Riss des Fadens oder der Faser 130 führen. Ein derartiger Riss kann durch einen (nicht gezeigten) Rissdetektor 41 wie bereits oben beschrieben erfasst werden.
Die erfindungsgemäße Risserkennungseinheit kann auch beispielsweise an der Rotornabe 57 vorgesehen sein.
Insbesondere kann die Risserkennungseinheit gemäß der Erfindung bei allen Bauteilen einer Wndenergieanlage verwendet werden, die rissgefährdet ist. Dazu müssen lediglich die Fäden oder Fasern der Risserkennungseinheit auf zu überwachenden Bauteilen befestigt (z. B. aufgeklebt) werden.
Der Faden bzw. die Fasern zur Risserkennung können punktuell oder flächig auf dem zu überwachenden Bauteil befestigt bzw. geklebt werden. Die Befestigung des Fadens bzw. der Faser an dem zu überwachenden Bauteil muss so erfolgen, dass wenn ein Riss in dem zu überwachenden Bauteil auftritt, dies ebenfalls zu einem Reißen des Fadens bzw. der Faser führt, damit der Riss in dem Bauteil entsprechend detektiert werden kann.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches auf den vorherigen Ausführungsbeispielen beruhen kann, können die Fäden bzw. Fasern in dem zu überwachenden Bauteil eingebracht bzw. befestigt werden. Dies kann beispielsweise beim Vergießen des Fundamentes erfolgen. Alternativ dazu können die Fasern bzw. Fäden beispielsweise zwischen Glasfasermatter bei der Herstellung eines Rotorblattes vorgesehen werden.
Eine Detektion der exakten Abreißstelle des Fadens bzw. der Faser ist z. B. möglich, wenn der Abstand der Abreißstelle vom Faden- bzw. Faseranfang durch ein Reflexions- verfahren bestimmbar ist. Wenn die Faser bzw. der Faden beispielsweise elektrisch leitend ist, dann können fernmeldetechnische Reflexionsverfahren verwendet werden.
Wenn die Fäden bzw. Fasern Glasfaserfäden- bzw. -fasern sind, dann kann mittels des Rückstreuverfahrens eine Fehlerstelle auf wenige Zentimeter genau bestimmt werden. Hierzu kann ein sog. optical time division reflectometer OTDR verwendet werden. Eine derartige Überwachung kann durch eine optische Weiche kontinuierlich während des Betriebs der Windenergieanlage erfolgen. Alternativ dazu kann der optical time division reflectometer als ein Handgerät ausgestaltet sein, so dass ein Serviceteam die Überwachung durchführen kann.
Wenn die Fäden bzw. Fasern über eine Rückleitung verfügen, dann kann mittels der Rückleitung eine Änderung der Dämpfung detektiert werden. Ein Grund einer Änderung der Dämpfung kann beispielsweise ein Riss darstellen.
Eine Lokalisierung eines Risses kann beispielsweise in Umfangsrichtung auch im Falle einer mäanderförmigen Verlegung erfolgen, wenn die Mäander in Umfangsrichtung aufgeteilt sind.
In den Fig. 2A, 2A und 3A kann das von dem Detektor 41 entfernte Ende auf Masse gelegt werden, so dass eine Rissdetektion erfolgen kann.
Die in den Fig. 2A, 2B und 3A gezeigten Ausführungsbeispiele zur Rissdetektion können dann vorteilhaft sein, wenn eine permanente Längenüberwachung erfolgt. Dies kann optional auch dann erfolgen, wenn die Fäden bzw. Fasern in dem zu überwachenden Bauteil eingebracht bzw. darin befestigt sind (vergossen oder intern verlegt, beispielsweise zwischen Glasfasermatten). Die Rissdetektion kann bei einer sprungartigen Verkürzung der Leitungslänge ansprechen.
Alternativ hierzu kann eine Längenüberwachung dann erfolgreich sein, wenn der Faden bzw. die Faser über eine Rückleitung zurück zu dem Detektor verfügt. Diese Rückleitung zu dem Detektor kann ebenfalls auf die Blatthaut aufgeklebt bzw. flächig daran befestigt werden und kann ferner ebenfalls zu einer Rissdetektion verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Risserkennungseinheit kann bei allen Bauteilen einer Windenergieanlage verwendet werden, die rissgefährdet sind. Die Bauteile können dabei bei- spielsweise das Fundament der Windenergieanlage, der Turm der Windenergieanlage (insbesondere bei einem Betonturm), alle gegossenen Teile der Windenergieanlage (beispielsweise Rotornabe) sowie die Rotorblätter darstellen.

Claims

Ansprüche
1 . Windenergieanlage, mit
mindestens einem zu überwachenden Bauteil (30, 75, 10), und
einer Risserkennungseinheit (41) zum Erkennen eines Risses in dem zu überwa- chenden Bauteil (30, 75, 10), wobei die Risserkennungseinheit mindestens einen Faden oder eine Faser (1 10, 120, 130), der/die unmittelbar auf oder in dem zu überwachenden Bauteil (30, 75, 10) befestigt ist, und einen Rissdetektor zum Erfassen aufweist, ob der Faden oder die Faser gerissen ist.
2. Windenergieanlage nach Anspruch 1 , ferner mit
einer Steuereinheit (40) zum Steuern des Betriebs der Windenergieanlage, wobei der Rissdetektor (41) mit der Steuereinheit (40) gekoppelt ist und die Steuereinheit (40) dazu ausgestaltet ist, den Betrieb der Windenergieanlage zu beeinflussen, wenn der Rissdetektor (41) einen Riss des Fadens oder der Faser detektiert hat.
3. Wndenergieanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei
der Faden oder die Faser elektrisch leitend oder lichtleitend ist.
4. Wndenergieanlage nach Anspruch 3, wobei
der Faden als ein Lichtwellenleiter oder als ein elektrischer Leiter ausgebildet ist.
5. Windenergieanlage nach Anspruch 4, wobei die Faser als eine Glasfaser oder eine Kohlenfaser ausgebildet ist.
6. Wndenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Faden oder die Faser punktuell oder flächig an oder in dem zu überwachenden Bauteil befestigt, insbesondere geklebt, wird.
7. Verfahren zum Überwachen von Bauteilen (30, 75, 10) einer Windenergieanlage, mit den Schritten:
Befestigen mindestens eines Fadens oder mindestens einer Faser (1 10, 120) unmittelbar auf oder in dem zu überwachenden Bauteil (30, 75, 10) und
Erfassen, ob der Faden oder die Faser (1 10, 120) gerissen ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, ferner mit den Schritten:
Steuern des Betriebs einer Windenergieanlage mittels einer Steuereinheit (40) und Beeinflussen des Betriebs der Windenergieanlage, wenn ein Riss des Fadens oder der Faser detektiert worden ist.
9. Verwenden eines Fadens oder einer Faser, welche(r) auf einem zu überwachenden Bauteil einer Windenergieanlage befestigt ist, zur Detektion eines Risses in dem zu überwachenden Bauteil.
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