Aus dem Buch"Windkraftanlagen"von Robert Gasch, B. G. Teub- ner, Stuttgart, 1996, ist der grundsätzliche Aufbau einer Windkraftanlage entnehmbar. Ein Windrad einer Windturbine wird durch Wind in Rotation versetzt. Die dadurch entstehende Rotationsenergie wird direkt oder über ein Getriebe auf den Rotor eines Generators übertragen. Durch ein vom Rotor er- zeugtes Magnetfeld wird in einem den Rotor umgebenden Stator eine elektrische Spannung induziert. Im Generator kann dabei eine erhebliche Wärmemenge freigesetzt werden. Aus diesem Grund ist in der Regel eine Kühlung des Generators vorgese- hen. Eine Möglichkeit zur Kühlung eines getriebelos angetrie- benen Generators ist auf Seite 87 beschrieben. Die dort abge- bildete Maschine des Typs E40 der Fa. Enercon weist einen in einem Lagerschild gelagerten Generator auf. Zwischen Genera- tor und Lagerschild bleibt ein Spalt. Zur Kühlung des Gene- rators wird Luft auf der der Turbine gegenüberliegenden Seite des Turmkopfes in den Turmkopf hinein zum Generator geleitet.

Die Luft tritt aus dem Spalt zwischen Rotor und Lagerschild aus.

Aufgabe der Erfindung ist die Angabe einer Windkraftanlage mit einer effektiven Generatorkühlung. Weitere Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines Verfahrens zur Kühlung eines Generators einer Windkraftanlage.

Erfindungsgemäß wird die auf Angabe einer Windkraftanlage ge- richtete Aufgabe gelöst durch eine Windkraftanlage, umfassend

einen Turm, in dem oder an dem ein Kanal vorgesehen ist und eine Turbine, durch welche ein Generator betreibbar ist, wo- bei in dem Kanal mittels einer Kaminwirkung ein den Generator kühlender Kühlluftstrom erzeugbar ist.

Ein wesentlicher Vorteil einer solchen Windkraftanlage liegt in einer besonders hohen Kühlleistung. Durch die Ausnutzung des Kamineffektes wird ein großer Massenstrom an Kühlluft zur Kühlung des Generators genutzt. Vorzugsweise erstreckt sich der Kanal im wesentlichen vertikal.

Vorzugsweise weist der Turm eine massive Turmwand auf und ist hohl, wobei der Kanal durch die Turmwand gebildet ist. Diese Ausführungsform gestattet in einer besonders einfachen Weise die Ausnutzung des Kamineffektes für eine Generatorkühlung, indem ein schon vorhandener Turm als Kanal für die Kaminwir- kung genutzt wird. Es kann aber statt eines hohlen Turmes auch ein eigener Kanal vorgesehen sein, z. B. ein Rohr, wel- ches in einem aus Gitterstreben aufgebauten Turm angeordnet ist.

Bevorzugt ist der Generator getriebelos mit der Turbine ver- bunden. Weiter bevorzugt ist der Generator in einem Lager- schild gelagert, wobei ein zur Umgebung geöffneter Spalt zwi- schen Generator und Lagerschild verbleibt, durch welchen Spalt der Kühlluftstrom abführbar ist. Bevorzugtermaßen ist eine Leistungselektronikeinheit im Kanal, insbesondere in Bo- dennähe, angeordnet. Bei getriebelosen Windkraftanlagen be- steht die Notwendigkeit, den vom Generator erzeugten Strom elektronisch zu einer geeigneten Netzfrequenz aufzuarbeiten.

Die dafür benötigte Leistungselektronik erzeugt eine erhebli- che Wärmemenge. Diese Wärmemenge kann günstig zu einer Ver- stärkung des Kamineffektes genutzt werden. Besonders dann, wenn die Leistungselektronik in Bodennähe des Turmes angeord- net ist, ist der Kamineffekt verstärkbar. Die Leistungselek- tronikeinheit wird vorteilhafterweise ebenfalls durch den er- zeugten Kühlluftstrom gekühlt.

Bevorzugtermaßen ist die Leistungselektronikeinheit ein Fre- quenzumrichter.

Weiter bevorzugt sind Mittel zur Umlenkung des Kühlluftstroms zum Generator vorhanden, z. B. Leitbleche oder Umlenkschaufeln oder ähnliches. Durch solche Mittel läßt sich der Kühlluft- strom so zum Generator leiten, daß dieser besonders effizient gekühlt wird.

Bevorzugt ist der Generator im Kanal, vorzugsweise in Boden- nähe, angeordnet. Bei einer Windkraftanlage, bei der der Ge- nerator am Boden eines massiven und hohlen Turmes angeordnet ist, ist es nicht möglich, den Generator unter Ausnutzung der von der Windturbine hervorgerufenen Luftströmung hinter der Windturbine zu kühlen. Hier ist eine Kühlung über einen von der Kaminwirkung erzeugten Kühlluftstrom besonders wirksam.

Bevorzugtermaßen ist ein Filter zur Filterung des Kühlluft- stroms vorhanden. Durch die Führung des Kühlluftstroms in ei- nem Kanal läßt sich in einfacher Weise ein Filter vorsehen, mit dem der Kühlluftstrom gereinigt werden kann. Damit wird der Generator vor Verschmutzung und Korrosion besser ge- schützt.

Weiter bevorzugt ist der Generator durch einen geschlossenen Kühlkreislauf kühlbar, wobei ein durch den Kühlluftstrom kühlbarer Wärmetauscher in dem Kühlkreislauf angeordnet ist.

Durch eine solche Maßnahme ist es möglich, den Generator von der Kühlluft zu trennen. Dies verhindert Verschmutzungen durch die Kühlluft. Der Generator wird nun indirekt über den Wärmetauscher von dem Kühlluftstrom gekühlt.

Erfindungsgemäß wird die auf Angabe eines Verfahrens zur Küh- lung eines Generators einer Windkraftanlage gelöst durch ein Verfahren zur Kühlung eines Generators einer Windkraftanlage, bei dem eine auf einem Turm angeordnete Turbine einen Genera-

tor antreibt, und wobei in einem im oder am Turm vorgesehenen Kanal durch eine Kaminwirkung ein Kühlluftstrom erzeugt wird, welcher den Generator kühlt.

Die Vorteile eines solchen Verfahrens ergeben sich entspre- chend den obigen Ausführungen zu den Vorteilen der Windkraft- anlage.

Bevorzugt kühlt der Kühlluftstrom den Generator direkt. Wei- ter bevorzugt kühlt der Kühlluftstrom einen Wärmetauscher, welcher in einem geschlossenen Kühlkreislauf integriert ist, über den der Generator gekühlt wird. Bevorzugtermaßen ver- stärkt eine in dem Kanal angeordnete Leistungselektronikein- heit die Kaminwirkung durch eine Erwärmung der Luft im Kanal.

Weiter bevorzugt wird der Kühlluftstrom gefiltert.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung in einem Ausführungs- beispiel näher erläutert. Es zeigen : FIG 1 eine Windkraftanlage mit direkter Kühlung des Gene- rators durch den Kühlluftstrom und FIG 2 eine Windkraftanlage mit indirekter Kühlung des Ge- nerators durch den Kühlluftstrom.

Gleiche Bezugszeichen haben in den Figuren die gleiche Bedeu- tung.

In Figur 1 ist ein Längsschnitt durch eine Windkraftanlage 1 dargestellt. Am oberen Ende 2B eines leicht konisch zulaufen- den Turms 2 ist auf einer horizontalen Achse 4A eine Windtur- bine 4 angeordnet. An einer Nabe 4B sind zwei einander gegen- überliegende, nur teilweise dargestellte Rotorblätter 4C an- geordnet. An die Nabe 4B schließt sich konzentrisch zur Achse 4A ein etwa kreisscheibenförmiger Lagerschild 8 an. Der La- gerschild 8 umfaßt einen ebenfalls konzentrisch zur Achse 4A angeordneten Generator 5. Zwischen Lagerschild 8 und Genera-

tor 5 verbleibt ein ringförmiger Spalt 9. Entlang der Achse 4A hinter dem Generator 5 ist eine Luftleiteinrichtung 11 an- geordnet, z. B. eine Anordnung geeignet orientierter Leitble- che. Der Turm 2 weist eine Turmwand 7 auf. Diese ist massiv ausgeführt. Der Turm 2 ist hohl und an seinem oberen Ende 2B zur Achse 4A hin gebogen. Durch die Turmwand 7 wird ein ver- tikaler Kanal 3 gebildet, welcher zum unteren Ende des Turms 2, dem Turmfuß 2A, bis zum Generator 5 führt. Im Turmfuß 2A ist in Nähe des Bodens 35 eine Leistungselektronikeinheit 10 zur Frequenzumrichtung angeordnet.

Im Betrieb einer solchen Windkraftanlage 1 treibt Wind 36 die Turbine 4 an. Die Rotation der Turbine 4 wird auf den Genera- tor 5 übertragen. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist dabei kein Getriebe zwischen Turbine 4 und Generator 5 ge- schaltet. Der Generator 5 erzeugt somit Strom mit der Fre- quenz der sich drehenden Turbine 4. Zur Anpassung dieses Stroms an die Netzfrequenz erfolgt eine Frequenzumrichtung in der Leistungselektronikeinheit 10. Diese gibt dabei Wärme an die sie umgebende Luft im Kanal 3 ab. Dies verstärkt die Ka- minwirkung im Kanal 3. Es wird ein Kühlluftstrom 6 erzeugt.

Der Kühlluftstrom 6 steigt bis zum oberen Ende des Turms 2 auf und wird zum Generator 5 hin umgelenkt. Dabei dient die Luftleiteinrichtung 11 einer effizienten Umströmung des Gene- rators 5 mit dem Kühlluftstrom 6. Der Kühlluftstrom 6 tritt aus dem Spalt 9 in die Umgebung aus. Ein im Kanal 3 angordne- ter Filter 12 dient zur Säuberung des Kühlluftstroms 6 von z. B. Staub oder Salz. Dies reduziert eine Verschmutzung oder Korrosion des Generators 5. Die Kühlung mittels der Kaminwir- kung ist durch einen großen Kühlluftmassenstrom sehr effek- tiv.

In Figur 2 ist im wesentlichen die gleiche Windkraftanlage wie in Figur 1 gezeigt. Im Unterschied zur Windkraftanlage in Figur 1 erfolgt aber die Kühlung des Generators 5 nicht di- rekt mit dem Kühlluftstrom 6, sondern über einen im Kanal 3 am oberen Ende 2B des Turms 2 angeordneten Wärmetauscher 14.

Dieser Wärmetauscher 14 ist in einem geschlossenen Kühlkreis- lauf 13 integriert. Der Generator 5 wird über den Kühlkreis- lauf 13, also indirekt über den Kühlluftstrom 6, gekühlt. Da- mit ist es möglich, den Generator vollständig von der Umge- bungsluft zu trennen. Dies reduziert schädliche korrosive Einflüsse auf Generatorbauteile, insbesondere bei einer Auf- stellung der Windkraftanlage 1 in salzhaltiger Umgebungsluft.