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DE102006041461A1 - Wind energy plant comprises measuring device, which has measuring element with fiber optic cable provided with optical sensor and electrical heating element - Google Patents

Wind energy plant comprises measuring device, which has measuring element with fiber optic cable provided with optical sensor and electrical heating element Download PDF

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DE102006041461A1
DE102006041461A1 DE102006041461A DE102006041461A DE102006041461A1 DE 102006041461 A1 DE102006041461 A1 DE 102006041461A1 DE 102006041461 A DE102006041461 A DE 102006041461A DE 102006041461 A DE102006041461 A DE 102006041461A DE 102006041461 A1 DE102006041461 A1 DE 102006041461A1
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DE
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wind
energy plant
heating element
measuring element
wind speed
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Application number
DE102006041461A
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German (de)
Inventor
Thomas Dr. Bosselmann
Michael Dr. Willsch
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Abstract

The wind energy plant (10) comprises a wind speed measuring device is provided for determining speed of wind streaming to the energy plant. The measuring device has a measuring element (5,6,7) with a fiber optic cable, which is provided with an optical sensor, and an electrical heating element. The fiber optic cable is subjected to heat by the heating element, where the light signal injected into the fiber optic cable is influenced to the temperature depending upon the speed at the place of the optical sensor. Independent claims are also included for the following: (1) a method for determining a wind velocity of wind energy plant (2) an arrangement for the execution of the method.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Windenergieanlage mit einer optischen Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung zur Bestimmung einer Geschwindigkeit eines die Windenergieanlage anströmenden Windes. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen einer Windgeschwindigkeit eines eine Windenergieanlage anströmenden Windes mittels einer optischen Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung und eine Verwendung des Verfahrens zum optimierten Betrieb und/oder Schutz der Windenergieanlage.The The present invention relates to a wind turbine with a optical wind speed measuring device for determining a Speed of a wind blowing on the wind turbine. Furthermore, the invention relates to a method for determining a Wind speed of a wind turbine flowing on a wind turbine by means of an optical wind speed measuring device and a use of the method for optimized operation and / or Protection of the wind turbine.

Moderne Windenergieanlagen bestehend aus einem Turm und einer auf dem Turm drehbar gelagerten Gondel mit einem Rotor. Ein hoher Wirkungsgrad, eine minimale Schallemission, ein geringer Materialeinsatz und eine hohe Lebensdauer sind die Kriterien für die Konzipierung und Optimierung von solchen Windenergieanlagen. Sie werden zunehmend in immer höheren Leistungsklassen hergestellt. Ziel ist es, eine immer höhere Effektivität sowie eine gesteigerte Ausgangsleistung bezogen auf den Platzbedarf der Anlage zu erreichen. Besonders im Off-Shore-Bereich müssen aufgrund der aufwändigen Fundamentierung größere Windenergieanlagen installiert werden. Solche Windenergieanlagen haben heutzutage Rotordurchmesser von bis zu 130 m. Die immer größer werdenden Abmessungen bringen unterschiedliche Probleme bei der Auslegung und dem Betrieb der Anlage mit sich. Zum einen macht sich aufgrund des größeren Rotordurchmessers die Höhenschichtung der Windgeschwindigkeit bemerkbar. Dabei sind die einzelnen dem Rotor zugeordneten Rotorblätter zum Teil stark unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten ausgesetzt. Bei einer starren Rotorblattstellung (Pitch) arbeitet dadurch jedes Rotorblatt mit unterschiedlicher Effizienz. Zum anderen wirkt sich eine unterschiedliche Windlast problematisch auf die einzelnen Rotorblätter aus. Eine zu hohe Windlast auf ein einzelnes Rotorblatt kann zu starker Durchbiegung und somit zur Schädigung des Rotorblatts führen. Eine unterschiedlich hohe Windlast auf die verschiedenen Rotorblätter führt zudem zu einem seitlichen Drehmoment auf die Welle, über welche der Rotor drehbar gelagert mit einem im Turm der Windenergieanlage angeordneten Getriebe verbunden ist. Durch ein solches Drehmoment wird das Getriebe belastet, was häufig zum frühzeitigen Ausfall von Getriebeteilen führen kann.modern Wind turbines consisting of a tower and one on the tower rotatably mounted nacelle with a rotor. High efficiency, a minimal noise emission, a low material usage and a high durability are the criteria for the design and optimization of such wind turbines. They are increasingly in ever higher performance classes produced. The goal is to achieve greater effectiveness and greater effectiveness increased output power based on the space requirement of the system to reach. Especially in the off-shore area, due to the elaborate foundation larger wind turbines installed become. Such wind turbines nowadays have rotor diameters from up to 130 m. The ever-growing Dimensions bring different design problems and the operation of the system. For one, it is due to the larger rotor diameter the height stratification the wind speed noticeable. Here are the individual the Rotor associated rotor blades sometimes exposed to very different wind speeds. With a rigid rotor blade position (pitch), each one works as a result Rotor blade with different efficiency. On the other hand affects a different wind load problematic on the individual rotor blades. Excessive wind load on a single rotor blade can lead to excessive deflection and thus to injury lead the rotor blade. A different high wind load on the different rotor blades also leads to a lateral torque on the shaft over which the rotor is rotatable stored with a arranged in the tower of the wind turbine transmission connected is. By such a torque, the transmission is loaded, what often to early Failure of transmission parts lead can.

In der EP 0 970 308 B1 ist eine Windturbine mit einem Windgeschwindigkeitsmesssystem angegeben. Das Windgeschwindigkeitsmesssystem ist dabei als ein Laser-Anemometrie-System ausgeführt. Hierbei wird mittels eines Lasers Laserlicht ausgesendet und Partikel in der Luft bestrahlt werden. Das Laserlicht wird von den bestrahlten Partikeln zum Teil zurückgestreut und von einem Detektor erfasst. Mittels einer Analyse des zurückgestreuten Laserlichtes kann auf die Geschwindigkeit der Partikel rückgeschlossen werden. Da die Geschwindigkeit der Partikel mit der Windgeschwindigkeit übereinstimmt, wird auf diese Weise die Windgeschwindigkeit vor der Windturbine bestimmt. Eine solche Messung ist relativ aufwändig und kann in der Regel nur von Servicepersonal stichprobenartig durchgeführt werden.In the EP 0 970 308 B1 is a wind turbine with a wind speed measuring system specified. The wind speed measuring system is designed as a laser anemometry system. In this case, laser light is emitted by means of a laser and particles are irradiated in the air. The laser light is partially scattered back by the irradiated particles and detected by a detector. By means of an analysis of the backscattered laser light it is possible to deduce the velocity of the particles. Since the speed of the particles coincides with the wind speed, in this way the wind speed in front of the wind turbine is determined. Such a measurement is relatively complex and can usually only be carried out by service personnel on a random basis.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Windenergieanlage mit einer optischen Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung, ein entsprechendes Verfahren zum Bestimmen einer Windgeschwindigkeit und eine Verwendung des Verfahrens anzugeben, welche dauerhaft und einfach zu handhaben sind.task The invention is a wind turbine with an optical Wind speed measuring device, a corresponding method for determining a wind speed and a use of the Specify method which durable and easy to handle are.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Windenergieanlage mit einer Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung entsprechend den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1 angegeben.to solution The object is a wind turbine with a wind speed measuring device indicated according to the features of the independent claim 1.

Bei der erfindungsgemäßen Windenergieanlage handelt es sich um eine Windenergieanlage mit einem Turm, einer Gondel, einem mit zumindest zwei Rotorblättern versehenen Rotor und einer Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung zur Bestimmung einer Geschwindigkeit eines die Windenergieanlage anströmenden Windes, welche Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung folgende Teile umfasst, nämlich mindestens

  • – ein vom Wind anströmbares Messelement mit
  • – mindestens einem Lichtwellenleiter, welcher mit mindestens einem optischen Sensor versehenen ist und über welchen der mindestens eine optische Sensor mittels eines Lichtsignals abfragbar ist, und
  • – mindestens einem zum Lichtwellenleiter benachbart angeordneten, elektrischen Heizelement, mittels welchem der Lichtwellenleiter mit Wärme beaufschlagbar ist, wobei
  • – das in den mindestens einen Lichtwellenleiter einkoppelbare Lichtsignal entsprechend der von der Windgeschwindigkeit abhängigen Temperatur des Lichtwellenleiters am Ort des mindestens einen optischen Sensors beeinflussbar ist,
  • – eine Steuerungseinheit, mit welcher dem zumindest einen Heizelement elektrischen Leistung zuführbar ist, und
  • – eine Auswerteeinheit, mit welcher die Temperaturbeeinflussung des Lichtsignals auswertbar und die Windgeschwindigkeit bestimmbar ist, wobei zumindest eines der Rotorblätter und/oder der Turm mit dem mindestens einen Messelement versehen sind/ist.
The wind energy installation according to the invention is a wind energy plant with a tower, a nacelle, a rotor provided with at least two rotor blades and a wind speed measuring device for determining a speed of a wind flowing in the wind energy installation, which wind speed measuring device comprises the following parts, namely at least
  • - A by the wind vorströmbares measuring element with
  • - At least one optical waveguide, which is provided with at least one optical sensor and via which the at least one optical sensor can be interrogated by means of a light signal, and
  • - At least one adjacent to the optical waveguide, electrical heating element, by means of which the optical waveguide can be acted upon with heat, wherein
  • - Which can be coupled into the at least one optical waveguide einkoppelbare light signal according to the dependent of the wind speed temperature of the optical waveguide at the location of the at least one optical sensor,
  • A control unit with which electrical power can be supplied to the at least one heating element, and
  • - An evaluation unit, with which the temperature influence of the light signal evaluable and the wind speed can be determined, wherein at least one of the rotor blades and / or the tower is provided with the at least one measuring element / is.

Es ist somit möglich, aus einer Beeinflussung des Lichtsignals durch die Temperatur des mindestens einen Lichtwellenleiters die Windgeschwindigkeit des die Windenergieanlage direkt anströmenden Windes zu ermitteln. Da es praktisch keine Einschränkungen für den Anbringungsort des mindestens einen Lichtwellenleiters auf einem Rotorblatt und/oder dem Turm gibt, kann an jedem beliebigen Ort der Oberfläche der Windenergieanlage die momentane Windgeschwindigkeit gemessen wer den. Einmal angebracht und eingerichtet, kann die Messvorrichtung ohne fachmännische Nachjustage und wiederholter fachmännischer Kalibrierung dauerhaft und fortwährend betrieben werden. Vorteilhafterweise kann das Messelement mit einer geringen thermischen Kapazität ausgeführt werden, damit Windgeschwindigkeitsänderungen schnell ermittelbar sind. Der Messelementquerschnitt sollte dabei vorzugsweise weniger als 1 mm betragen.It is thus possible, from an influence of the light signal by the temperature of the at least one optical waveguide Windgeschwindig To determine the speed of the wind turbine directly flowing wind. Since there are practically no restrictions on the mounting location of the at least one optical waveguide on a rotor blade and / or the tower, the instantaneous wind speed can be measured at any location on the surface of the wind turbine. Once installed and set up, the measuring device can be permanently and continuously operated without expert readjustment and repeated expert calibration. Advantageously, the measuring element can be designed with a low thermal capacity, so that wind speed changes can be determined quickly. The measuring element cross-section should preferably be less than 1 mm.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Windenergieanlage gemäß der Erfindung ergeben sich aus den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen.advantageous Embodiments of the wind turbine according to the invention will become apparent from the dependent of claim 1 Claims.

So ist es vorteilhaft, wenn der mindestens eine optische Sensor mindestens ein Faser-Bragg-Gitter-Sensor ist. Ein FBG-Sensor (FBG: Faser-Bragg-Gitter) erlaubt eine nahezu punktförmige, also eine lokal sehr eng begrenzte Temperaturmessung. Demgegenüber hat ein grundsätzlich ebenfalls einsetzbarer optischer Sensor nach dem Brillouin- oder Raman-Prinzip üblicherweise eine gewisse lokal integrierende Wirkung, die z. B. über mehrere Meter reichen kann. Eine punktförmige Messung, d.h. insbesondere eine lokale Beschränkung der Erfassungsstelle auf wenige Millimeter, ist mit diesen Typen von optischen Sensoren kaum zu erreichen. Mit einem FBG-Sensor ist dies jedoch ohne weiteres möglich. Im FBG-Sensor wird dabei vom eingespeisten Lichtsignal ein durch die jeweilige Bragg-Wellenlänge (Schwerpunktswellenlänge) bestimmter Anteil zurückreflektiert. Die Bragg-Wellenlänge ändert sich mit der am Messort herrschenden Einflussgröße, hier insbesondere der Temperatur am Ort des FBG-Sensors. Diese Veränderung im Wellenlängengehalt (oder Wellenlängenspektrum) des jeweiligen zurückreflektierten (Teil-)Lichtsignals kann als Maß für die zu erfassende Einflussgröße (Temperatur und damit Windgeschwindigkeit) verwendet werden. Zur Abfrage des FBG-Sensors mittels des Lichtsignals kommt insbesondere eine breitbandige Lichtquelle, wie beispielsweise eine LED mit einer Bandbreite von etwa 45 nm, eine SLD mit einer Bandbreite von etwa 20 nm oder ein durchstimmbarer Laser mit einer Bandbreite von etwa 100 nm zum Einsatz.So it is advantageous if the at least one optical sensor at least is a fiber Bragg grating sensor. An FBG sensor (FBG: fiber Bragg grating) allowed a nearly punctiform, So a locally very limited temperature measurement. In contrast, has a basically also usable optical sensor according to the Brillouin or Raman principle usually a certain local integrating effect, the z. B. over several Meter can reach. A punctiform measurement, i.e. in particular a local restriction of the collection point to a few millimeters, is with these types of optical sensors barely reachable. However, with an FBG sensor this is easy possible. In the FBG sensor, a signal is supplied from the input light signal the respective Bragg wavelength (Center wavelength) certain proportion reflected back. The Bragg wavelength changes with the influencing variable prevailing at the measuring location, in particular the temperature at the location of the FBG sensor. This change in wavelength content (or wavelength spectrum) of the respective reflected back (Partial) light signal can be used as a measure of the determining influencing variable (temperature and thus wind speed). To query the FBG sensor by means of the light signal comes in particular a broadband light source, such as an LED with a bandwidth of about 45 nm, an SLD with a bandwidth of about 20 nm or a tunable one Laser with a bandwidth of about 100 nm is used.

Vorteilhafterweise sind mehrere Faser-Bragg-Gitter-Sensoren an unterschiedlichen Stellen entlang des mindestens einen Lichtwellenleiters vorgesehen. Da das Messelement über das mindestens eine elektrische Heizelement beheizbar ist und sich am Messelement eine Temperaturverteilung in Längserstreckung entsprechend der lokalen Windgeschwindigkeiten ergibt, kann mit nur einem einzigen Messelement eine Vielzahl von lokalen Windgeschwindigkeiten ermittelt werden. Die Auflösung der Windgeschwindigkeitsverteilung wird dabei lediglich durch die Beabstandung der einzelnen FBG-Sensoren zueinander bestimmt.advantageously, There are several fiber Bragg grating sensors at different locations provided along the at least one optical waveguide. Since that Measuring element over the at least one electrical heating element is heatable and at the measuring element corresponding to a temperature distribution in the longitudinal direction which results in local wind speeds can be done with just a single Measuring element detects a variety of local wind speeds become. The resolution the wind speed distribution is only by the Spacing of the individual FBG sensors determined to each other.

Es ist von Vorteil, wenn die Faser-Bragg-Gitter-Sensoren voneinander verschiedene Bragg-Wellenlängen aufweisen. Wird beispielsweise mit der Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung das so genannte Wellenlängen-Multiplexverfahren angewandt, können in der Regel bis zu 20 FBG-Sensoren nacheinander in einem Wellenleiter angeordnet sein. Das von einer optischen Sende/Empfangseinheit in den Lichtwellenleiter eingespeiste Lichtsignal muss hierfür einen Wellenlängenbereich aufweisen, der alle Bragg-Wellenlängen abdeckt. Wird andererseits alternativ zum Wellenlängen-Multiplexverfahren das so genannte Zeit-Multiplexverfahren (OFDR: Optical Frequency Domain Reflectometry) verwendet, können nahezu unbegrenzt viele FBG-Sensoren in einem Lichtwellenleiter angeordnet werden. Dabei können die Sensoren auch bei identischer Bragg-Wellenlänge räumlich unterschieden werden.It is beneficial if the fiber Bragg grating sensors from each other different Bragg wavelengths exhibit. For example, with the wind speed measuring device the so-called wavelength multiplexing method applied, can usually up to 20 FBG sensors in succession in a waveguide be arranged. That of an optical transmitting / receiving unit in the light waveguide fed light signal must this one Wavelength range which covers all Bragg wavelengths. On the other hand alternative to wavelength division multiplexing the so-called time multiplex method (OFDR: Optical Frequency Domain Reflectometry) can use almost Unlimited FBG sensors arranged in an optical waveguide become. It can the sensors are spatially distinguished even with identical Bragg wavelength.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass das Messelement eine Ummantelung aufweist. Das Messelement kann so beispielsweise gegen Beanspruchung durch Umwelteinflüsse geschützt werden. Darüber hinaus ermöglicht die Ummantelung einen mechanischen Schutz, beispielsweise während der Montage.In An advantageous development is proposed that the measuring element having a sheath. The measuring element can be so for example be protected against exposure to environmental influences. Furthermore allows the sheath a mechanical protection, for example during the Assembly.

Dabei wird vorgeschlagen, dass die Ummantelung zumindest anteilig durch eine Metallhülse gebildet ist. So kann vorteilhaft das Messelement beispielsweise gegen eine elektrostatische Aufladung geschützt werden, indem die Messhülse mit einem Erdpotential verbindbar ist.there It is proposed that the sheathing be at least partially by a metal sleeve is formed. For example, the measuring element can be advantageous be protected against electrostatic charge by the measuring sleeve with a ground potential is connectable.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Ummantelung zugleich als Heizelement vorgesehen ist. Bauteile und Kosten können weiter reduziert werden.Furthermore It is suggested that the sheath is also used as a heating element is provided. Components and costs can be further reduced.

Es ist günstig, wenn das mindestens eine Heizelement aus Metall gebildet ist. Somit ist eine gleichmäßige Erwärmung längs des Heizelements gewährleistet.It is cheap, if the at least one heating element is formed from metal. Consequently is a uniform heating along the Heating element ensured.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das mindestens eine Heizelement durch eine elektrisch leitfähige Beschichtung des Lichtwellenleiters gebildet ist. So kann die Bauform des Messelements weiter vereinfacht werden. Das Heizelement kann auf einfache Weise einstückig mit dem Lichtwellenleiter verbunden sein, so dass neben einer kostengünstigen Herstellung auch eine Schutzfunktion des Leiters durch das Heizelement erreicht werden kann. Die leitfähige Beschichtung kann beispielsweise aus einem Metall wie Aluminium oder auch aus einer Legierung wie beispielsweise Stahl oder dergleichen gebildet sein.Furthermore, it is proposed that the at least one heating element is formed by an electrically conductive coating of the optical waveguide. Thus, the design of the measuring element can be further simplified. The heating element can be easily integrally connected to the optical waveguide, so that in addition to a cost-effective production and a protective function of the conductor can be achieved by the heating element. The conductive coating may for example be formed of a metal such as aluminum or of an alloy such as steel or the like.

Es wird ferner vorgeschlagen, dass das mindestens eine Heizelement einen konstanten spezifischen elektrischen Widerstand aufweist. Es kann vorteilhaft erreicht werden, dass das Messelement über seine Längserstreckung gleichmäßig mit Wärme beaufschlagt wird. Unter spezifischem elektrischem Widerstand ist der elektrische Widerstand pro Längeneinheit zu verstehen.It it is further proposed that the at least one heating element has a constant resistivity. It can be advantageously achieved that the measuring element via its longitudinal extension evenly with Heat applied becomes. Under specific electrical resistance is the electrical Resistance per unit length to understand.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der jeweilige spezifische Widerstand im Betriebstemperaturbereich weitgehend temperaturunabhängig ist. Damit wird gewährleistet, dass die vom Heizelement ausgehende Wärmezufuhr in Richtung Lichtwellenleiter entlang der Längserstreckung des Messelements im Wesentlichen unabhängig von der aktuellen lokalen Temperatur ist. Die Messgenauigkeit sowie auch die Zuverlässigkeit der Messung kann erhöht werden. Dazu kann das mindestens eine Heizelement beispielsweise aus einem Werkstoff wie Konstanten® oder dergleichen gebildet sein.In addition, it is proposed that the respective specific resistance in the operating temperature range is largely independent of temperature. This ensures that the heat input from the heating element in the direction of the optical waveguide along the longitudinal extension of the measuring element is essentially independent of the current local temperature. The measurement accuracy as well as the reliability of the measurement can be increased. For this purpose, the at least one heating element may for example be formed of a material such constants ® or the like.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass eine auf der Gondel befestigte, in Längserstreckung des Turmes weisende Turmerweiterung vorgesehen ist, welche mit dem mindestens einen Messelement versehen ist. Damit kann auf einfache Weise ein Windgeschwindigkeitshöhenprofil ermittelt werden. Die Länge der Turmerweiterung entspricht dabei vorteilhafterweise im Wesentlichen der Länge eines Rotorblattes.In an advantageous development is proposed that a mounted on the gondola, in longitudinal direction the tower facing tower extension is provided, which with the at least one measuring element is provided. This can be on easy Way determined a wind speed altitude profile become. The length the tower extension corresponds advantageously substantially to the Length of one Rotor blade.

Es ist günstig, wenn um ihre Längsachse unabhängig voneinander drehbare Rotorblätter vorgesehen sind. Somit kann jedes Rotorblatt individuell in seiner Kraftaufnahme optimiert werden.It is cheap, if around its longitudinal axis independently mutually rotatable rotor blades are provided. Thus, each rotor blade can be customized in its Power consumption can be optimized.

Dabei ist es von Vorteil, wenn jedes Rotorblatt mit mindestens einem Messelement versehen ist und eine Rotorblattsteuereinheit vorgesehen ist, mit welcher die jeweilige Drehposition jedes Rotorblatts um seine Längsachse in Abhängigkeit der mittels der Auswerteeinheit bestimmten Windgeschwindigkeit am jeweiligen Rotorblatt steuerbar ist. Somit kann jedes Rotorblatt durch individuelle Drehung um seine Längsachse derart ausgerichtet werden, dass die Windlast an jedem Rotorblatt gleichmäßig ist, eine optimierte Windkraftübertragung gewährleistet ist und bei Bedarf, beispielsweise bei Überbelastung, das entsprechende Rotorblatt entlastet wird. Damit ist eine effektive Ausnutzung der Windenergie bei gleichzeitiger Betriebssicherheit gewährleistet.there It is advantageous if each rotor blade with at least one measuring element is provided and a rotor blade control unit is provided with which the respective rotational position of each rotor blade about its longitudinal axis dependent on the wind speed determined by means of the evaluation unit respective rotor blade is controllable. Thus, every rotor blade can aligned by individual rotation about its longitudinal axis be that the wind load on each rotor blade is even, one optimized wind power transmission is guaranteed and if necessary, for example overloading, the corresponding one Rotor blade is relieved. This is an effective use of Wind energy with simultaneous reliability guaranteed.

Zur weiteren Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren entsprechend den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 15 angegeben.to another solution The object is a method according to the features of the independent claim 15 indicated.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um ein Verfahren zum Bestimmen einer Windgeschwindigkeit des eine Windenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Turm, einer Gondel und einem mit zumindest zwei Rotorblättern versehenem Rotor anströmenden Windes mittels einer Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung, mit welcher zumindest eines der Rotorblätter und/oder der Turm versehen sind/ist, wobei ein Lichtsignal in einen mit mindestens einem optischen Sensor versehenen Lichtwellenleiter des Messelements eingekoppelt wird, der Lichtwellenleiter mittels mindestens eines zum Lichtwellenleiter benachbart angeordneten, elektrischen Heizelements mit Wärme beaufschlagt wird, das Lichtsignal durch den zumindest einen optischen Sensor in Abhängigkeit von dessen lokalen Temperatur am Ort des optischen Sensors beeinflusst wird, die Beeinflussung des Lichtsignals ermittelt und daraus die Windgeschwindigkeit entlang der Längserstreckung des Messelements bestimmt wird.at the method according to the invention it is a method for determining a wind speed of a wind energy plant according to one of the preceding claims a tower, a gondola and one provided with at least two rotor blades Rotor influx of wind by means of a wind speed measuring device with which at least one of the rotor blades and / or the tower are / is provided, with a light signal in one with at least one optical sensor provided optical waveguide of the measuring element is coupled, the optical waveguide by means of at least an adjacent to the optical waveguide, electrical Heating element applied with heat is, the light signal through the at least one optical sensor dependent on influenced by its local temperature at the location of the optical sensor is determined, the influence of the light signal and from the Wind speed along the longitudinal extent of the measuring element is determined.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich die vorstehend für die erfindungsgemäße Windenergieanlage erläuterten Vorteile.at the method according to the invention arise the above for the wind turbine according to the invention explained Advantages.

So ist es auch günstig, wenn das Lichtsignal mindestens ein Lichtpuls ist. Vorteilhaft kann Energie eingespart sowie die Messgenauigkeit erhöht werden. Der mindestens eine Lichtpuls kann beispielsweise durch einen gepulsten Laser erzeugt werden.So it is also cheap when the light signal is at least one light pulse. Advantageously Energy saved and the measurement accuracy can be increased. The at least one Light pulse can be generated for example by a pulsed laser become.

Ferner wird vorgeschlagen, dass das Messelement während der Messung in seiner Längserstreckung durch mindestens ein Heizelement erwärmt wird. Aus einer Temperaturvariation längs des Messelementes aufgrund der Anströmung des Messelementes durch den Wind kann vorteilhaft auch die Windgeschwindigkeit entlang des Messelements ermittelt werden.Further It is suggested that the measuring element be in its position during the measurement longitudinal extension is heated by at least one heating element. From a temperature variation along the measuring element due to the flow the measuring element by the wind can advantageously also the wind speed be determined along the measuring element.

Vorteilhaft ist, dass das mindestens eine Heizelement mit einem konstanten elektrischen Strom beaufschlagt wird. Insbesondere bei einem über die Längserstreckung des Messelements konstanten Widerstandsverlauf kann somit gemäß dem ohmschen Gesetz jeweils eine konstante Wärmebeaufschlagung des Lichtwellenleiters erreicht werden. Dies kann mittels Gleichstrom oder auch Wechselstrom erfolgen. Insbesondere kann durch Variation der Wechselstromfrequenz die Heizwirkung des mindestens einen Heizelements beeinflusst werden, wenn sich die Frequenz in einem Bereich bewegt, in dem Stromverdrängungseffekte wirksam werden.Advantageous is that the at least one heating element with a constant electrical Electricity is applied. In particular, in one over the longitudinal extent of the measuring element constant resistance can thus according to the ohmic law each a constant heat load of the optical waveguide can be achieved. This can be done by means of direct current or AC. In particular, by variation the AC frequency, the heating effect of the at least one heating element be affected when the frequency is in a range, in the current displacement effects be effective.

Vorteilhafterweise werden mehrere Messungen mit unterschiedlicher Wärmebeaufschlagung durchgeführt. Damit kann die Messgenauigkeit weiter erhöht werden.Advantageously, several measurements with different heat application carried out. Thus, the measurement accuracy can be further increased.

Zudem ist es günstig, wenn aus der Differenz wenigstens zweier Messungen mit unterschiedlicher Leistungsbeaufschlagung die Windgeschwindigkeit entlang der Längserstreckung des Messelements bestimmt wird. Somit können durch die Differenzbildung der Messung überlagerte Störeffekte reduziert werden. Die Genauigkeit des Messergebnisses kann weiter erhöht werden.moreover is it cheap if from the difference of at least two measurements with different power application the wind speed along the longitudinal extent of the measuring element is determined. Thus, you can by the difference of the measurement superimposed interference effects be reduced. The accuracy of the measurement result can continue elevated become.

Mit der Erfindung wird ferner eine Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum optimierten Betrieb und/oder Schutz der erfindungsgemäßen Windenergieanlage angegebene, bei welcher die Windgeschwindigkeit an jedem einzelnen Rotorblatt bestimmt wird und in Abhängigkeit der jeweiligen Windgeschwindigkeit jedes Rotorblatt um seine Längsachse ausgerichtet wird.With The invention further provides a use of the method according to the invention for the optimized operation and / or protection of the wind energy installation according to the invention specified, at which the wind speed at each individual Rotor blade is determined and depending on the respective wind speed each rotor blade about its longitudinal axis is aligned.

Bevorzugte, jedoch keinesfalls einschränkende Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Zur Veranschaulichung ist die Zeichnung nicht maßstäblich ausgeführt und gewisse Merkmale sind schematisiert dargestellt. Im Einzelnen zeigenpreferred but by no means restrictive embodiments The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. As an illustration the drawing is not executed to scale and certain features are shown schematically. Show in detail

1 eine Windenergieanlage mit einer schematisch dargestellten Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung, 1 a wind turbine with a schematically illustrated wind speed measuring device,

2 einen Querschnitt durch ein mit der Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung versehenes Rotorblatt, 2 a cross section through a provided with the wind speed measuring device rotor blade,

3 einen Querschnitt durch ein mit der Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung versehenes Rotorblatt in einer zweiten Ausführungsform, 3 a cross section through a provided with the wind speed measuring device rotor blade in a second embodiment,

4 einen Querschnitt durch ein mit der Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung versehenes Rotorblatt in einer dritten Ausführungsform, 4 a cross section through a provided with the wind speed measuring device rotor blade in a third embodiment,

5 einen Schnitt durch ein Messelement mit einer Glasfaser sowie zwei parallel dazu angeordneten Heizleitern, 5 a section through a measuring element with a glass fiber and two arranged parallel heating conductors,

6 einen Schnitt durch eine zweite Ausgestaltung das Messelements mit einem die Glasfaser umgebenden koaxialen Heizelement, 6 a section through a second embodiment of the measuring element with a surrounding the glass fiber coaxial heating element,

7 einen Schnitt durch eine dritte Ausgestaltung des Messelements mit einem direkt auf einer Oberfläche der Glasfaser aufgebrachten Heizelement, 7 a section through a third embodiment of the measuring element with a directly applied to a surface of the glass fiber heating element,

8 ein Prinzipschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strömungsmessvorrichtung mit dem Messelement gemäß 5, 8th a schematic diagram of an embodiment of the flow measuring device according to the invention with the measuring element according to 5 .

9 ein Prinzipschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strömungsmessvorrichtung mit dem Messelement gemäß 6 oder 7, 9 a schematic diagram of an embodiment of the flow measuring device according to the invention with the measuring element according to 6 or 7 .

10 eine Windenergieanlage mit Messelementen an jedem Rotorblatt, und 10 a wind turbine with measuring elements on each rotor blade, and

11 eine Windenergieanlage mit Turmerweiterung und Messelementen am Turm und der Turmerweiterung. 11 a wind turbine with tower extension and measuring elements on the tower and the tower extension.

Einander entsprechende Teile sind in den 1 bis 11 mit denselben Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are in the 1 to 11 provided with the same reference numerals.

In 1 ist eine Windenergieanlage 10 mit einer schematisch dargestellten Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung dargestellt. Die Windenergieanlage 10 weist einen Turm 11 und eine auf dem Turm 11 drehbar gelagerte Gondel 12 auf. Die Drehachse der Gondel 12 fällt in der Regel mit der Längsachse 35 des Turmes 11 zusammen. An der Gondel 12 ist ein drehbar gelagerter Rotor 13 über eine im Wesentlichen horizontal angeordnete Rotorwelle 33 mit der Gondel 12 verbunden. Die Rotationsenergie des Rotors 13 wird dabei über die Rotorwelle 33 an einen innerhalb der Gondel 12 angeordneten Generator zur Energieerzeugung weitergeleitet. Vorzugsweise ist zwischen Rotor 13 und Generator ein Getriebe angeordnet, um die Umdrehungsgeschwindigkeit des Rotors 13 an einen optimalen Generatorbetrieb anpassen zu können. Der Übersicht halber sind das Getriebe und der Generator in 1 nicht dargestellt. Der Rotor 13 selbst weist eine Nabe 31 und zwei oder mehrere an der Nabe 31 befestigten Rotorblätter 32 auf, die unabhängig voneinander um ihre Längsachsen 34 drehbar sind (angedeutet durch die Pfeile 9). Das Drehen des jeweiligen Rotorblatts 32 erfolgt beispielsweise mittels eines hydraulischen Antriebs oder mittels eines Schrittmotors (in den Figuren nicht dargestellt).In 1 is a wind turbine 10 shown with a wind speed measuring device shown schematically. The wind turbine 10 has a tower 11 and one on the tower 11 rotatably mounted gondola 12 on. The axis of rotation of the gondola 12 usually falls with the longitudinal axis 35 of the tower 11 together. At the gondola 12 is a rotatably mounted rotor 13 via a substantially horizontally disposed rotor shaft 33 with the gondola 12 connected. The rotational energy of the rotor 13 is doing over the rotor shaft 33 to one inside the gondola 12 arranged generator for power generation passed. Preferably is between rotor 13 and generator arranged a gear to the rotational speed of the rotor 13 to adapt to an optimal generator operation. For clarity, the gearbox and the generator are in 1 not shown. The rotor 13 even has a hub 31 and two or more at the hub 31 attached rotor blades 32 which are independent of each other about their longitudinal axes 34 are rotatable (indicated by the arrows 9 ). The turning of the respective rotor blade 32 For example, by means of a hydraulic drive or by means of a stepping motor (not shown in the figures).

Die Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung weist in diesem Ausführungsbeispiel drei Messelemente 5, 6 oder 7 auf. Zwei der drei Messelemente 5, 6 oder 7 sind auf der dem Wind zugewandten Seite der beiden abgebildeten Rotorblätter 32 an diesen angebracht, während das dritte Messelement 5, 6 oder 7 am Turm 11 angebracht ist. Die Messelemente 5, 6 oder 7 sind jeweils derart angeordnet, dass sie von der Luftströmung 70 des Windes angeströmt werden können. Die Windströmung ist durch Pfeile 70 gekennzeichnet, wobei die unterschiedliche Länge der Pfeile 70 unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten darstellen sollen. Jedes Messelement 5, 6 oder 7 ist über jeweils eine elektrische Verbindungsleitung 26 mit einer elektrischen Steuerungseinheit 20 und über eine optische Verbindungsfaser 25 mit einer optischen Auswerteeinheit 40 verbun den. Die beiden an den Rotorblättern 32 angebrachten Messelemente 5, 6 oder 7 sind einer gemeinsamen elektrischen Steuerungseinheit 20 und einer gemeinsamen optischen Auswerteinheit 40 zugeordnet. Beide Einheiten 20 und 40 sind dabei in der Nabe 31 angeordnet. Das dritte, am Turm 11 angebrachte Messelement 5, 6 oder 7 ist mit einer eigenen Steuerungseinheit 20 und einer eigenen Auswerteeinheit 40 verbunden, welche vorzugsweise im Turm 11 angeordnet sind. Es ist aber auch denkbar für alle Messelemente 5, 6 oder 7 eine gemeinsame elektrische Steuerungseinheit 20 und eine gemeinsame optische Auswerteeinheit 40 vorzusehen. Hierbei müssen für die Verbindungsleitungen 26 und -fasern 25 zwischen ortsfesten und drehbaren Teilen (Turm 11 und Rotor 13) entsprechende elektrische und optische Drehkupplungen verwendet werden.The wind speed measuring device has three measuring elements in this embodiment 5 . 6 or 7 on. Two of the three measuring elements 5 . 6 or 7 are on the windward side of the two illustrated rotor blades 32 attached to this while the third measuring element 5 . 6 or 7 at the tower 11 is appropriate. The measuring elements 5 . 6 or 7 are each arranged such that they from the air flow 70 the wind can be streamed. The wind flow is through arrows 70 characterized in that the different lengths of the arrows 70 should represent different flow rates. Every measuring element 5 . 6 or 7 is via an electrical connection line 26 with an electrical control unit 20 and via an optical link fiber 25 with an optical evaluation unit 40 ver bun the. The two on the rotor blades 32 attached measuring elements 5 . 6 or 7 are a common electrical control unit 20 and a common optical evaluation unit 40 assigned. Both units 20 and 40 are in the hub 31 arranged. The third, at the tower 11 attached measuring element 5 . 6 or 7 is with its own control unit 20 and a separate evaluation unit 40 connected, which preferably in the tower 11 are arranged. But it is also conceivable for all measuring elements 5 . 6 or 7 a common electrical control unit 20 and a common optical evaluation unit 40 provided. This must be for the connecting cables 26 and fibers 25 between stationary and rotating parts (tower 11 and rotor 13 ) corresponding electrical and optical rotary joints are used.

Zur besseren Übersicht ist in den 1 bis 4 und 8 bis 11 jeweils ein Koordinatensystem 80 mit einer x-, y- und z-Achse abgebildet. Der Einfachheit halber und nicht einschränkend wird angenommen, dass die zu untersuchende Windströmung 70 in x-Richtung gerichtet ist und das jeweilige Messelement 5, 6 oder 7 anströmt.For a better overview is in the 1 to 4 and 8th to 11 one coordinate system each 80 mapped with an x, y and z axis. For the sake of simplicity and not limitation, it is assumed that the wind flow to be examined 70 is directed in the x direction and the respective measuring element 5 . 6 or 7 flows against.

In den 2 bis 4 sind als Beispiel drei verschiedene Anbringungsmöglichkeiten des Messelements 5, 6 oder 7 am Rotorblatt 32 schematisch dargestellt. Sie zeigen jeweils einen mit II (2), III (3) und IV (4) in 1 gekennzeichneten Querschnitt durch ein mit einem Messelement 5, 6 oder 7 versehenes Rotorblatt 32, wobei das Messelement 5, 6 oder 7 parallel zur Längsachse des Rotorblattes 32 angeordnet ist. Diese Beispiele lassen sich auch ohne weiteres auf die Anbringung eines derartigen Messelements 5, 6 oder 7 an die Außenwand des Turms 11 übertragen.In the 2 to 4 As an example, three different attachment possibilities of the measuring element 5 . 6 or 7 on the rotor blade 32 shown schematically. They each show one with II ( 2 ), III ( 3 ) and IV ( 4 ) in 1 marked cross section through a with a measuring element 5 . 6 or 7 provided rotor blade 32 , wherein the measuring element 5 . 6 or 7 parallel to the longitudinal axis of the rotor blade 32 is arranged. These examples can also be readily applied to the attachment of such a measuring element 5 . 6 or 7 to the outer wall of the tower 11 transfer.

Gemäß 2 ist das Messelement 5, 6 oder 7 in die Oberfläche 36 des Rotorblattes 32 integriert. In diesem Beispiel ist ein Teil der Außenfläche des Messelements 5, 6 oder 7 Teil der von der Windströmung angeströmten Oberfläche des Rotor blattes 32. In 3 hingegen ist das Messelement 5, 6 oder 7 auf der Oberfläche 36 des Rotorblattes 32 angeordnet dargestellt. Das dritte Anbringungsbeispiel für das Messelement 5, 6 oder 7 ist in 4 schematisch abgebildet. Hier ist das Messelement 5, 6 oder 7 auf einer hierfür vorgesehenen Halterung 21 befestigt.According to 2 is the measuring element 5 . 6 or 7 in the surface 36 of the rotor blade 32 integrated. In this example, part of the outer surface of the measuring element 5 . 6 or 7 Part of the flow of the wind flow surface of the rotor blade 32 , In 3 however, the measuring element is 5 . 6 or 7 on the surface 36 of the rotor blade 32 arranged shown. The third mounting example for the measuring element 5 . 6 or 7 is in 4 shown schematically. Here is the measuring element 5 . 6 or 7 on a holder provided for this purpose 21 attached.

5 zeigt den Querschnitt eines Messelements 5 mit zwei Heizelementen 5a zwischen denen mittig ein Lichtwellenleiter 4 angeordnet in einer ersten Ausgestaltung. Die Anordnung ist in einem keramischen Werkstoff 16 eingebettet, der seinerseits von einer insbesondere passivierenden Ummantelung 88 umgeben ist. 5 shows the cross section of a measuring element 5 with two heating elements 5a between which an optical waveguide in the middle 4 arranged in a first embodiment. The arrangement is in a ceramic material 16 embedded, in turn, of a particular passivierenden sheath 88 is surrounded.

Ein weiteres Ausgestaltungsbeispiel eines Messelements 6 mit einem Lichtwellenleiter 4 ist in 6 dargestellt. Der Lichtwellenleiter 4 ist dabei von einem keramischen Werkstoff 16 umgeben. Ein Heizelement 6a umgibt das Messelement 6 voll umfänglich und bildet zugleich eine Ummantelung 88.Another embodiment of a measuring element 6 with an optical fiber 4 is in 6 shown. The optical fiber 4 is of a ceramic material 16 surround. A heating element 6a surrounds the measuring element 6 fully circumferential and at the same time forms a shell 88 ,

In 7 ist ein Querschnitt durch eine dritte Ausgestaltung eines Messelements 7 dargestellt, wobei der Lichtwellenleiter 4 mit einer Metallschicht bedampft ist, die zugleich eine Ummantelung 88 sowie ein Heizelement 7a bildet. Diese Ausgestaltung zeichnet sich durch eine Elastizität aus, so dass das Messelement 7 in seiner räumlichen Ausdehnung bedarfsgerecht angepasst werden kann. Zudem zeichnet sich das Messelement 7 durch ein besonders einfaches Herstellverfahren aus, in dem der Lichtwellenleiter 4 in einem Beschichtungsprozess konventioneller, bekannter Art mit dem gewünschten elektrischen Leiter als Heizelement 7a beschichtet wird.In 7 is a cross section through a third embodiment of a measuring element 7 shown, wherein the optical waveguide 4 coated with a metal layer, which at the same time a sheath 88 and a heating element 7a forms. This embodiment is characterized by an elasticity, so that the measuring element 7 in its spatial extent can be adjusted as needed. In addition, the measuring element is characterized 7 by a particularly simple manufacturing method, in which the optical waveguide 4 in a coating process of conventional, known type with the desired electrical conductor as a heating element 7a is coated.

Die in den Ausgestaltungen verwendeten Heizelemente 5a, 6a uns 7a sind vorzugsweise aus einem Metall gebildet oder aus einer Metalllegierung. In Abhängigkeit von der physikalischen und/oder chemischen Beanspruchung können beispielsweise Stahl, Kupfer, Aluminium, Bronze, Konstantan oder dergleichen verwendet werden. Der Einsatz von leitfähigen Polymeren ist ebenfalls denkbar. Darüber hinaus zeichnet sich die Ausgestaltung gemäß 7 dadurch aus, dass sie eine besonders geringe Wärmekapazität gegenüber den beiden anderen Ausführungsbeispielen aufweist, so dass zeitliche Änderungen der Windgeschwindigkeit rasch erfasst werden können. In den hier dargestellten Ausführungsbeispielen weist das Heizelement 5a, 6a oder 7a jeweils einen konstanten elektrischen Widerstand auf. Insbesondere ist der Widerstand im Betriebstemperaturbereich weitgehend unabhängig von der Temperatur. Eine Beaufschlagung des Heizelements 5a, 6a oder 7a mit einem konstanten Strom bzw. mit einem Wechselstrom mit konstantem Effektivwert führt somit zu einer über die Länge des Heizelements 5a, 6a oder 7a gleichmäßigen Wärmeerzeugung, so dass das Messelement 5, 6 oder 7 über seine Längserstreckung gleichmäßig mit Wärme beaufschlagt wird.The heating elements used in the embodiments 5a . 6a us 7a are preferably formed of a metal or of a metal alloy. Depending on the physical and / or chemical stress, for example steel, copper, aluminum, bronze, constantan or the like can be used. The use of conductive polymers is also conceivable. In addition, the embodiment is characterized according to 7 characterized in that it has a particularly low heat capacity over the other two embodiments, so that temporal changes in the wind speed can be detected quickly. In the embodiments illustrated here, the heating element 5a . 6a or 7a each have a constant electrical resistance. In particular, the resistance in the operating temperature range is largely independent of the temperature. An admission of the heating element 5a . 6a or 7a with a constant current or with an alternating current with a constant effective value thus leads to an over the length of the heating element 5a . 6a or 7a uniform heat generation, so that the measuring element 5 . 6 or 7 Heat is uniformly applied over its longitudinal extent.

Die 8 und 9 zeigen Ausführungsbeispiele der Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung gemäß der Erfindung in Prinzipschaltbildern. Die Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung in 8 umfasst dabei das Messelement 5 gemäß 5 und die Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung in 9 umfasst das Messelement 6 oder 7 gemäß 6 bzw. 7. Alle genannten Ausführungsbeispiele der Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung weisen weiter eine Steuerungseinheit 20 und eine Auswerteeinheit 40 auf. Das jeweilige Messelement 5, 6 oder 7 erstreckt sich in seiner Längsachse in z-Richtung. Das Messelement 6 oder 7 der Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung gemäß der 9 ist an seinen jeweiligen Enden mit seinem Heizelement 6a oder 7a elektrisch mit der Steuerungseinheit 20 und an einem der beiden Enden optisch mit der Auswerteeinheit 40 verbunden. Das Messelement 5 der Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung gemäß der 8 ist an einem Ende elektrisch mit der Steuerungseinheit 20 und optisch mit der Auswerteeinheit 40 verbunden, während das andere Ende des Messelements 5 frei verfügbar ist. Hiermit kann eine besonders einfache Montage und/oder Handhabung des Messelements 5 erreicht werden.The 8th and 9 show exemplary embodiments of the wind speed measuring device according to the invention in block diagrams. The wind speed measuring device in 8th includes the measuring element 5 according to 5 and the wind speed measuring device in 9 includes the measuring element 6 or 7 according to 6 respectively. 7 , All mentioned embodiments of the wind speed measuring device further comprise a control unit 20 and an evaluation unit 40 on. The respective measuring element 5 . 6 or 7 extends in its longitudinal axis in the z-direction. The measuring element 6 or 7 the wind speed Measuring device according to the 9 is at its respective ends with its heating element 6a or 7a electrically with the control unit 20 and optically with the evaluation unit at one of the two ends 40 connected. The measuring element 5 the wind speed measuring device according to 8th is electrically connected to the control unit at one end 20 and optically with the evaluation unit 40 connected while the other end of the measuring element 5 is freely available. This can be a particularly simple installation and / or handling of the measuring element 5 be achieved.

Die Steuerungseinheit 20 weist eine elektrische Energiequelle 22 auf. Die Energiequelle 22, welche zwei Anschlüsse aufweist, ist gemäß der Ausführungsbeispiele derart mit dem Heizelement 5a oder 6a oder 7a verbunden, dass das Heizelement 5a oder 6a oder 7a mit elektrischer Leistung beaufschlagt und Wärme erzeugt wird. Die elektrische Energiequelle 22 ist insbesondere eine Stromquelle, über die ein konstanter Gleichstrom vorgebbar ist. Des Weiteren ist der Lichtwellenleiter 4 des Messelements 5, 6 oder 7 der Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung gemäß den 8 und 9 über eine optische Verbindungsfaser 25 mit der Auswerteeinheit 40 verbunden.The control unit 20 has an electrical energy source 22 on. The energy source 22 which has two terminals is according to the embodiments so with the heating element 5a or 6a or 7a connected that the heating element 5a or 6a or 7a supplied with electric power and heat is generated. The electrical energy source 22 is in particular a power source, via which a constant direct current can be predetermined. Furthermore, the optical fiber 4 of the measuring element 5 . 6 or 7 the wind speed measuring device according to the 8th and 9 via an optical connection fiber 25 with the evaluation unit 40 connected.

Das Messelement 5, 6 oder 7 wird vom durch die Pfeile 70 gekennzeichneten Wind angeströmt, wobei die Luftströmung entlang der Längserstreckung des Messelements 5, 6 oder 7 eine unterschiedliche Geschwindigkeit aufweisen kann, angedeutet durch die unterschiedlich langen Pfeile 70. Die Windrichtung weist der Einfachheit halber, wie bereits zuvor angegeben, in x-Richtung. Für eine Messung der Windgeschwindigkeit wird das Heizelement 5a oder 6a oder 7a des Messelements 5, 6 bzw. 7 mit elektrischer Leistung beaufschlagt, so dass sich dieses erwärmt.The measuring element 5 . 6 or 7 is made by the arrows 70 characterized wind flows, wherein the air flow along the longitudinal extent of the measuring element 5 . 6 or 7 may have a different speed, indicated by the arrows of different lengths 70 , For the sake of simplicity, the wind direction points in the x-direction, as already stated above. For a measurement of the wind speed, the heating element 5a or 6a or 7a of the measuring element 5 . 6 respectively. 7 subjected to electric power, so that this heats up.

Mittels der Auswerteeinheit 40, welche eine Lichtquelle, einen Detektor und ein Analysemittel aufweist, wird Licht, in Form eines kontinuierlichen Laserstrahls oder in Form von Laserimpulsen, über die optische Verbindungsfaser 25 in den Lichtwellenleiter 4 des Messelements 5, 6 oder 7 eingekoppelt und rückgestreutes Licht mit dem Analysemittel analysiert. Für die Messung wird der Effekt ausgenutzt, dass ein Lichtsignal, das in einen Lichtwellenleiter 4 eingekoppelt wird, beim Durchlauf durch den Lichtwellenleiter 4 gestreut wird. Ein Teil des gestreuten Lichtsignals wird in die Gegenrichtung gestreut, so dass es am Eingang des Lichtwellenleiters 4 erfasst werden kann. Durch die Temperaturabhängigkeit dieses Streueffekts lässt sich auf die Temperatur des Lichtwellenleiters 4 schließen. Das zurückgestreute Lichtsignal besteht aus unterschiedlichen Komponenten, die hinsichtlich der Messanforderungen unterschiedlich geeignet sind. Beispielsweise enthält das zurückgestreute Lichtsignal einen Raman-gestreuten Anteil. Mit der Faser-Bragg-Gitter-Technologie ist im Vergleich zur Raman-Technologie eine höhere Ortsauflösung erreichbar, da am Ort jedes einzelnen Faser-Bragg-Gitter-Sensors die dort herrschende Temperatur gemessen werden kann.By means of the evaluation unit 40 , which comprises a light source, a detector and an analyzing means, is light, in the form of a continuous laser beam or in the form of laser pulses, over the optical connecting fiber 25 in the optical fiber 4 of the measuring element 5 . 6 or 7 coupled and backscattered light analyzed with the analysis means. For the measurement, the effect is exploited that a light signal, which in an optical waveguide 4 is coupled, when passing through the optical fiber 4 is scattered. Part of the scattered light signal is scattered in the opposite direction, leaving it at the entrance of the optical fiber 4 can be detected. Due to the temperature dependence of this scattering effect can be on the temperature of the optical waveguide 4 shut down. The backscattered light signal consists of different components that are different in terms of measurement requirements. For example, the backscattered light signal contains a Raman scattered fraction. With the fiber Bragg grating technology, a higher spatial resolution can be achieved compared to Raman technology, since the temperature prevailing there can be measured at the location of each individual fiber Bragg grating sensor.

Mittels der Auswerteeinheit 23 wird die Temperatur innerhalb des Messelements 5, 6 oder 7 ermittelt. Abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit des Windes stellt sich eine der Strömungsgeschwindigkeit entsprechende Temperaturen im Messelement 5, 6 oder 7 ein. Mittels der Auswerteeinheit 40 wird nach der Analyse des rückgestreuten Anteils des in den Lichtwellenleiter 4 eingespeisten Lichtsignals aus der daraus ermittelten Temperatur ein Windgeschwindigkeitswert bestimmt.By means of the evaluation unit 23 the temperature within the measuring element becomes 5 . 6 or 7 determined. Depending on the flow velocity of the wind, a temperature corresponding to the flow velocity is established in the measuring element 5 . 6 or 7 one. By means of the evaluation unit 40 after the analysis of the backscattered portion of the in the optical waveguide 4 fed light signal from the temperature determined therefrom a wind speed value determined.

Weist das Messelement 5, 6 oder 7 mehrere Faser-Bragg-Gitter-Sensoren 8 entlang des Lichtwellenleiters 4 auf, wie in den Ausführungsbeispielen in 8 und 9 angedeutet, kann aus der damit bestimmbaren Temperaturverteilung die Windgeschwindigkeitsverteilung entlang des Messelements 5, 6 oder 7 bestimmt werden.Indicates the measuring element 5 . 6 or 7 several fiber Bragg grating sensors 8th along the fiber optic cable 4 on, as in the embodiments in 8th and 9 indicated, from the thus determinable temperature distribution, the wind velocity distribution along the measuring element 5 . 6 or 7 be determined.

Im Ausführungsbeispiel der Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung nach 8 weist das Messelement 5 zwei parallele als Heizdrähte ausgebildete Heizelemente 5a auf. Die Energiequelle 22 ist mit einem Anschluss mit einem und mit dem anderen Anschluss mit dem anderen Heizelement 5a verbunden. Die beiden Heizelemente 5a sind als Heizdrähte ausgebildet.In the embodiment of the wind speed measuring device according to 8th has the measuring element 5 two parallel formed as heating wires heating elements 5a on. The energy source 22 is with one connection with one and with the other connection with the other heating element 5a connected. The two heating elements 5a are designed as heating wires.

Im Ausführungsbeispiel der Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung nach 9 ist ein Anschluss der Energiequelle 22 mit einem als hülsenförmige Ummantelung 88 (6) oder als Metallfilm (7) ausgebildeten Heizelement 6a oder 7a an einem Ende des Messelementes 6 oder 7 verbunden. Der zweite Anschluss der Energiequelle 22 ist am anderen Ende des Messelementes 6 oder 7 mittels einer elektrischen Leitung mit dem Heizelement 6a oder 7a verbunden.In the embodiment of the wind speed measuring device according to 9 is a connection of the power source 22 with a sleeve-shaped sheath 88 ( 6 ) or as a metal film ( 7 ) formed heating element 6a or 7a at one end of the measuring element 6 or 7 connected. The second connection of the power source 22 is at the other end of the measuring element 6 or 7 by means of an electrical line to the heating element 6a or 7a connected.

In 10 ist eine erfindungsgemäße Windenergieanlage 10 mit einer Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung angegeben, deren Rotorblätter 32 jeweils mit einem Messelement 5, 6 oder 7 versehen sind. Die Messelemente 5, 6 oder 7 verlaufen dabei jeweils entlang des gesamten Rotorblatts 32 im Wesentlichen parallel zu dessen Längsachse 34. Somit kann zu jedem Zeitpunk an jedem Längenabschnitt entlang jedes Rotorblattes 32 die Windgeschwindigkeit ermittelt werden und die Rotorblätter 32 individuell an die vorherrschenden Windstärkeverhältnisse beispielsweise durch entsprechende Drehung (Pitch) um die jeweilige Längsachse 34 angepasst werden. Vorzugsweise kann dies durch eine aktive adaptive Regelung der Rotorblattdrehung erfolgen.In 10 is a wind turbine according to the invention 10 specified with a wind speed measuring device whose rotor blades 32 each with a measuring element 5 . 6 or 7 are provided. The measuring elements 5 . 6 or 7 each run along the entire rotor blade 32 essentially parallel to its longitudinal axis 34 , Thus, at any time point at each length along each rotor blade 32 the wind speed can be determined and the rotor blades 32 individually to the prevailing wind force conditions, for example by appropriate rotation (pitch) about the respective longitudinal axis 34 be adjusted. Preferably, this can be achieved by an active adaptive Regulation of the rotor blade rotation done.

In 11 ist ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Windenergieanlage 10 mit einer Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung angegeben. Die Windenergieanlage 10 weist dabei eine auf der Gondel 12 angeordnete Turmerweiterung 11e auf, deren Längsachse mit der Längsachse 35 des Turms 11 zusammenfällt und deren Länge etwa einer Rotorblattlänge entspricht. Turm 11 und Turmerweiterung 11e sind hierbei mit jeweils einem Messelement 5, 6 oder 7 versehen. Die Messelemente 5, 6 oder 7 verlaufen dabei jeweils entlang der gesamten Turmerweiterung 11e und entlang des Turmes 11 im Wesentlichen über eine Länge, die einer Rotorblattlänge entspricht. Somit kann zu jedem Zeitpunk an jedem Längenabschnitt entlang des Turmes 11 und der Turmerweiterung 11e die Windgeschwindigkeit ermittelt werden. Bei Kenntnis des Höhenprofils der Windgeschwindigkeit können dann die Rotorblätter 32 individuell an die vorherrschenden Windstärkeverhältnisse beispielsweise durch entsprechende Drehung (Pitch) jedes Rotorblattes 32 um dessen Längs achse 34 angepasst werden. Vorzugsweise kann auch dies durch eine aktive adaptive Regelung der Rotorblattdrehung erfolgen.In 11 is another example of a wind turbine according to the invention 10 indicated with a wind speed measuring device. The wind turbine 10 has one on the gondola 12 arranged tower extension 11e on, whose longitudinal axis with the longitudinal axis 35 of the tower 11 coincides and whose length corresponds approximately to a rotor blade length. tower 11 and tower extension 11e are here each with a measuring element 5 . 6 or 7 Mistake. The measuring elements 5 . 6 or 7 each run along the entire tower extension 11e and along the tower 11 essentially over a length corresponding to a rotor blade length. Thus, at any time point at any length along the tower 11 and the tower extension 11e the wind speed can be determined. With knowledge of the height profile of the wind speed then the rotor blades 32 individually to the prevailing wind force conditions, for example by corresponding rotation (pitch) of each rotor blade 32 about its longitudinal axis 34 be adjusted. Preferably, this can also be done by an active adaptive control of the rotor blade rotation.

Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend. So können insbesondere die Art des Messelements 5, 6 oder 7, insbesondere seine geometrische Ausformung, variieren, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Darüber hinaus können natürlich auch mehrere Elemente zusammengeschaltet werden, um Windgeschwindigkeiten und auch deren Änderungen genauer untersuchen zu können.The exemplary embodiments illustrated in the figures merely serve to explain the invention and are not restrictive of it. Thus, in particular, the nature of the measuring element 5 . 6 or 7 , in particular its geometric shape, vary without departing from the scope of the invention. In addition, of course, several elements can be interconnected in order to investigate wind speeds and their changes more accurately.

Claims (21)

Windenergieanlage mit einem Turm (11), einer Gondel (12), einem mit zumindest zwei Rotorblättern (32) versehenen Rotor (13) und einer Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung zur Bestimmung einer Geschwindigkeit eines die Windenergieanlage (10) anströmenden Windes (70), welche Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung folgende Teile umfasst, nämlich mindestens – ein vom Wind (70) anströmbares Messelement (5, 6, 7) mit – mindestens einem Lichtwellenleiter (4), welcher mit mindestens einem optischen Sensor (8) versehenen ist und über welchen der mindestens eine optische Sensor (8) mittels eines Lichtsignals abfragbar ist, und – mindestens einem zum Lichtwellenleiter (4) benachbart angeordneten, elektrischen Heizelement (5a, 6a, 7a), mittels welchem der Lichtwellenleiter (4) mit Wärme beaufschlagbar ist, wobei – das in den mindestens einen Lichtwellenleiter (4) einkoppelbare Lichtsignal entsprechend der von der Windgeschwindigkeit abhängigen Temperatur des Lichtwellenleiters (4) am Ort des mindestens einen optischen Sensors (8) beeinflussbar ist, – eine Steuerungseinheit (20), mit welcher dem zumindest einen Heizelement (5a, 6a, 7a) elektrischen Leistung zuführbar ist, und – eine Auswerteeinheit (40), mit welcher die Temperaturbeeinflussung des Lichtsignals auswertbar und die Windgeschwindigkeit bestimmbar ist, wobei zumindest eines der Rotorblätter (32) und/oder der Turm (11) mit dem mindestens einen Messelement (5, 6, 7) versehen sind/ist.Wind turbine with a tower ( 11 ), a gondola ( 12 ), one with at least two rotor blades ( 32 ) provided rotor ( 13 ) and a wind speed measuring device for determining a speed of the wind turbine ( 10 ) oncoming wind ( 70 ), which wind speed measuring device comprises the following parts, namely at least - one from the wind ( 70 ) inflowable measuring element ( 5 . 6 . 7 ) with - at least one optical waveguide ( 4 ), which is equipped with at least one optical sensor ( 8th ) and via which the at least one optical sensor ( 8th ) is interrogated by means of a light signal, and - at least one to the optical waveguide ( 4 ) disposed adjacent, electrical heating element ( 5a . 6a . 7a ), by means of which the optical waveguide ( 4 ) can be acted upon with heat, wherein - in the at least one optical waveguide ( 4 ) einkoppelbare light signal according to the dependent of the wind speed temperature of the optical waveguide ( 4 ) at the location of the at least one optical sensor ( 8th ), - a control unit ( 20 ), with which the at least one heating element ( 5a . 6a . 7a ) electrical power can be supplied, and - an evaluation unit ( 40 ), with which the temperature influence of the light signal can be evaluated and the wind speed can be determined, wherein at least one of the rotor blades ( 32 ) and / or the tower ( 11 ) with the at least one measuring element ( 5 . 6 . 7 ) are / is. Windenergieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine optische Sensor (8) mindestens ein Faser-Bragg-Gitter-Sensor ist.Wind energy plant according to claim 1, characterized in that the at least one optical sensor ( 8th ) is at least one fiber Bragg grating sensor. Windenergieanlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch mehrere Faser-Bragg-Gitter-Sensoren (8) an unterschiedlichen Stellen entlang des mindestens einen Lichtwellenleiters (4).Wind energy plant according to claim 2, characterized by a plurality of fiber Bragg grating sensors ( 8th ) at different locations along the at least one optical waveguide ( 4 ). Windenergieanlage nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch dadurch gekennzeichnet, dass die Faser-Bragg-Gitter-Sensoren (8) voneinander verschiedene Bragg-Wellenlängen aufweisen.Wind energy plant according to claim 3, characterized in that the fiber Bragg grating sensors ( 8th ) have different Bragg wavelengths from each other. Windenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ummantelung (88) des Messelements (5, 6, 7).Wind turbine according to one of the preceding claims, characterized by a casing ( 88 ) of the measuring element ( 5 . 6 . 7 ). Windenergieanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (88) durch eine Metallhülse gebildet ist.Wind energy plant according to claim 5, characterized in that the sheath ( 88 ) is formed by a metal sleeve. Windenergieanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (88) als Heizelement (5a, 6a, 7a) vorgesehen ist.Wind energy plant according to claim 6, characterized in that the sheath ( 88 ) as a heating element ( 5a . 6a . 7a ) is provided. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Heizelement (5a, 6a, 7a) aus Metall gebildet ist.Wind energy plant according to one of claims 1 to 6, characterized in that the at least one heating element ( 5a . 6a . 7a ) is formed of metal. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Heizelement (7a) durch eine elektrisch leitfähige Beschichtung des Lichtwellenleiters (4) gebildet ist.Wind energy plant according to one of claims 1 to 6, characterized in that the at least one heating element ( 7a ) by an electrically conductive coating of the optical waveguide ( 4 ) is formed. Windenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Heizelement (5a, 6a, 7a) einen konstanten spezifischen elektrischen Widerstand aufweist.Wind energy plant according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one heating element ( 5a . 6a . 7a ) has a constant resistivity. Windenergieanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische Widerstand im Betriebstemperaturbereich weitgehend temperaturunabhängig ist.Wind energy plant according to claim 10, since characterized in that the resistivity in the operating temperature range is largely independent of temperature. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 11, gekennzeichnet durch eine auf der Gondel (12) befestigte, in Längserstreckungsrichtung des Turmes (11) weisende Turmerweiterung (11e), welche mit dem mindestens einen Messelement (5, 6, 7) versehen ist.Wind energy plant according to one of claims 3 to 11, characterized by a on the nacelle ( 12 ), in the longitudinal direction of the tower ( 11 ) pointing tower extension ( 11e ), which with the at least one measuring element ( 5 . 6 . 7 ) is provided. Windenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch um ihre Längsachse (34) unabhängig voneinander drehbare Rotorblätter (32).Wind turbine according to one of the preceding claims, characterized by its longitudinal axis ( 34 ) independently rotatable rotor blades ( 32 ). Windenergieanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Rotorblatt (32) mit mindestens einem Messelement (5, 6, 7) versehen ist und eine Rotorblattsteuereinheit vorgesehen ist, mit welcher die jeweilige Drehposition jedes Rotorblatts (32) um seine Längsachse (34) in Abhängigkeit der mittels der Auswerteeinheit (40) bestimmten Windgeschwindigkeit am jeweiligen Rotorblatt (32) steuerbar ist.Wind energy plant according to claim 13, characterized in that each rotor blade ( 32 ) with at least one measuring element ( 5 . 6 . 7 ) and a rotor blade control unit is provided, with which the respective rotational position of each rotor blade ( 32 ) about its longitudinal axis ( 34 ) as a function of the evaluation unit ( 40 ) certain wind speed at the respective rotor blade ( 32 ) is controllable. Verfahren zum Bestimmen einer Windgeschwindigkeit des eine Windenergieanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Turm (11), einer Gondel (12) und einem mit zumindest zwei Rotorblättern (32) versehenem Rotor (13) anströmenden Windes mittels einer Windgeschwindigkeitsmessvorrichtung, mit welcher zumindest eines der Rotorblätter (32) und/oder der Turm (11) versehen sind/ist, wobei ein Lichtsignal in einen mit mindestens einem optischen Sensor (8) versehenen Lichtwellenleiter (4) des Messelements (5, 6, 7) eingekoppelt wird, der Lichtwellenleiter (4) mittels mindestens eines zum Lichtwellenleiter (4) benachbart angeordneten, elektrischen Heizelements (5a, 6a, 7a) mit Wärme beaufschlagt wird, das Lichtsignal durch den zumindest einen optischen Sensor (8) in Abhängigkeit von dessen lokalen Temperatur am Ort des optischen Sensors (8) beeinflusst wird, die Beeinflussung des Lichtsignals ermittelt und daraus die Windgeschwindigkeit entlang der Längserstreckung des Messelements (5, 6, 7) bestimmt wird.Method for determining a wind speed of a wind energy plant ( 10 ) according to one of the preceding claims with a tower ( 11 ), a gondola ( 12 ) and one with at least two rotor blades ( 32 ) provided rotor ( 13 ) oncoming wind by means of a wind speed measuring device, with which at least one of the rotor blades ( 32 ) and / or the tower ( 11 ), wherein a light signal is fed into one with at least one optical sensor ( 8th ) provided optical waveguide ( 4 ) of the measuring element ( 5 . 6 . 7 ), the optical waveguide ( 4 ) by means of at least one to the optical waveguide ( 4 ) disposed adjacent, electrical heating element ( 5a . 6a . 7a ) is supplied with heat, the light signal through the at least one optical sensor ( 8th ) depending on its local temperature at the location of the optical sensor ( 8th ), the influencing of the light signal is determined and from this the wind velocity along the longitudinal extension of the measuring element ( 5 . 6 . 7 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtsignal mindestens ein Lichtpuls ist.Method according to claim 15, characterized in that the light signal is at least one light pulse. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16 dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (5, 6, 7) während der Messung in seiner Längserstreckung durch mindestens ein Heizelement (5a, 6a, 7a) erwärmt wird.Method according to claim 15 or 16, characterized in that the measuring element ( 5 . 6 . 7 ) during the measurement in its longitudinal extent by at least one heating element ( 5a . 6a . 7a ) is heated. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Heizelement (5a, 6a, 7a) mit einem konstanten elektrischen Strom beaufschlagt wird.Method according to one of claims 15 to 17, characterized in that the at least one heating element ( 5a . 6a . 7a ) is subjected to a constant electric current. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Messungen mit unterschiedlicher Leistungsbeaufschlagung durchgeführt werden.Method according to one of claims 15 to 18, characterized that several measurements are carried out with different power application. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Differenz wenigstens zweier Messungen mit unterschiedlicher Leistungsbeaufschlagung die Windgeschwindigkeit entlang der Längserstreckung des Messelements (5, 6, 7) bestimmt wird.A method according to claim 19, characterized in that from the difference of at least two measurements with different power application, the wind speed along the longitudinal extent of the measuring element ( 5 . 6 . 7 ) is determined. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 15 bis 20 zum optimierten Betrieb und/oder Schutz der Windenergieanlage (10) nach Anspruch 14, bei welcher die Windgeschwindigkeit an jedem einzelnen Rotorblatt (32) bestimmt wird und in Abhängigkeit der jeweiligen Windgeschwindigkeit jedes Rotorblatt (32) um seine Längsachse (34) ausgerichtet wird.Use of the method according to one of claims 15 to 20 for the optimized operation and / or protection of the wind energy plant ( 10 ) according to claim 14, in which the wind speed at each individual rotor blade ( 32 ) and depending on the respective wind speed of each rotor blade ( 32 ) about its longitudinal axis ( 34 ) is aligned.
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Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010116004A1 (en) * 2009-04-10 2010-10-14 Thales Device for characterising the nature of an aerodynamic flow along a wall and loop for controlling a profile of the wall
CN101956659A (en) * 2009-07-10 2011-01-26 通用电气公司 Wind turbine aerodynamics separating controlling
EP2317327A1 (en) * 2009-10-28 2011-05-04 SSB Wind Systems GmbH & Co. KG Wind sensor system using blade signals
CN102213143A (en) * 2010-04-01 2011-10-12 Ssb风系统两合公司 Control device for a wind power plant and corresponding wind power plant
US20120161446A1 (en) * 2010-12-28 2012-06-28 Vestas Wind Systems A/S Global wind farm surveillance systems using fiber optic sensors
US8381599B2 (en) 2008-07-03 2013-02-26 Siemens Aktiengesellschaft Wind energy installation comprising a wind speed measuring system
CN101603970B (en) * 2008-06-13 2013-04-24 通用电气公司 Wind turbine sensor assembly and wind turbine
US8875558B2 (en) 2009-09-29 2014-11-04 Siemens Aktiengesellschaft System for determining exhaust gas volume
US8915709B2 (en) 2010-12-30 2014-12-23 Vestas Wind Systems A/S Optical angle of attack detector based on light detection and ranging (LIDAR) for control of an aerodynamic surface
EP2853729A1 (en) * 2013-09-30 2015-04-01 Alstom Renovables España, S.L. Wind turbine with a wind sensing apparatus
US9109576B2 (en) 2009-03-18 2015-08-18 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine blade control
CN104865401A (en) * 2015-04-03 2015-08-26 内蒙古工业大学 Wind speed detection method used for wind power generator set and device thereof
WO2015140053A1 (en) * 2014-03-17 2015-09-24 Wobben Properties Gmbh Wind-turbine rotor blade and heating unit for a wind-turbine rotor blade
CN107820541A (en) * 2015-06-30 2018-03-20 维斯塔斯风力系统集团公司 Wind turbine blade load-sensing system
EP3457146A1 (en) * 2017-09-13 2019-03-20 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Determining air flow characteristic

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19731918A1 (en) * 1997-07-25 1999-01-28 Aloys Wobben Wind turbine
DE19962668C1 (en) * 1999-12-23 2000-12-07 Siemens Ag Optical measuring device for electrical apparatus such as generator or transformer
DE10251701B4 (en) * 2002-11-06 2006-05-04 Siemens Ag Measuring element for determining a flow velocity

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19731918A1 (en) * 1997-07-25 1999-01-28 Aloys Wobben Wind turbine
DE19962668C1 (en) * 1999-12-23 2000-12-07 Siemens Ag Optical measuring device for electrical apparatus such as generator or transformer
DE10251701B4 (en) * 2002-11-06 2006-05-04 Siemens Ag Measuring element for determining a flow velocity

Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101603970B (en) * 2008-06-13 2013-04-24 通用电气公司 Wind turbine sensor assembly and wind turbine
US8381599B2 (en) 2008-07-03 2013-02-26 Siemens Aktiengesellschaft Wind energy installation comprising a wind speed measuring system
US9109576B2 (en) 2009-03-18 2015-08-18 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine blade control
FR2944356A1 (en) * 2009-04-10 2010-10-15 Thales Sa OPTICAL SENSOR FOR MEASURING THE SPEED OF A FLUID ALONG A WALL AND A SYSTEM COMPRISING MULTIPLE SENSORS
US8959993B2 (en) 2009-04-10 2015-02-24 Thales Device for determining an aerodynamic flow along a wall and controlling a profile of the wall
WO2010116004A1 (en) * 2009-04-10 2010-10-14 Thales Device for characterising the nature of an aerodynamic flow along a wall and loop for controlling a profile of the wall
CN101956659A (en) * 2009-07-10 2011-01-26 通用电气公司 Wind turbine aerodynamics separating controlling
CN101956659B (en) * 2009-07-10 2015-03-25 通用电气公司 Wind turbine aerodynamic separation control and operation method thereof
US8875558B2 (en) 2009-09-29 2014-11-04 Siemens Aktiengesellschaft System for determining exhaust gas volume
WO2011051194A1 (en) * 2009-10-28 2011-05-05 Ssb Wind Systems Gmbh & Co. Kg Wind sensor system using blade signals
US9018788B2 (en) 2009-10-28 2015-04-28 Ssb Wind Systems Gmbh & Co. Kg Wind sensor system using blade signals
EP2317327A1 (en) * 2009-10-28 2011-05-04 SSB Wind Systems GmbH & Co. KG Wind sensor system using blade signals
WO2011120729A3 (en) * 2010-04-01 2012-04-12 Ssb Wind Systems Gmbh & Co. Kg Control device for a wind power plant
CN102213143A (en) * 2010-04-01 2011-10-12 Ssb风系统两合公司 Control device for a wind power plant and corresponding wind power plant
US8847419B2 (en) 2010-04-01 2014-09-30 Ssb Wind Systems Gmbh & Co. Kg Control device for a wind turbine
CN102213143B (en) * 2010-04-01 2014-12-24 Ssb风系统两合公司 Control device for a wind power plant and corresponding wind power plant
US20120161446A1 (en) * 2010-12-28 2012-06-28 Vestas Wind Systems A/S Global wind farm surveillance systems using fiber optic sensors
WO2012089212A1 (en) * 2010-12-28 2012-07-05 Vestas Wind Systems A/S Global wind farm surveillance systems using fiber optic sensors
US8915709B2 (en) 2010-12-30 2014-12-23 Vestas Wind Systems A/S Optical angle of attack detector based on light detection and ranging (LIDAR) for control of an aerodynamic surface
EP2853729A1 (en) * 2013-09-30 2015-04-01 Alstom Renovables España, S.L. Wind turbine with a wind sensing apparatus
US10174743B2 (en) 2013-09-30 2019-01-08 Ge Renewable Technologies Wind B.V. Wind turbine with a wind sensing apparatus
WO2015140053A1 (en) * 2014-03-17 2015-09-24 Wobben Properties Gmbh Wind-turbine rotor blade and heating unit for a wind-turbine rotor blade
CN104865401A (en) * 2015-04-03 2015-08-26 内蒙古工业大学 Wind speed detection method used for wind power generator set and device thereof
CN104865401B (en) * 2015-04-03 2017-09-29 内蒙古工业大学 Wind speed measurement method and device for wind power generating set
CN107820541A (en) * 2015-06-30 2018-03-20 维斯塔斯风力系统集团公司 Wind turbine blade load-sensing system
US10612524B2 (en) 2015-06-30 2020-04-07 Vestas Wind Systems A/S Blade load sensing system for a wind turbine
CN107820541B (en) * 2015-06-30 2020-05-19 维斯塔斯风力系统集团公司 Wind turbine blade load sensing system
EP3457146A1 (en) * 2017-09-13 2019-03-20 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Determining air flow characteristic
WO2019052673A1 (en) * 2017-09-13 2019-03-21 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Determining air flow characteristic

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