WO2019144981A1 - System for keeping a wind turbine rotor blade ice-free or for de-icing it - Google Patents

System for keeping a wind turbine rotor blade ice-free or for de-icing it Download PDF

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WO2019144981A1
WO2019144981A1 PCT/DE2018/100064 DE2018100064W WO2019144981A1 WO 2019144981 A1 WO2019144981 A1 WO 2019144981A1 DE 2018100064 W DE2018100064 W DE 2018100064W WO 2019144981 A1 WO2019144981 A1 WO 2019144981A1
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rotor blade
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icing
copper
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PCT/DE2018/100064
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Inventor
Jörg Spitzner
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Adios Patent Gmbh
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    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the invention relates to a wind turbine blade ice removal and de-icing system with a heating system at the leading edges of the rotor blades of a
  • Energy plant comprising at least one heating zone applied or integrated on the rotor blade, which can be driven cyclically and / or continuously, wherein the heating zone comprises at least one electric heating element and is provided with an erosion layer for protection against erosion, wherein the one or more electric heating elements as a on a support film applied graphite-containing Banklack is / are and is glued on the rotor blade as a first layer with the carrier film / is and the or the electrical
  • Heating elements are contacted with existing copper alloys flat strips for powering the electric heating elements.
  • Wnd energieanlagen are built at higher locations, start to ice. This partially uneven icing of the rotor blades can lead to a plant imbalance and associated vibrations as well as the shedding of ice into the environment.
  • Thermal energy systems in areas subject to high icing conditions often even have a standstill of up to 70 days during a winter, for example at locations in Austria.
  • Ice always forms only during operation at the leading edge of the rotor blade, so that a heater is only to be mounted there, and this has already been carried out by the prior art by the applicant.
  • Document EP 2 826 993 A1 discloses a power plant rotor blade defrosting method with an energy turbine rotor blade defroster system arranged on a rotor blade, in which modular electrical heating elements are disclosed which are cyclically, recurrently, discontinuously and / or continuously driven, at least one modular heating element is provided with a temperature sensor and / or electrical resistance meter, wherein a continuous measurement of environmental measurements takes place and the wind turbine rotor blade deicing system when reaching
  • Wnd energieanlagenrotorblattMapsystem on a rotor blade of a Wndenergiestrom comprising at least two heating zones with modular heating elements, wherein the modular heating elements are cyclically and / or continuously controlled, a
  • Control system for activating individual heating zones, main heating elements and / or auxiliary heating elements, environmental, environmental, rain, temperature and / or
  • Humidity sensors for the detection of controlled variables, wherein the sensors are evaluated by the control system.
  • the document DE 10 2015 113 763 A1 discloses a power plant rotor blade ice hold and de-icing arrangement structure at the leading edge of a rotor blade of a power plant, comprising at least one heating zone applied or integrated on the rotor blade, which can be controlled cyclically and / or continuously, the heating zone comprising at least one electric heating element and is directly covered by a lightning protection system and provided with an erosion layer for protection against erosion, wherein the electrical heating element, which is a graphite-based heating varnish applied to a carrier foil is glued on the rotor blade as a first layer, on the electrical
  • Heating system an insulating film or an insulating varnish is applied to the insulating film or the insulating varnish, the lightning protection system, which is a copper foil, is applied directly and the lightning protection system, the erosion layer is applied, the erosion layer is an erosion control varnish or an erosion protection film.
  • Deicing arrangements all set after a short time due to line failure and failure of the heating elements, the function, which may already be the case after a few days to weeks.
  • the present invention is based on the object
  • Wind turbine turbine blade ice hold and Ententeungsanssenssystem show, which is even easier to assemble and thus error-prone during assembly, a nearly permanent and efficiently operated Eispar allows, in particular, the installation in the field, so it should take place directly on the wind turbine.
  • By a simpler structure on the rotor blade time should be saved so as to significantly reduce installation costs.
  • the ice accumulation should be avoided or eliminated and also a local repair capability should be possible.
  • Deicing arrangement is hereby still of crucial importance.
  • the system must be simpler, since the current complex structures of known de-icing systems are too difficult to install in the field, as must be paid to appropriate overlaps in lightning protection and appropriate insulation in lightning protection, which in some Installations can not be guaranteed because the installation work must be carried out even in adverse conditions.
  • the wind turbine blade ice releasing and de-icing system is formed with:
  • heating zone comprises at least one electric heating element and with a
  • Erosion layer is provided for protection against erosion
  • the one or more electrical heating elements is designed as a supported on a carrier foil graphite-containing Banklack / is and is glued on the rotor blade as a first layer with the carrier film / and and the one or more electrical heating elements with existing copper alloys flat tapes for power supply
  • a control arrangement is provided in or on the wind energy plant
  • the heating elements on the rotor blades lightning protection system-free are formed.
  • Control part in particular by a partitioning done.
  • the spatially separate areas for the control measuring circuit and the load circuit ensure the electromagnetic compatibility EMC for the control circuit, in particular in a particularly preferred embodiment according to the highest class
  • Lightning protection components are used in the form of surge protection devices.
  • Wind turbine will. It is therefore not a system performance reducing additional structure.
  • heating lightning protection can be formed by in addition to the heating elements at least in sections and parallel flat ribbon copper conductors and also in particular copper mesh.
  • a simple copper conductor or a copper mesh for example, known from aviation, at least in the area of the blade tip (tip), preferably over a larger portion and especially over the entire area, provided next to the heating elements as a lightning protection.
  • lightning protection for the heating particularly lightning protection for example, the copper mesh or a copper ribbon
  • the system lightning protection system in which case a potential equalization to internal lightning protection system of the wind turbine is preferably necessary.
  • the lightning protection arranged next to the heating elements can also be covered by the erosion layer.
  • insulating film forms the insulating layer of the heating foil and protects it against destruction both by external influences and by rotation or elongation of the rotor blade. It forms the separation of the current-conducting or current-carrying level to the environment. And, in a corresponding particularly preferred embodiment, it is of course also provided on the corresponding provided copper flat strips which conduct the current to the heating zones.
  • the one or more heating zones can be realized in particular by a plurality of individual interconnected heating elements, it being advantageous in this respect that the application of individual, for example, 50 cm long heating elements is made in sections and the individual sectional heating elements are connected to each other via Kupferflachb section frontally.
  • the individual sectional heating elements of at least one heating zone are the same size in terms of area, so that in this way a sufficient and uniform resistance is realized.
  • the flat strips are adhesively bonded to the heating elements with an electrically conductive adhesive so that the current conducted via the flat strips to the heating elements can also flow over a period of use lasting for years. It has been shown in particular that alternative joining methods do not survive the continuous use in reality, so that there are interruptions in the power supply to the
  • Heating elements comes.
  • the flat strips are bonded to the heating elements with an electrically conductive adhesive, particularly preferably with a silicone-based adhesive with metallic particles of either copper and / or silver.
  • the flat strips of copper beryllium or beryllium-doped copper are made.
  • Wind turbine rotor ice ice and de-icing arrangement system Wind turbine rotor ice ice and de-icing arrangement system.
  • the insulation film is double-sidedly adhesive, since this provides easy handling in order to produce the wind energy plant rotor blade eisfreihalte- and -enteisungsan glovesssystem.
  • Rotor blade surfaces facing side is provided with a corresponding adhesive and can be prefabricated or processed / processed in the prepared composite with the carrier film with the Schulack arranged thereon.
  • the graphite-containing heating lacquer on the carrier film can be present in particular as graphite or else as carbon nanomaterials in conjunction with graphite. Furthermore, it has been found that a graphite-containing heating lacquer is easy to process, in particular can be applied to the carrier film via a doctor blade method.
  • the layer thickness of the heating lacquer on the carrier film is in the range of 20 pm to 160 pm.
  • the layer thickness of the heating lacquer is particularly preferably in the range from 20 ⁇ m to 90 ⁇ m.
  • the layer thickness of the heating lacquer on the carrier foil is particularly preferably about 20 ⁇ m to 70 ⁇ m, more preferably 50 ⁇ m to 70 ⁇ m or 60 ⁇ m, since the heating resistance necessary for the wind energy de-icing is realized at this layer thickness.
  • the carrier film to which the heating varnish is applied and in particular the insulating film can in a preferred embodiment consist of polyethylene terephthalate [PET].
  • PET polyethylene terephthalate
  • the materials polyethylene [PE] or polyurethane [PU] are also suitable for the formation of the films.
  • the carrier film is designed to be flexible, so that it allows bi-directional expansions along the surface.
  • the carrier film is treated electrochemically or by means of a plasma activation prior to the application of the heating varnish, so that application of the graphite-containing heating varnish to the carrier film is possible with particularly strong adhesion.
  • the erosion layer formed as a lacquer is in particular a two-component lacquer which is applied in the range of at least 300 ⁇ m to 600 ⁇ m layer thickness.
  • a layer thickness of 300 .mu.m has proven to be particularly advantageous in terms of material consumption, applicability and Durability.
  • a highly resistant edge protection varnish based on PUR system can be used as the varnish system.
  • the adhesives to be used can be acrylate adhesives which are used for this purpose of connection.
  • Acrylic adhesives are synthetically derived adhesives whose properties are characterized above all by their high resistance to aging and temperature as well as their insensitivity to UV radiation and oxidation. It can be both acidic and water based
  • Acrylate adhesives are used, since in combination with a possible oxygen-free copper little complications are to be expected even under special weather conditions (humidity, temperature).
  • the films namely the carrier film for the heating varnish and the insulating film are designed to be correspondingly larger, so that the Kupferflachb screws can be positioned to accommodate the current with on the films and accommodated.
  • Pre-assembly of these copper flat strips for power line with simultaneous positioning on the corresponding films is also particularly preferred implement.
  • These copper strips are guided in a particular embodiment to contact points on the rotor blade surface, where they are guided by the rotor blade via these contact points, which are embedded in the rotor blade surface and flush with the actual rotor blade surface, by means of copper contacts into the interior.
  • said bushings are formed as a copper bolt or copper pin and are continued at least in the blade interior as a circular conductor.
  • the entire heating zone of a rotor blade consists of at least three heating zones, and the individual heating zones of several heating elements, for example with a length of about 50 cm, are formed and these heating elements are prefabricated. This allows them to be in place on the
  • Glued on the leading edge of a rotor blade are preferably a prefabricated composite of rotor blade side adhesive carrier film with the heating lacquer applied to the rotor blade remote side and the insulating lacquer or insulation film disposed thereon, with the copper flat strips located between the carrier foil and the insulating foil.
  • the prefabricated individual heating elements are successively glued to the leading edge of the rotor blade and covered after gluing with a final erosion layer.
  • the films are provided with corresponding overlaps.
  • edge regions are formed in a particularly preferred embodiment with a transfer of the actual area.
  • Wind turbine rotor blade ice removal and de-icing system on a rotor blade of a power plant with the corresponding structure comprises the steps:
  • Heating varnish wherein the insulating foil or insulating varnish the graphite-containing heating varnish
  • Erosion protection paint at least completely covers the copper foil.
  • both new and existing rotor blades can be converted in the simplest way.
  • the preparation of the rotor blade surface is of course to be viewed individually, so that an older rotor blade usually the rotor blade front edges in particular must be repaired or repaired so that a new or almost equivalent surface is created, whereas newer
  • Rotor blades may only need to be cleaned or cleaned so that a surface necessary for the bonding of the carrier film is present, and ultimately also the anti-erosion lacquer or the anti-erosion film, which, of course, easily over the
  • Edge areas can adhere well to this surface.
  • the layers which are applied one after the other are applied beyond the edge region of the previous layer.
  • steps II. And III. be carried out together when using insulation film, in which case before the common application of the carrier film with the graphite-containing heating varnish and the insulating film in one step, the carrier film with the graphite-containing heating varnish is glued to the insulating film.
  • a large savings potential is realized, which relates to the time for application in the field as well as in new installations in the workshop.
  • contacts such as copper bands, namely this for
  • Insulating film or be applied under the insulating varnish In this case, for example, and also preferably a corresponding embodiment can be realized, in which the carrier film with the heating varnish applied thereto is clearly surmounted by the insulating film in its surface area, so that the flat copper cables to be arranged lie next to the carrier film on the rotor blade surface and virtually on the insulating film on the rotor blade surface being held. Due to the clear overlap, the lower carrier foil can be kept small with the heating element corresponding to the actual heating surface.
  • the contacts such as flat copper strips, can likewise be provided with corresponding adhesives, at least on one side, so that they can be applied to the corresponding surfaces adhesively on at least one side.

Abstract

The invention relates to a system for keeping a wind turbine rotor blade ice-free or for de-icing it having a heating system on the leading edges of the rotor blades of a wind turbine. Said system comprises at least one heating zone mounted on or integrated in the rotor blade, which can be controlled cyclically or continuously. The heating zone comprises at least one electrical heating element and has an erosion layer for erosion protection. The one or more electrical heating elements are in the form of a graphite-containing heating lacquer applied to a carrier film and are glued to the rotor blade as first layer together with the carrier film, and the one or more electrical heating elements are contacted with flat strips made of copper alloys for the electrical supply of the electrical heating elements. An insulation film or an insulating lacquer is applied to the heating element, an erosion layer is provided in the form of an erosion protection lacquer and a control unit is provided in or on the wind turbine, the heating elements on the rotor blades having no lightning protection system.

Description

Windenergieanlagenrotorblatteisfreihalte- und -enteisungssystem  Wind turbine rotor ice keep and de-icing system
Die Erfindung betrifft ein Windenergieanlagenrotorblatteisfreihalte- und -enteisungsanord- nungssystem mit einem Heizungssystem an den Vorderkanten der Rotorblätter einer The invention relates to a wind turbine blade ice removal and de-icing system with a heating system at the leading edges of the rotor blades of a
Wndenergieanlage, aufweisend wenigstens eine auf dem Rotorblatt aufgebrachte oder integrierte Heizzone, die zyklisch und/oder kontinuierlich angesteuert werden kann, wobei die Heizzone wenigstens ein elektrisches Heizelement umfasst und mit einer Erosionsschicht zum Schutz vor Erosion versehen ist, wobei das oder die elektrischen Heizelemente als ein auf einer Trägerfolie aufgebrachter graphithaltiger Heizlack ausgestaltet ist/sind und auf dem Rotorblatt als erste Schicht mit der Trägerfolie aufgeklebt ist/sind und das oder die elektrischen Energy plant, comprising at least one heating zone applied or integrated on the rotor blade, which can be driven cyclically and / or continuously, wherein the heating zone comprises at least one electric heating element and is provided with an erosion layer for protection against erosion, wherein the one or more electric heating elements as a on a support film applied graphite-containing Heizlack is / are and is glued on the rotor blade as a first layer with the carrier film / is and the or the electrical
Heizelemente mit aus Kupferlegierungen bestehenden Flachbändern zur Stromversorgung der elektrischen Heizelemente kontaktiert sind. Heating elements are contacted with existing copper alloys flat strips for powering the electric heating elements.
Allgemein ist das sehr viel beachtete Problem bekannt, dass die Rotorblätter von bestehenden Wndenergieanlagen bei entsprechenden Wetterlagen, insbesondere wenn die  In general, the very much noticed problem is known that the rotor blades of existing power plants in appropriate weather conditions, especially when the
Wndenergieanlagen an höhergelegenen Standorten aufgebaut sind, anfangen zu vereisen. Dieses teilweise auch ungleichmäßige Vereisen der Rotorblätter kann zu einer Anlagenunwucht und damit verbundenen Schwingungen sowie auch zum Eisabwurf in die Umgebung führen.Wndenergieanlagen are built at higher locations, start to ice. This partially uneven icing of the rotor blades can lead to a plant imbalance and associated vibrations as well as the shedding of ice into the environment.
Bei der Eis-bedingten Abschaltung einer Vielzahl von Wndenergieanlagen entstehen When ice-related shutdown of a variety of energy systems arise
Stromengpässe und durchaus sehr hohe Ertragsausfälle durch die Vereisung der Rotorblätter. Zudem melden oftmals fehlerhafte Eissensoren zu Unrecht eine Vereisung einer Electricity bottlenecks and very high yield losses due to the icing of the rotor blades. In addition, often faulty Eissensoren unjustly report icing
Wndenergieanlage. Wndenergieanlage.
Wndenergieanlagen in stark vereisungsgefährdeten Gebieten haben oftmals sogar bis zu 70 Tage Stillstand während eines Wnters, so zum Beispiel an Standorten in Österreich.  Thermal energy systems in areas subject to high icing conditions often even have a standstill of up to 70 days during a winter, for example at locations in Austria.
Exemplarisch sei hier für eine 1 ,3 MW-Anlage ein Ausfall von ca. 15 Tagen genannt, der sich auf 8.000 EUR beziffern lässt. Noch extremer verhält es sich mit 3 MW-Anlagen, bei denen sich der Ertragsverlust auf 30.000 EUR bei 15 Tagen Eisstillstandzeit beziffern lässt. Auch Anlagen in nicht unmittelbar vereisungsgefährdeten Gebieten müssen häufig wegen Eisbildung abgeschaltet werden, so dass insgesamt eine sehr große Nachfrage nach As an example, a failure of approx. 15 days, which can be put down to 8,000 EUR, is mentioned here for a 1.3 MW system. It is even more extreme with 3 MW plants, where the yield loss can be put down to 30,000 EUR with 15 days ice-break time. Even plants in areas that are not immediately threatened with icing often have to be shut down due to ice formation, so that overall there is a very high demand for
Enteisungsvorrichtungen gegeben ist. De-icing devices is given.
Eis bildet sich immer nur während des Betriebes an der Vorderkante des Rotorblattes, so dass eine Heizung auch nur dort zu montieren ist, wobei dies bereits durch Stand der Technik seitens der Anmelderin ausgeführt wurde.  Ice always forms only during operation at the leading edge of the rotor blade, so that a heater is only to be mounted there, and this has already been carried out by the prior art by the applicant.
Es ist nur eine geringe elektrische Heizleistung notwendig, da nur eine geringe Fläche beheizt werden muss und das Heizen nur an der Oberfläche, wo das Eis entsteht, und nicht im Inneren des Blattes erfolgen muss. Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Anordnungen bekannt, um Rotorblätter von Windenergieanlagen zu enteisen bzw. eisfrei zu halten. It is only a small electrical heating power necessary because only a small area must be heated and the heating must be done only on the surface where the ice is formed, and not inside the sheet. From the prior art, various arrangements are known to de-ice rotor blades of wind turbines or free of ice.
Der nächstkommende Stand der Technik dürfte der bekannte Stand der Technik aus der Druckschrift EP 2 826 993 A1 sowie insbesondere aus der Druckschrift DE 10 2015 113 763 A1 sein:  The closest prior art would be the known prior art from the publication EP 2 826 993 A1 and in particular from the document DE 10 2015 113 763 A1:
Aus der Druckschrift EP 2 826 993 A1 ist ein Wndenergieanlagenrotorblattenteisungs- verfahren mit einem an einem Rotorblatt angeordneten Wndenergieanlagenrotorblattent- eisungssystem bekannt, bei dem modulare elektrische Heizelemente offenbart sind, die zyklisch, wiederkehrend, diskontinuierlich und/oder kontinuierlich angesteuert werden, wobei mindestens ein modulares Heizelement mit einem Temperaturfühler und/oder elektrischem Wderstandsmesser versehen ist, wobei ein kontinuierliches Messen von Umweltmesswerten erfolgt und das Windenergieanlagenrotorblattenteisungssystem bei Erreichen von  Document EP 2 826 993 A1 discloses a power plant rotor blade defrosting method with an energy turbine rotor blade defroster system arranged on a rotor blade, in which modular electrical heating elements are disclosed which are cyclically, recurrently, discontinuously and / or continuously driven, at least one modular heating element is provided with a temperature sensor and / or electrical resistance meter, wherein a continuous measurement of environmental measurements takes place and the wind turbine rotor blade deicing system when reaching
vorgegebenen Umweltmesswerten aktiviert wird. Ferner ist aus dieser Druckschrift ein predetermined environmental measured values is activated. Furthermore, from this document
Wndenergieanlagenrotorblattheizsystem an einem Rotorblatt einer Wndenergieanlage bekannt, das mindestens zwei Heizzonen mit modularen Heizelementen umfasst, wobei die modularen Heizelemente zyklisch und/oder kontinuierlich ansteuerbar sind, ein Wndenergieanlagenrotorblattheizsystem on a rotor blade of a Wndenergieanlage known, comprising at least two heating zones with modular heating elements, wherein the modular heating elements are cyclically and / or continuously controlled, a
Ansteuerungssystem zur Aktivierung einzelner Heizzonen, Hauptheizelementen und/oder Hilfsheizelementen, Umwelt-, Umgebungs-, Regen-, Temperatur- und/oder Control system for activating individual heating zones, main heating elements and / or auxiliary heating elements, environmental, environmental, rain, temperature and / or
Luftfeuchtigkeitssensoren zur Erfassung von Regelgrößen, wobei die Sensoren durch das Ansteuerungssystem ausgewertet werden. Humidity sensors for the detection of controlled variables, wherein the sensors are evaluated by the control system.
Weiter offenbart die Druckschrift DE 10 2015 113 763 A1 einen Wndenergieanlagenrotorblatt- eisfreihalte- und -enteisungsanordnungsaufbau an der Vorderkante eines Rotorblattes einer Wndenergieanlage, aufweisend wenigstens eine auf dem Rotorblatt aufgebrachte oder integrierte Heizzone, die zyklisch und/oder kontinuierlich angesteuert werden kann, wobei die Heizzone wenigstens ein elektrisches Heizelement umfasst und von einem Blitzschutzsystem unmittelbar abgedeckt und mit einer Erosionsschicht zum Schutz vor Erosion versehen ist, wobei das elektrische Heizelement, das ein auf einer Trägerfolie aufgebrachter graphithaltiger Heizlack ist, auf dem Rotorblatt als erste Schicht aufgeklebt ist, auf dem elektrischen  Furthermore, the document DE 10 2015 113 763 A1 discloses a power plant rotor blade ice hold and de-icing arrangement structure at the leading edge of a rotor blade of a power plant, comprising at least one heating zone applied or integrated on the rotor blade, which can be controlled cyclically and / or continuously, the heating zone comprising at least one electric heating element and is directly covered by a lightning protection system and provided with an erosion layer for protection against erosion, wherein the electrical heating element, which is a graphite-based heating varnish applied to a carrier foil is glued on the rotor blade as a first layer, on the electrical
Heizsystem eine Isolationsfolie oder ein Isolierlack aufgebracht ist, auf der Isolationsfolie oder dem Isolierlack das Blitzschutzsystem, wobei dieses eine Kupferfolie ist, unmittelbar aufgebracht ist und auf dem Blitzschutzsystem die Erosionsschicht aufgebracht ist, wobei die Erosionsschicht ein Erosionsschutzlack oder eine Erosionsschutzfolie ist. Heating system, an insulating film or an insulating varnish is applied to the insulating film or the insulating varnish, the lightning protection system, which is a copper foil, is applied directly and the lightning protection system, the erosion layer is applied, the erosion layer is an erosion control varnish or an erosion protection film.
Zum allgemeinen Stand der Technik und zu Detailausführungen wird insbesondere auf die zuvor genannten zwei Druckschriften der Anmelderin verwiesen. Das Haupt-Problem im Stand der Technik ist im Wesentlichen, dass es keine, die zuvor genannten Systeme der Anmelderin mal ausgenommen, Anti- and De-Ice Systeme zum For the general state of the art and detail embodiments, reference is made in particular to the aforementioned two publications of the applicant. The main problem in the prior art is, in essence, that there are none of the Applicants' previously mentioned systems, anti- and de-ice systems for
Nachrüsten gibt und die implementierten Systeme einfach nicht zuverlässig funktionieren. Retrofitting and the implemented systems simply do not work reliably.
Selbst die zuvor genannten zwei Systeme sind in der Anbringung an ein Rotorblatt nur äußerst aufwendig applizierbar.  Even the aforementioned two systems are extremely expensive to apply in the attachment to a rotor blade.
Es fehlt also tatsächlich an einer wirklich einfachen Lösung des Problems der Eisfreihaltung und damit einem entsprechenden System, dass das Problem der Eisbildung und Vereisung von Rotorblättern von Windenergieanlagen tatsächlich weiter optimiert angeht und auch effektiv löst, wobei insbesondere Herstellungskosten gering sein sollen und ein einfacher Aufbau am  So there is actually a lack of a really simple solution to the problem of ice maintenance and thus a corresponding system that actually tackles the problem of ice formation and icing of rotor blades of wind turbines and also effectively solves, in particular, manufacturing costs should be low and a simple structure on
Rotorblatt als retrofit-Lösung (nachträgliche Anbringung bei bestehenden Anlagen) möglich sein muss. Hierbei ist also ein wesentlicher Aspekt die Aufbringbarkeit eines derartigen Rotor blade as a retrofit solution (subsequent attachment to existing systems) must be possible. Here, therefore, an essential aspect is the applicability of such
Enteisungssystems für Rotorblätter einer Windenergieanlage, da diese Aufbringung an vorhandenen bzw. in Betrieb stehenden Anlagen vorgenommen werden muss und es hierbei im Stand der Technik mit den bekannten Anordnungen und Verfahren nicht möglich ist, effizient und nahezu bei jeder angemessenen Witterung derartige Enteisungsanordnungen in Deicing system for rotor blades of a wind turbine, since this application must be made to existing or operating equipment and this is not possible in the prior art with the known arrangements and methods, efficient and almost every reasonable weather such deicing arrangements in
Feldmontage zu montieren. Mount field mounting.
Es wurde insbesondere erkannt, dass bei im Stand der Technik befindlichen  It has been particularly recognized that in the prior art
Enteisungsanordnungen für Rotorblätter einer Windenergieanlage derzeit kein, die zuvor genannten im Stand der Technik bekannten Systeme der Anmelderin mal ausgenommen, durables Gesamtsystem bekannt ist, da die im Stand der Technik bekannten De-icing arrangements for rotor blades of a wind turbine currently not known, the previously mentioned in the prior art systems of the Applicant times except the whole known system, since known in the prior art
Enteisungsanordnungen allesamt nach kurzer Zeit aufgrund von Leitungsversagen und Ausfall der Heizelemente die Funktion einstellen, wobei dies bereits nach wenigen Tagen bis Wochen der Fall sein kann. Deicing arrangements all set after a short time due to line failure and failure of the heating elements, the function, which may already be the case after a few days to weeks.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein  The present invention is based on the object
Windenergieanlagenrotorblatteisfreihalte- und -enteisungsanordnungssystem aufzuzeigen, das noch einfacher zu montieren und somit fehlerunanfälliger bei der Montage ist, eine nahezu dauerhafte und effizient zu betreibende Eisfreiheit ermöglicht, wobei insbesondere die Montage im Feld, also unmittelbar an der Windenergieanlage erfolgen soll. Durch einen einfacheren Aufbau am Rotorblatt soll Zeit eingespart werden, um so die Installationskosten deutlich zu reduzieren. Mithin soll der Eisansatz vermieden bzw. beseitigt werden und zudem eine lokale Reparaturfähigkeit möglich sein. Die Beständigkeit und Haltbarkeit einer derartigen  Wind turbine turbine blade ice hold and Ententeungsanordnungssystem show, which is even easier to assemble and thus error-prone during assembly, a nearly permanent and efficiently operated Eisfreiheit allows, in particular, the installation in the field, so it should take place directly on the wind turbine. By a simpler structure on the rotor blade time should be saved so as to significantly reduce installation costs. Thus, the ice accumulation should be avoided or eliminated and also a local repair capability should be possible. The durability and durability of such
Enteisungsanordnung ist hierbei weiter von entscheidender Bedeutung. Das System muss einfacher werden, da die derzeitigen komplexen Aufbauten bekannter Enteisungssysteme zu schwer im Feld zu montieren sind, da auf entsprechende Überlappungen beim Blitzschutz und entsprechende Isolierung beim Blitzschutz geachtet werden muss, was bei einigen Installationen nicht gewährleistet werden kann, da die Installationsarbeiten auch bei widrigen Bedingungen durchgeführt werden müssen. Deicing arrangement is hereby still of crucial importance. The system must be simpler, since the current complex structures of known de-icing systems are too difficult to install in the field, as must be paid to appropriate overlaps in lightning protection and appropriate insulation in lightning protection, which in some Installations can not be guaranteed because the installation work must be carried out even in adverse conditions.
Gelöst werden diese Aufgaben mit einem Windenergieanlagenrotorblatteisfreihalte- und - enteisungsanordnungssystem gemäß Hauptanspruch.  These objects are achieved with a Windenergieanlagenrotorblatteisfreihalte- - and de-icing arrangement system according to the main claim.
Das Windenergieanlagenrotorblatteisfreihalte- und -enteisungsanordnungssystem ist ausgebildet mit:  The wind turbine blade ice releasing and de-icing system is formed with:
- einem Heizungssystem an den Vorderkanten der Rotorblätter einer Windenergieanlage, wobei diese wenigstens eine auf dem Rotorblatt aufgebrachte oder integrierte Heizzone, die zyklisch und/oder kontinuierlich angesteuert werden kann, aufweisen und  - A heating system at the leading edges of the rotor blades of a wind turbine, said at least one applied or integrated on the rotor blade heating zone, which can be controlled cyclically and / or continuously, and
wobei die Heizzone wenigstens ein elektrisches Heizelement umfasst und mit einer  wherein the heating zone comprises at least one electric heating element and with a
Erosionsschicht zum Schutz vor Erosion versehen ist,  Erosion layer is provided for protection against erosion,
wobei  in which
- das oder die elektrischen Heizelemente als ein auf einer Trägerfolie aufgebrachter graphithaltiger Heizlack ausgestaltet ist/sind und auf dem Rotorblatt als erste Schicht mit der Trägerfolie aufgeklebt ist/sind und das oder die elektrischen Heizelemente mit aus Kupferlegierungen bestehenden Flachbändern zur Stromversorgung der  - The one or more electrical heating elements is designed as a supported on a carrier foil graphite-containing Heizlack / is and is glued on the rotor blade as a first layer with the carrier film / and and the one or more electrical heating elements with existing copper alloys flat tapes for power supply
elektrischen Heizelemente kontaktiert sind,  electrical heating elements are contacted,
und  and
- eine auf dem Heizelement aufgebrachte Isolationsfolie aufgebracht ist,  an insulation film applied to the heating element is applied,
- eine Erosionsschicht auf der Isolationsfolie in Form eines Erosionsschutzlackes  - An erosion layer on the insulation film in the form of erosion protection varnish
vorgesehen ist  is provided
und and
- eine Steuerungsanordnung in oder an der Windenergieanlage vorgesehen ist,  a control arrangement is provided in or on the wind energy plant,
wobei in which
die Heizelemente auf den Rotorblättern Blitzschutzsystem-frei ausgebildet sind. the heating elements on the rotor blades lightning protection system-free are formed.
Durch den Verzicht auf das Blitzschutzsystem unmittelbar auf den Heizelementen ist es möglich, das System einfacher auf dem Rotorblatt zu applizieren. Es bedarf nur den folgenden Schritten am Rotorblatt:  By dispensing with the lightning protection system directly on the heating elements, it is possible to apply the system easier on the rotor blade. It only takes the following steps on the rotor blade:
- Vorbereiten der Rotorblattoberfläche;  - Preparing the rotor blade surface;
- Aufkleben der Heizelemente;  - gluing the heating elements;
- Aufbringen einer Isolationsfolie;  - Applying an insulating film;
- Aufträgen des Erosionsschutzlackes.  - Orders of erosion protection varnish.
Der sehr komplexe Schritt des genauen Positionierens und Verklebens des im Stand der Technik bekannten Blitzschutzes auf den Heizelementen wird so wie im Stand der Technik immer wieder vorgeschlagen, bewusst weggelassen, wobei dies die erste Grundausführung der Erfindung darstellt. Der Blitzschutz würde sodann durch das Anlagenblitzschutzsystem oder ein zusätzliches, jedoch nicht unmittelbar auf den Heizelementen, vorgesehenes Blitzschutzsystem übernommen werden, wobei hierzu diesseits in einer ersten Weiterbildung vorgeschlagen wird, den Heizungs- Blitzschutz in der Steuerungsanordnung zu realisieren, wobei hierzu der Blitzschutz über eine Trennung in Leistungsseite und Steuerungsseite ausgebildet ist. Diesbezüglich kann in einer besonders bevorzugten Ausbildungsvariante zur Vermeidung von Elektromagnetischen The very complex step of accurately positioning and bonding the lightning protection on the heating elements known in the prior art is proposed again and again as in the prior art, deliberately omitted, this being the first basic embodiment of the invention. The lightning protection would then be taken over by the system lightning protection system or an additional, but not directly on the heating elements, provided lightning protection system, which this side is proposed in a first development, to realize the heating lightning protection in the control system, in which case the lightning protection via a separation in the power side and control side is formed. In this regard, in a particularly preferred embodiment variant for avoiding electromagnetic
Verträglichkeits-Problemen (EMV-Probleme) eine Trennung des Leistungsteils und des Compatibility problems (EMC problems) a separation of the power unit and the
Steuerungsteils insbesondere durch eine Schottung erfolgen. Die voneinander räumlich getrennten Bereiche für den Steuerungs-Messkreis und den Lastkreis gewährleisten die elektromagnetische Verträglichkeit EMV für den Steuerungskreis, wobei insbesondere in einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante entsprechend höchstklassige Control part in particular by a partitioning done. The spatially separate areas for the control measuring circuit and the load circuit ensure the electromagnetic compatibility EMC for the control circuit, in particular in a particularly preferred embodiment according to the highest class
Blitzschutzkomponenten in Form von Surge Protection Devices verwendet werden. Lightning protection components are used in the form of surge protection devices.
Durch diesen Lagenaufbau ist es nunmehr noch viel einfacher möglich, einen einfach zu montierenden, nämlich sowohl für neue Rotorblätter als auch für die nachträgliche Anbringung eines derartigen Aufbaus an vorhandene Rotorblätter, Windenergieanlagenrotorblatteisfreihalte- und -enteisungsanordnungssystem zu verwenden, der eine Eisfreihaltung bzw. Enteisung tatsächlich auch dauerhaft über mehrere Jahrzehnte ermöglicht, da dessen Beständigkeit gegenüber den Bewegungen des Rotorblattes an dessen Oberfläche noch besser gewährleistet ist, da der Lagenaufbau nunmehr durch Verzicht des Blitzschutzsystems unmittelbar auf den Heizelementen einfacher zu montieren ist und zudem durabler ausgebildet ist, da weniger bewegte Massen durch Verzicht der„schweren“ Kupfer-Blitzschutzfolien beim Verdrehen des Rotorblattes vorgesehen sind, die die Lebensdauer des Gesamtaufbaus beeinträchtigen.  By this layer structure, it is now much easier possible to use an easy to install, namely for new rotor blades as well as for the subsequent attachment of such a structure to existing rotor blades, Windenergieanlagenroterblatteisfreihalte- and -enteisungsanordnungssystem, the Eisfreihaltung or deicing actually permanently made possible over several decades, since its resistance to the movements of the rotor blade is even better guaranteed on the surface, since the layer structure is now easier to install by waiving the lightning protection system directly on the heating elements and also durabler is formed because less moving masses by waiving the "heavy" copper lightning protection foils are provided during rotation of the rotor blade, which affect the life of the overall structure.
Hierdurch wird die Montage kostengünstiger und der Gesamtaufbau durabler. As a result, the assembly is cheaper and the overall structure durabler.
Als weiterer Vorteil hat sich weiter gezeigt, dass dieser Lagenaufbau deutlich dünner und somit aus aerodynamischer Sicht noch irrelevanter für die Gesamtbetrachtung der  Another advantage has further shown that this layer structure significantly thinner and thus from an aerodynamic point of view even more irrelevant to the overall view of the
Windenergieanlage wird. Es handelt sich also nicht um ein die Anlagenleistung reduzierenden Zusatzaufbau. Wind turbine will. It is therefore not a system performance reducing additional structure.
Nur durch diesen Aufbau der Enteisungsanordnung ist ein noch langjährigerer Betrieb möglich. Der entscheidende Vorteil des offenbarten Windenergieanlagenrotorblatteisfreihalte- und -ent- eisungsanordnungssystems liegt in der Durabilität des Aufbaus, der erstmalig  Only by this structure of the deicing arrangement a still many years of operation is possible. The key advantage of the disclosed wind turbine blade ice containment and de-icing system is the durability of the construction, which is the first time
Temperaturschwankungen als auch den auftretenden Kräften, insbesondere Torsions- und Zugkräften, die auf der Rotorblattoberfläche anliegen, tatsächlich langjährig widersteht und zudem kostengünstiger als alle anderen bekannten Systeme im Stand der Technik sind. Temperature fluctuations as well as the forces occurring, in particular torsional and tensile forces, which rest on the rotor blade surface, actually withstanding many years and also are cheaper than all other known systems in the art.
Insbesondere kann auf diese Art und Weise auch Kupfer, welches im Stand der Technik großflächig auf die Heizelemente aufgebracht wurde, eingespart werden. Ferner hat sich gezeigt, dass es durch den Verzicht des Blitzschutzsystems unmittelbar auf den Heizelementen nicht mehr zu ungleichmäßigen Materialausdehnungen zwischen Blitzschutz und Heizelementen über die Länge entlang der Rotorblattvorderkante kommt, so dass es nicht zu Materialtrennungen oder Brüchen im Material, nämlich im Heizlack oder in den In particular, copper, which has been applied over a large area to the heating elements in the prior art, can be saved in this manner. Furthermore, it has been shown that it no longer leads to uneven material expansions between lightning protection and heating elements along the length of the rotor blade leading edge by the absence of the lightning protection system directly on the heating elements, so that it does not cause material separations or fractures in the material, namely in the heating lacquer or in the
Kontaktierungen, kommt. Contacts, comes.
An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass das hier beschriebene System sowohl einsetzbar ist für die Herstellung eines neuen Rotorblattes in der Fabrik als auch für den Retro-Fit Fall, nämlich die nachträgliche Montage an bereits in Betrieb stehenden Rotorblättern.  It should be noted at this point that the system described here can be used both for the production of a new rotor blade in the factory and for the retro-fit case, namely the retrofitting to already in operation rotor blades.
In einer alternativen oder auch zusätzlich ergänzenden weiterführenden Variante kann der Heizungs-Blitzschutz durch neben den Heizelementen wenigstens in Teilabschnitten und parallel angeordneten Flachband-Kupferleitern und aber auch insbesondere Kupfermesh ausgebildet werden. Hierbei wird ein einfacher Kupferleiter bzw. ein Kupfermesh, beispielsweise aus der Luftfahrt bekannt, wenigstens im Bereich der Blattspitze (tip), bevorzugt über einen größeren Teilbereich und besonders über den gesamten Bereich, neben den Heizelementen als Heizungs-Blitzschutz vorgesehen.  In an alternative or additional supplementary further variant of the heating lightning protection can be formed by in addition to the heating elements at least in sections and parallel flat ribbon copper conductors and also in particular copper mesh. Here, a simple copper conductor or a copper mesh, for example, known from aviation, at least in the area of the blade tip (tip), preferably over a larger portion and especially over the entire area, provided next to the heating elements as a lightning protection.
Bei der Anbringung eines neben den Heizelementen angeordneten Blitzschutzes für die Heizung muss besonders bevorzugt dieser Blitzschutz, beispielswiese das Kupfermesh oder ein Kupferflachband, an das Anlagenblitzschutzsystem angeschlossen werden, wobei hierbei bevorzugt ein Potentialausgleich zum internen Blitzschutzsystem der Windenergieanlage notwendig ist. Alternativ besteht die Möglichkeit das Blitzschutzsystem eigens über eine Blitzschutzleitung zu erden.  When attaching an arranged next to the heating elements lightning protection for the heating particularly lightning protection, for example, the copper mesh or a copper ribbon, must be connected to the system lightning protection system, in which case a potential equalization to internal lightning protection system of the wind turbine is preferably necessary. Alternatively, it is possible to earth the lightning protection system via a lightning conductor.
Diesbezüglich kann in einer weiteren diesbezüglichen Ausführungsvariante der neben den Heizelementen angeordnete Blitzschutz auch von der Erosionsschicht abgedeckt sein.  In this regard, in a further variant of this embodiment, the lightning protection arranged next to the heating elements can also be covered by the erosion layer.
Durch diese räumliche Trennung des Blitzschutzes, was normalerweise so nicht üblich ist, wird jedoch ein Kurzschluss oder ein Beschädigen der Heizelemente effektiv verhindert, so dass beim Anbau des Systems als Retrofit-Enteisungslösung nicht so genau gearbeitet werden muss, wie es beispielsweise im Labor der Fall wäre. Die Durabilität und die Standzeit werden um ein Vielfaches erhöht, was wiederum die Kosten für Wartung oder Reparaturen deutlich minimiert.  However, this spatial separation of the lightning protection, which is not normally the case, effectively prevents short-circuiting or damaging of the heating elements, which means that the system does not have to be as accurate as a retrofit de-icing solution, as is the case in the laboratory would. Durability and service life are increased many times over, which in turn significantly minimizes the cost of maintenance or repairs.
Die, in einer Ausführungsvariante auch quasi doppelseitig klebend ausgebildete, Isolationsfolie bildet die Isolationsschicht der Heizfolie und schützt diese vor Zerstörung sowohl durch äußere Einflüsse als auch durch Verdrehung oder Dehnung des Rotorblattes. Sie bildet die Trennung der stromleitenden bzw. stromführenden Ebene zur Umwelt. Und ist in einer entsprechenden besonders bevorzugten Ausführungsform selbstverständlich auch auf den entsprechenden vorgesehenen Kupferflachbändern, die den Strom zu den Heizzonen leiten, vorgesehen. Die eine oder auch mehreren Heizzonen können insbesondere durch mehrere einzelne miteinander verbundene Heizelemente realisiert werden, wobei es diesbezüglich vorteilhaft ist, dass die Aufbringung der einzelnen beispielsweise 50 cm langen Heizelemente abschnittsweise erfolgt und die einzelnen abschnittsweisen Heizelemente miteinander über Kupferflachbänder stirnseitig verbunden werden. The, in a variant also quasi double-sided adhesive formed, insulating film forms the insulating layer of the heating foil and protects it against destruction both by external influences and by rotation or elongation of the rotor blade. It forms the separation of the current-conducting or current-carrying level to the environment. And, in a corresponding particularly preferred embodiment, it is of course also provided on the corresponding provided copper flat strips which conduct the current to the heating zones. The one or more heating zones can be realized in particular by a plurality of individual interconnected heating elements, it being advantageous in this respect that the application of individual, for example, 50 cm long heating elements is made in sections and the individual sectional heating elements are connected to each other via Kupferflachbänder frontally.
Zur Erzielung einer gleichmäßigen Beheizung über die zu beheizende Fläche sind die einzelnen abschnittsweisen Heizelemente wenigstens einer Heizzone flächenmäßig gleich groß ausgebildet, damit auf diese Weise ein ausreichender und gleichmäßiger Widerstand realisiert wird.  To achieve a uniform heating over the surface to be heated, the individual sectional heating elements of at least one heating zone are the same size in terms of area, so that in this way a sufficient and uniform resistance is realized.
Die Flachbänder sind in einer besonders bevorzugten Ausführungsform mit einem elektrisch leitfähigen Kleber mit den Heizelementen verklebt, so dass der über die Flachbänder zu den Heizelementen geleitete Strom auch über einen jahrelangen Einsatzzeitraum fließen kann. Es hat sich insbesondere gezeigt, dass alternative Fügeverfahren nicht den Dauereinsatz in der Realität überstehen, so dass es zu Unterbrechungen in der Stromversorgung zu den  In a particularly preferred embodiment, the flat strips are adhesively bonded to the heating elements with an electrically conductive adhesive so that the current conducted via the flat strips to the heating elements can also flow over a period of use lasting for years. It has been shown in particular that alternative joining methods do not survive the continuous use in reality, so that there are interruptions in the power supply to the
Heizelementen kommt. Insbesondere werden in einer bevorzugten Ausführungsform die Flachbänder mit einem elektrisch leitfähigen Kleber, besonders bevorzugt mit einem auf Silikon- Basis bestehenden Kleber mit metallischen Partikeln aus entweder Kupfer und / oder Silber mit den Heizelementen verklebt. Heating elements comes. In particular, in a preferred embodiment, the flat strips are bonded to the heating elements with an electrically conductive adhesive, particularly preferably with a silicone-based adhesive with metallic particles of either copper and / or silver.
Ebenfalls in einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante sind die Flachbänder aus Kupferberyllium bzw. einem mit Beryllium dotiertem Kupfer (Berylliumkupfer) gefertigt.  Also in a particularly preferred embodiment, the flat strips of copper beryllium or beryllium-doped copper (beryllium copper) are made.
Überraschenderweise zeigt sich gerade dieses harte und spröde Leichtmetall als Surprisingly, just this hard and brittle light metal shows up as
Legierungszusatz in Kupfer als besonders geeignet für diesen Einsatz in dem Alloy additive in copper as particularly suitable for this use in the
Windenergieanlagenrotorblatteisfreihalte- und -enteisungsanordnungssystem. Wind turbine rotor ice ice and de-icing arrangement system.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Isolationsfolie doppelseitig klebend ausgebildet ist, da hierdurch eine einfache Handhabung gegeben ist, um das Windenergieanlagenrotorblatt eisfreihalte- und -enteisungsanordnungssystem herzustellen.  It is particularly advantageous if the insulation film is double-sidedly adhesive, since this provides easy handling in order to produce the wind energy plant rotor blade eisfreihalte- and -enteisungsanordnungssystem.
Alternativ kann neben einer doppelseitig klebenden Isolationsfolie auch eine einseitig klebende Isolationsfolie verwendet werden, wobei insbesondere die Isolationsfolie auf der  Alternatively, in addition to a double-sided adhesive insulating film and a one-sided adhesive insulating film may be used, in particular, the insulating film on the
Rotorblattoberflächen zugewandten Seite mit einem entsprechenden Kleber versehen ist und so im vorbereiteten Verbund mit der Trägerfolie mit dem darauf angeordneten Heizlack vorgefertigt oder prozessiert/verarbeitet werden kann. Rotor blade surfaces facing side is provided with a corresponding adhesive and can be prefabricated or processed / processed in the prepared composite with the carrier film with the Heizlack arranged thereon.
Der graphithaltige Heizlack auf der Trägerfolie kann insbesondere als Graphit oder aber auch als Kohlenstoff-Nanomaterialien in Verbindung mit Graphit vorliegen. Ferner hat sich gezeigt, dass ein graphithaltiger Heizlack leicht zu verarbeiten ist, insbesondere auf die Trägerfolie über ein Rakelverfahren aufgetragen werden kann. Die Schichtdicke des Heizlackes auf der Trägerfolie liegt im Bereich von 20 pm bis 160 pm. Besonders bevorzugt liegt die Schichtdicke des Heizlackes im Bereich von 20 pm bis 90 pm. Besonders bevorzugt beträgt die Schichtdicke des Heizlackes auf der Trägerfolie etwa 20 pm bis 70 pm, noch bevorzugter bei 50 pm bis 70 pm bzw. bei 60 pm, da bei dieser Schichtdicke der für die Windenergieanlagenenteisung notwendige Heizwiderstand realisiert wird. The graphite-containing heating lacquer on the carrier film can be present in particular as graphite or else as carbon nanomaterials in conjunction with graphite. Furthermore, it has been found that a graphite-containing heating lacquer is easy to process, in particular can be applied to the carrier film via a doctor blade method. The layer thickness of the heating lacquer on the carrier film is in the range of 20 pm to 160 pm. The layer thickness of the heating lacquer is particularly preferably in the range from 20 μm to 90 μm. The layer thickness of the heating lacquer on the carrier foil is particularly preferably about 20 μm to 70 μm, more preferably 50 μm to 70 μm or 60 μm, since the heating resistance necessary for the wind energy de-icing is realized at this layer thickness.
Die Trägerfolie, auf die der Heizlack aufgebracht ist, als auch insbesondere die Isolationsfolie können in einer bevorzugten Ausführungsform aus Polyethylenterephthalat [PET] bestehen. Ferner sind noch die Materialien Polyethylen [PE] oder Polyurethan [PU] zur Ausbildung der Folien geeignet.  The carrier film to which the heating varnish is applied, and in particular the insulating film can in a preferred embodiment consist of polyethylene terephthalate [PET]. Furthermore, the materials polyethylene [PE] or polyurethane [PU] are also suitable for the formation of the films.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Trägerfolie flexibel ausgebildet, so dass sie Dehnungen entlang der Fläche bidirektional zulässt.  In a preferred embodiment, the carrier film is designed to be flexible, so that it allows bi-directional expansions along the surface.
Die Trägerfolie wird in einer besonders bevorzugten Ausführungsform vor dem Aufbringen des Heizlackes elektrochemisch oder mittels einer Plasmaaktivierung behandelt, so dass das Aufbringen des graphithaltigen Heizlackes auf die Trägerfolie mit einer besonders starken Haftung möglich ist.  In a particularly preferred embodiment, the carrier film is treated electrochemically or by means of a plasma activation prior to the application of the heating varnish, so that application of the graphite-containing heating varnish to the carrier film is possible with particularly strong adhesion.
Die als Lack ausgebildete Erosionsschicht ist insbesondere ein zwei-Komponentiger Lack, der im Bereich von wenigstens 300 pm bis 600 pm Schichtdicke aufgebracht ist. Eine Schichtdicke von 300 pm hat sich diesbezüglich als besonders vorteilhaft in Bezug auf Materialverbrauch, Auftragemöglichkeit und Durabilität herausgestellt.  The erosion layer formed as a lacquer is in particular a two-component lacquer which is applied in the range of at least 300 μm to 600 μm layer thickness. A layer thickness of 300 .mu.m has proven to be particularly advantageous in terms of material consumption, applicability and Durability.
Als Lacksystem kann zudem ein hochbeständiger Kantenschutzlack auf PUR-Systembasis zum Einsatz kommen.  In addition, a highly resistant edge protection varnish based on PUR system can be used as the varnish system.
Bevorzugt ist auch die Form einer Erosionsschutzfolie, die ebenfalls mit Schichtdicken im Bereich von 200 pm bis 600 pm, insbesondere 300 pm vorliegt und aufgebracht bzw.  Preference is also given to the form of an erosion protection film which is likewise present and applied with layer thicknesses in the range from 200 μm to 600 μm, in particular 300 μm.
aufgeklebt wird. is glued on.
Es hat sich gezeigt, dass insbesondere die zu verwendenden Kleber Acrylatkleber sein können, die zu diesem Anbindungszweck Verwendung finden. Acrylatklebstoffe sind synthetisch gewonnene Klebstoffe, deren Eigenschaften sich vor allem durch ihre hohe Alterungs- und Temperaturbeständigkeit sowie ferner durch deren Unempfindlichkeiten gegen UV-Strahlung und Oxidation auszeichnen. Es können sowohl säurehaltige als auch wasserbasierte  It has been found that in particular the adhesives to be used can be acrylate adhesives which are used for this purpose of connection. Acrylic adhesives are synthetically derived adhesives whose properties are characterized above all by their high resistance to aging and temperature as well as their insensitivity to UV radiation and oxidation. It can be both acidic and water based
Acrylatkleber verwendet werden, da in Kombination mit einem möglichen sauerstofffreien Kupfer wenig Komplikationen auch unter besonderen Witterungsbedingungen (Feuchtigkeit, Temperatur) zu erwarten sind. Acrylate adhesives are used, since in combination with a possible oxygen-free copper little complications are to be expected even under special weather conditions (humidity, temperature).
Zur Kontaktierung der Heizelemente untereinander und/oder zur Kontaktierung mit einem Energieversorgungsanschluss am oder im Rotorblatt können insbesondere flache Kupferbänder vorgesehen werden. Diese flachen Kupferbänder lassen sich zwischen der Trägerfolie oder neben der Trägerfolie und der Isolationsfolie / dem Isolationslack sehr gut anordnen und im Zuge des Vorbereitungsprozesses bzw. des Aufbringungsprozesses sehr leicht vorbereiten bzw. aufbringen. Diesbezüglich sind die Folien, nämlich die Trägerfolie für den Heizlack und die Isolationsfolie entsprechend größer ausgebildet, so dass die Kupferflachbänder zur Leitung des Stromes mit auf den Folien positioniert und untergebracht werden können. Ein For contacting the heating elements with each other and / or for contacting with a power supply connection on or in the rotor blade can in particular flat copper strips be provided. These flat copper strips can be arranged very well between the carrier foil or next to the carrier foil and the insulating foil / the insulating lacquer and very easily prepare or apply in the course of the preparation process or the application process. In this regard, the films, namely the carrier film for the heating varnish and the insulating film are designed to be correspondingly larger, so that the Kupferflachbänder can be positioned to accommodate the current with on the films and accommodated. On
Vorkonfektionieren dieser Kupferflachbänder zur Stromleitung bei gleichzeitiger Positionierung auf den entsprechenden Folien ist ebenfalls besonders bevorzugt umzusetzen. Pre-assembly of these copper flat strips for power line with simultaneous positioning on the corresponding films is also particularly preferred implement.
Da auch zur Stromversorgung entsprechende Leitungen vorgesehen werden müssen, die die Heizzonen mit Strom versorgen, werden erfindungsgemäß zudem Kupferflachbänder in den Lagenaufbau mit eingebunden.  Since it is also necessary to provide lines corresponding to the power supply, which supply the heating zones with electricity, copper flat strips are also included in the layer structure according to the invention.
Diese Kupferbänder werden in einer besonderen Ausführungsform bis zu Kontaktpunkten an der Rotorblattoberfläche geführt, wo sie durch das Rotorblatt über diese Kontaktpunkte, die in die Rotorblattoberfläche eingelassen sind und bündig mit der eigentlichen Rotorblattoberfläche abschließen, mittels Kupferkontakten ins Innere geführt. Auf der Innenseite des Rotorblattes sind von diesen Kontaktpunkten normale Kabel zu der Stromversorgung innerhalb der Nabe vorgesehen. Insbesondere kann zur Durchführung der elektrischen Leitungen / Flachbänder für die Heizelemente und/oder für das Blitzschutzsystem Durchführungen in unbelasteten  These copper strips are guided in a particular embodiment to contact points on the rotor blade surface, where they are guided by the rotor blade via these contact points, which are embedded in the rotor blade surface and flush with the actual rotor blade surface, by means of copper contacts into the interior. On the inside of the rotor blade of these contact points normal cables are provided to the power supply within the hub. In particular, for carrying out the electrical lines / flat strips for the heating elements and / or for the lightning protection system bushings in unloaded
Bereichen des Rotorblattes vorgesehen werden, wobei diese Durchführungen als Kupferbolzen oder Kupferpin ausgebildet sind und wenigstens im Blattinneren als Rundleiter fortgeführt sind.Be provided areas of the rotor blade, said bushings are formed as a copper bolt or copper pin and are continued at least in the blade interior as a circular conductor.
Ebenfalls ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform, wenn die gesamte Heizzone eines Rotorblattes aus wenigstens drei Heizzonen besteht, und die einzelnen Heizzonen aus mehreren Heizelementen, beispielsweise mit einer Länge von etwa 50 cm, ausgebildet sind und diese Heizelemente vorgefertigt sind. Hierdurch können diese an Ort und Stelle auf die Also, a particularly preferred embodiment, when the entire heating zone of a rotor blade consists of at least three heating zones, and the individual heating zones of several heating elements, for example with a length of about 50 cm, are formed and these heating elements are prefabricated. This allows them to be in place on the
Vorderkante eines Rotorblattes aufgeklebt werden. Diese Elemente sind bevorzugt ein vorgefertigter Verbund aus rotorblattseitig klebender Trägerfolie mit dem auf der rotorblattfernen Seite aufgebrachten Heizlack und dem darauf angeordneten Isolationslack bzw. Isolationsfolie, mit den zwischen der Trägerfolie und der Isolationsfolie befindlichen Kupferflachbändern. Auf einfachste Weise werden die vorgefertigten einzelnen Heizelemente nacheinander auf die Vorderkante des Rotorblattes aufgeklebt und nach dem Aufkleben mit einer abschließenden Erosionsschicht abgedeckt. Glued on the leading edge of a rotor blade. These elements are preferably a prefabricated composite of rotor blade side adhesive carrier film with the heating lacquer applied to the rotor blade remote side and the insulating lacquer or insulation film disposed thereon, with the copper flat strips located between the carrier foil and the insulating foil. In the simplest way, the prefabricated individual heating elements are successively glued to the leading edge of the rotor blade and covered after gluing with a final erosion layer.
Besonders bevorzugt werden die Folien mit entsprechenden Überlappungen versehen.  Particularly preferably, the films are provided with corresponding overlaps.
Zusätzlich werden die Randbereiche in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung mit einer Überragung des eigentlichen Bereiches ausgebildet. Das entsprechend erfindungsgemäße Aufbringverfahren für ein In addition, the edge regions are formed in a particularly preferred embodiment with a transfer of the actual area. The corresponding inventive application method for a
Windenergieanlagenrotorblatteisfreihalte- und -enteisungsanordnungssystem auf einem Rotorblatt einer Wndenergieanlage mit dem entsprechenden Aufbau weist die Schritte auf: Wind turbine rotor blade ice removal and de-icing system on a rotor blade of a power plant with the corresponding structure comprises the steps:
I. Vorbereiten der Rotorblattoberfläche; I. preparing the rotor blade surface;
II. Aufkleben des/der elektrischen Heizelemente(s) durch Aufkleben der Trägerfolie, die mit dem graphithaltigen Heizlack versehen ist, wobei die Trägerfolie auf die vorbereitete Rotorblattoberfläche aufgeklebt wird, und diese elektrischen Heizelemente mit Flachbändern und / oder diese Flachbänder mit Zuleitungen und/oder Zuleitungspunkten in oder auf der Rotorblattoberfläche kontaktiert werden;  Sticking the / the electrical heating elements (s) by sticking the carrier film, which is provided with the graphite-containing heating varnish, wherein the carrier film is adhered to the prepared rotor blade surface, and these electrical heating elements with flat strips and / or these flat strips with leads and / or Lead points are contacted in or on the rotor blade surface;
III. Aufkleben der Isolationsfolie oder Aufbringen des Isolierlackes auf dem graphithaltigen  III. Sticking the insulation film or applying the insulating varnish on the graphite-containing
Heizlack, wobei die Isolationsfolie oder Isolierlack den graphithaltigen Heizlack  Heating varnish, wherein the insulating foil or insulating varnish the graphite-containing heating varnish
wenigstens vollständig überdeckt;  at least completely covered;
IV. Aufbringen der Erosionsschicht auf der Kupferfolie durch Aufkleben der Erosionsschutzfolie oder Aufbringen des Erosionsschutzlackes, wobei die Erosionsschutzfolie oder der  IV. Applying the erosion layer on the copper foil by sticking the erosion protection film or applying the Erosionsschutzlackes, wherein the erosion control film or the
Erosionsschutzlack die Kupferfolie wenigstens vollständig überdeckt.  Erosion protection paint at least completely covers the copper foil.
Durch dieses vorbeschriebene Verfahren können sowohl neue als auch im Bestand befindliche Rotorblätter auf einfachste Weise umgerüstet werden. Das Vorbereiten der Rotorblattoberfläche ist selbstverständlich individuell zu sehen, so dass ein älteres Rotorblatt in der Regel insbesondere die Rotorblattvorderkanten repariert bzw. instand gesetzt werden müssen, so dass eine neue oder neuwertig vergleichbare Oberfläche entsteht, wohingegen neuere  By this method described above, both new and existing rotor blades can be converted in the simplest way. The preparation of the rotor blade surface is of course to be viewed individually, so that an older rotor blade usually the rotor blade front edges in particular must be repaired or repaired so that a new or almost equivalent surface is created, whereas newer
Rotorblätter vielleicht nur gecleant bzw. gesäubert werden müssen, so dass eine für die Klebung der Trägerfolie notwendige Oberfläche vorhanden ist und auch letztendlich der Erosionsschutzlack oder die Erosionsschutzfolie, die selbstverständlich leicht über die Rotor blades may only need to be cleaned or cleaned so that a surface necessary for the bonding of the carrier film is present, and ultimately also the anti-erosion lacquer or the anti-erosion film, which, of course, easily over the
Randbereiche hinausgeht, gut auf dieser Oberfläche haften kann. Edge areas, can adhere well to this surface.
Insbesondere werden in einer bevorzugten Ausgestaltung die Schichten, die nacheinander aufgebracht werden, über den Randbereich der vorherigen Schicht hinaus aufgetragen.  In particular, in a preferred embodiment, the layers which are applied one after the other are applied beyond the edge region of the previous layer.
Hierdurch ist ein zusätzlicher Schutz der Kantenbereiche möglich, wobei diese Ausgestaltung besonders bevorzugt ist, da enorme Kräfte durch den Wnd an der kritischen Vorderkante des Rotorblattes vorliegen. Die Überlappung der Schichten erzeugt zudem auch noch eine gute aerodynamische Ausbildung der Oberfläche. As a result, an additional protection of the edge regions is possible, with this configuration being particularly preferred since there are enormous forces through the Wnd at the critical leading edge of the rotor blade. The overlap of the layers also creates a good aerodynamic design of the surface.
Zur optimalen Vorbereitung der Aufbringungsarbeiten und zur Effizienzsteigerung können die Schritte II. und III. bei Verwendung von Isolationsfolie zusammen ausgeführt werden, wobei hierzu vor dem gemeinsamen Aufbringen der Trägerfolie mit dem graphithaltigen Heizlack und der Isolationsfolie in einem Schritt die Trägerfolie mit dem graphithaltigen Heizlack auf die Isolationsfolie geklebt wird. Hierdurch wird ein großes Einsparungspotenzial realisiert, was die Zeit zum Aufbringen bei Montage im Feld als auch bei Neuanlagen in der Werkshalle betrifft. Ferner können vorzusehende Kontaktierungen, wie Kupferbänder, diese nämlich zur For optimal preparation of the application work and to increase efficiency, steps II. And III. be carried out together when using insulation film, in which case before the common application of the carrier film with the graphite-containing heating varnish and the insulating film in one step, the carrier film with the graphite-containing heating varnish is glued to the insulating film. As a result, a large savings potential is realized, which relates to the time for application in the field as well as in new installations in the workshop. Furthermore, to be provided contacts, such as copper bands, namely this for
Stromleitung in die einzelnen Felder sowie zur Stromverbindung der einzelnen Felder untereinander, neben dem graphithaltigen Heizlack auf der Trägerfolie und/oder der Power line in the individual fields and the current connection of the individual fields with each other, in addition to the graphite-containing heating lacquer on the carrier film and / or the
Isolationsfolie oder unter dem Isolationslack aufgebracht werden. Hierbei ist beispielsweise und auch bevorzugt eine entsprechende Ausgestaltung realisierbar, bei der die Trägerfolie mit dem darauf aufgebrachten Heizlack deutlich von der Isolationsfolie in dessen Flächenausdehnung überragt wird, so dass die anzuordnenden Flachkupferkabel neben der Trägerfolie auf der Rotorblattoberfläche liegen und quasi von der Isolationsfolie auf der Rotorblattoberfläche gehalten werden. Durch die deutliche Überlappung kann die untere Trägerfolie mit dem Heizelement klein gehalten werden entsprechend der tatsächlichen Heizfläche. Die Insulating film or be applied under the insulating varnish. In this case, for example, and also preferably a corresponding embodiment can be realized, in which the carrier film with the heating varnish applied thereto is clearly surmounted by the insulating film in its surface area, so that the flat copper cables to be arranged lie next to the carrier film on the rotor blade surface and virtually on the insulating film on the rotor blade surface being held. Due to the clear overlap, the lower carrier foil can be kept small with the heating element corresponding to the actual heating surface. The
stromführenden Leitungen werden dann mit Hilfe der Isolationsfolie aufgebracht und fixiert, da die Isolationsfolie deutlich breiter ausgebildet ist und so die stromführenden Leitungen, wie die Kupferflachbänder überdeckt. Current-carrying lines are then applied and fixed with the aid of the insulating film, since the insulating film is formed significantly wider and so covers the current-carrying lines, such as the copper flat strips.
Ferner können die Kontaktierungen, wie Kupferflachbänder, ebenfalls mit entsprechenden Klebern, wenigstens einseitig, versehen werden, so dass diese wenigstens einseitig klebend auf den entsprechenden Oberflächen aufgebracht werden können.  Furthermore, the contacts, such as flat copper strips, can likewise be provided with corresponding adhesives, at least on one side, so that they can be applied to the corresponding surfaces adhesively on at least one side.

Claims

A N S P R Ü C H E
1. Windenergieanlagenrotorblatteisfreihalte- und -enteisungsanordnungssystem mit:  1. Wind turbine blade ice de-icing and de-icing system with:
- einem Heizungssystem an den Vorderkanten der Rotorblätter einer Wndenergieanlage, aufweisend wenigstens eine auf dem Rotorblatt aufgebrachte oder integrierte Heizzone, die zyklisch und/oder kontinuierlich angesteuert werden kann,  a heating system at the leading edges of the rotor blades of a power plant, comprising at least one heating zone applied or integrated on the rotor blade, which can be controlled cyclically and / or continuously,
wobei die Heizzone wenigstens ein elektrisches Heizelement umfasst und mit einer wherein the heating zone comprises at least one electric heating element and with a
Erosionsschicht zum Schutz vor Erosion versehen ist, Erosion layer is provided for protection against erosion,
wobei  in which
- das oder die elektrischen Heizelemente als ein auf einer Trägerfolie aufgebrachter graphithaltiger Heizlack ausgestaltet ist/sind und auf dem Rotorblatt als erste Schicht mit der Trägerfolie aufgeklebt ist/sind und das oder die elektrischen Heizelemente mit aus Kupferlegierungen bestehenden Flachbändern zur Stromversorgung der elektrischen Heizelemente kontaktiert sind,  - The one or more electrical heating elements is designed as a supported on a carrier foil graphite Heizlack / is and is glued on the rotor blade as a first layer with the carrier film / and and the one or more electrical heating elements are contacted with copper alloys existing flat strips for powering the electric heating elements .
und  and
- eine auf dem Heizelement aufgebrachte Isolationsfolie aufgebracht ist,  an insulation film applied to the heating element is applied,
- eine Erosionsschicht auf der Isolationsfolie in Form eines Erosionsschutzlackes vorgesehen ist  - An erosion layer is provided on the insulating film in the form of an erosion protective varnish
und  and
- eine Steuerungsanordnung in oder an der Wndenergieanlage vorgesehen ist, wobei  a control arrangement is provided in or at the power plant, wherein
die Heizelemente auf den Rotorblättern Blitzschutzsystem-frei ausgebildet sind.  the heating elements on the rotor blades lightning protection system-free are formed.
2. Wndenergieanlagenrotorblatteisfreihalte- und -enteisungsanordnungssystem nach 2. Power turbine rotor blade ice keep and de-icing system according to
Anspruch 1 ,  Claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
ein Heizungs-Blitzschutz für das System in der Steuerungsanordnung und/oder neben den Heizelementen auf den Rotorblättern vorgesehen ist.  a heating lightning protection for the system is provided in the control arrangement and / or in addition to the heating elements on the rotor blades.
3. Wndenergieanlagenrotorblatteisfreihalte- und -enteisungsanordnungssystem nach 3. Power plant rotor blade ice de-icing and de-icing system according to
Anspruch 2,  Claim 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Heizungs-Blitzschutz in der Steuerungsanordnung über eine Trennung in  the heating lightning protection in the control arrangement via a separation in
Leistungsseite und Steuerungsseite ausgebildet ist. Power side and control side is formed.
4. Windenergieanlagenrotorblatteisfreihalte- und -enteisungsanordnungssystem nach Anspruch 2 oder 3, A wind turbine blade ice releasing and de-icing system according to claim 2 or 3;
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Heizungs-Blitzschutz durch neben den Heizelementen wenigstens in Teilabschnitten und parallel angeordnete Flachband-Kupferleiter und/oder Kupfermesh ausgebildet ist.  the heating lightning protection is formed by next to the heating elements at least in sections and parallel arranged ribbon copper conductor and / or copper mesh.
5. Wndenergieanlagenrotorblatteisfreihalte- und -enteisungsanordnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. A turbine rotor blade ice removal and de-icing system according to one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Flachbänder mit  the flatbands with
- einem elektrisch leitfähigen Kleber  - an electrically conductive adhesive
oder  or
- einem auf Silikon-Basis bestehenden Kleber mit metallischen Partikeln Kupfer und/ oder Silber  a silicone-based adhesive with metallic particles of copper and / or silver
mit den Heizelementen verklebt sind  are glued to the heating elements
und/oder  and or
die Flachbänder aus Kupferberyllium bestehen.  the flat bands consist of copper beryllium.
6. Wndenergieanlagenrotorblatteisfreihalte- und -enteisungsanordnungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, 6. A turbine rotor blade ice removal and de-icing system according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der graphithaltige Heizlack auf der Trägerfolie Graphit oder Kohlenstoff-Nanomaterialien und Graphit aufweist  the graphite-containing heating lacquer on the carrier film comprises graphite or carbon nanomaterials and graphite
und / oder  and or
die Schichtdicke des Heizlackes auf der Trägerfolie im Bereich von 20 pm bis 160 pm oder im Bereich von 20 pm bis 90 pm liegt oder im Bereich von 20 pm bis 70 pm liegt oder im Bereich von 50 pm bis 70 pm liegt oder 60 pm beträgt.  the layer thickness of the heating lacquer on the carrier film in the range of 20 pm to 160 pm or in the range of 20 pm to 90 pm or is in the range of 20 pm to 70 pm or in the range of 50 pm to 70 pm or 60 pm.
7. Wndenergieanlagenrotorblatteisfreihalte- und -enteisungsanordnungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, 7. A turbine rotor blade ice de-icing and de-icing system according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Trägerfolie, auf die der Heizlack aufgebracht ist, und/oder die Isolationsfolie aus Polyethylenterephthalat [PET], Polyethylen [PE] oder Polyurethan [PU] besteht und/oder flexibel ausgebildet ist. the carrier film, to which the heating lacquer is applied, and / or the insulating film consists of polyethylene terephthalate [PET], polyethylene [PE] or polyurethane [PU] and / or is flexible.
8. Windenergieanlagenrotorblatteisfreihalte- und -enteisungsanordnungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, A wind turbine blade ice de-icing and de-icing system according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die als Lack ausgebildete Erosionsschicht ein zwei-Komponentiger Lack ist.  the erosion layer formed as a varnish is a two-component varnish.
9. Wndenergieanlagenrotorblatteisfreihalte- und -enteisungsanordnungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, 9. A turbine rotor blade ice removal and de-icing system according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
zur Durchführung der elektrischen Leitungen / Flachbänder für die Heizelemente und/oder für das Blitzschutzsystem Durchführungen in unbelasteten Bereichen des Rotorblattes vorgesehen sind, wobei diese Durchführungen als Kupferbolzen oder Kupferpin ausgebildet sind und wenigstens im Blattinneren als Rundleiter fortgeführt sind.  for carrying out the electrical lines / flat strips for the heating elements and / or for the lightning protection system bushings are provided in unloaded areas of the rotor blade, said bushings are formed as a copper bolt or copper pin and are continued at least in the blade interior as a round conductor.
10. Wndenergieanlagenrotorblatteisfreihalte- und -enteisungsanordnungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, 10. A turbine rotor blade ice removal and de-icing system according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
zur Kontaktierung der Heizelemente untereinander und/oder zur Kontaktierung mit einem for contacting the heating elements with each other and / or for contacting with a
Energieversorgungsanschluss am oder im Rotorblatt flache Kupferbänder vorgesehen sind und diese zwischen der Trägerfolie und der Isolationsfolie / dem Isolationslack oder unter der der Isolationsfolie / dem Isolationslack angeordnet sind. Power supply connection on or in the rotor blade flat copper strips are provided and these are arranged between the support film and the insulating film / the insulating varnish or under the insulating film / the insulating varnish.
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