Convertidor de energía eólica con deshumidificador.

Un convertidor de energía eólica (1) que comprende:

una turbina eólica (2) y

medios de control climático

(10-19, 21-27, 29-32), operables como medios de deshumidificación para separar y retirar humedad del aire en una o más áreas de dicha turbina eólica, comprendiendo al menos un dispositivo de refrigeración (11, 24) para condensar humedad así como al menos un dispositivo de drenaje (15) para drenar agua condensada de dichas una o más áreas (20) que están siendo deshumidificadas,

caracterizado por que

dicho convertidor de energía eólica comprende medios de flujo de refrigerante (12-14, 17, 18, 21, 22) para proporcionar un flujo de un líquido refrigerante a dicho al menos un dispositivo de refrigeración, proporcionando así un sumidero de calor para dicho dispositivo de refrigeración.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DK2008/000024.

Solicitante: VESTAS WIND SYSTEMS A/S.

Nacionalidad solicitante: Dinamarca.

Dirección: Hedeager 44 8200 Aarhus N DINAMARCA.

Inventor/es: LARSEN,GERNER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > F03D9/00 (Adaptaciones de los motores de viento para usos especiales; Combinaciones de motores de viento con los aparatos que accionan (disposiciones relativas a conjuntos de propulsión de vehículos alimientados por energía eólica B60K 16/00; bombas caracterizadas por su combinación con motores de viento F04B 17/02))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > F03D11/00 (Detalles, partes constitutivas o accesorios no cubiertos por, o con un interés distinto que, los otros grupos de esta subclase)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > Control de los motores de viento (alimentación o... > F03D7/04 (Control automático; Regulación)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > Adaptaciones de los motores de viento para usos especiales;... > F03D9/02 (almacenando el aparato energía)

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Fragmento de la descripción:

Convertidor de energïa eïlica con deshumidificador

Campo tïcnico La invenciïn se refiere a la deshumidificaciïn de una o mïs ïreas de un convertidor de energïa eïlica que comprende una turbina eïlica.

Antecedentes de la invenciïn Cuando un convertidor de energïa eïlica ha estado parado durante un perïodo de tiempo, puede estar muy frïo y hïmedo en su interior. Especialmente, si el convertidor de energïa eïlica estï situado en un lugar con elevadas temperaturas diurnas y bajas temperaturas nocturnas, la condensaciïn de la humedad en el aire cuando este se enfrïa puede hacer que todas las superficies dentro del convertidor de energïa eïlica estïn muy hïmedas. Esta es una situaciïn normal si el convertidor de energïa eïlica no estï funcionando durante la noche debido a la ausencia de viento. Asimismo, en ubicaciones con una elevada humedad ambiental, tales como ubicaciones costeras o en el mar, se encuentra agua condensada muy frecuentemente en las diferentes superficies dentro del convertidor de energïa eïlica.

Con el fin de evitar cortocircuitos elïctricos al arrancar el convertidor de energïa eïlica, es esencial asegurarse de que las superficies de las placas de circuito y otros elementos crïticos en la turbina eïlica estïn secas antes de que se encienda la electrïnica de potencia. Asimismo es importante la deshumidificaciïn con el fin de evitar la corrosiïn de las superficies de contacto de los conmutadores asï como de diferentes piezas estructurales del convertidor de energïa eïlica, especialmente aquellas piezas fabricadas de hierro y aluminio que son algunos de los materiales mïs vulnerables utilizados habitualmente.

Un procedimiento de deshumidificaciïn divulgado en la solicitud internacional de patente WO 03/014629 A1 utiliza un elemento elïctrico de Peltier para refrigerar las superficies de una unidad de refrigeraciïn hasta una temperatura lo suficientemente baja para asegurarse de que la humedad en el aire se condensa sobre las superficies de las cuales puede ser drenada posteriormente. Vïase asimismo el documento WO-A-2004/029450.

El objeto de la presente invenciïn es proporcionar medios y procedimientos para una deshumidificaciïn mejorada de una o mïs ïreas de un convertidor de energïa eïlica en comparaciïn con medios y procedimientos conocidos previamente.

Breve descripciïn de la invenciïn Con la presente invenciïn se proporciona un convertidor de energïa eïlica con medios para retirar eficientemente la humedad de ïreas sensibles a la humedad del convertidor de energïa eïlica, en concreto durante un procedimiento de arranque en el que el convertidor de energïa eïlica estï siendo preparado para volver a funcionar tras un periodo de parada, tal como durante un periodo nocturno de baja velocidad del viento. Al proporcionar un flujo de lïquido refrigerante a un dispositivo de refrigeraciïn de unos medios de control climïtico del convertidor de energïa eïlica se proporciona un sumidero de calor con una gran capacidad de retirar el calor que se libera por la condensaciïn de la humedad del aire dentro de las ïreas que van a ser deshumidificadas, por lo que se pueden retirar eficientemente mayores cantidades de humedad.

En lo que sigue se divulgan y describen un nïmero de modos de realizaciïn ventajosos de la presente invenciïn.

Asï pues, la presente invenciïn se refiere a un convertidor de energïa eïlica que comprende una turbina eïlica y unos medios de control climïtico operables como medios de deshumidificaciïn para separar y retirar humedad del aire dentro de una o mïs ïreas de dicha turbina eïlica, comprendiendo los medios de control climïtico al menos un dispositivo de refrigeraciïn para condensar humedad asï como al menos un dispositivo de drenaje para drenar agua condensada de dichas una o mïs ïreas que estïn siendo deshumidificadas, y el convertidor de energïa eïlica comprende medios de flujo de refrigerante para proporcionar un flujo de lïquido refrigerante hasta el al menos un dispositivo de refrigeraciïn, proporcionando asï un sumidero de calor para dicho dispositivo de refrigeraciïn.

Al retirar la humedad de la una o mïs ïreas, se pueden evitar cortocircuitos de partes elïctricas, tales como el generador, conmutadores de potencia de un convertidor de potencia para convertir la frecuencia de la potencia elïctrica que va a ser suministrada a la red de consumo o al rotor de un generador de doble alimentaciïn, un transformador, etc., y se puede mejorar la durabilidad de un nïmero de componentes, tales como conmutadores de potencia. Asimismo, se puede evitar la corrosiïn de partes constructivas, tales como piezas de acero que son muy sensibles a la humedad, aunque igualmente se puede evitar la corrosiïn de otras piezas metïlicas por ejemplo de aluminio, que es muy sensible al entorno salino en ubicaciones costeras o en el mar de las turbinas eïlicas. Al evitar la corrosiïn mediante la deshumidificaciïn de ïreas, se pueden evitar otras medidas de inhibiciïn de la corrosiïn, tal como el recubrimiento con cinc, lo que facilita el reciclado posterior de las piezas del convertidor de energïa eïlica.

Asï pues, la deshumidificaciïn puede ser aplicada preferiblemente a ïreas que contienen la electrïnica de potencia de convertidores de potencia, ïreas alrededor del generador, en concreto en el caso en que se utilice un generador multipolo en la turbina eïlica, aunque igualmente para deshumidificar partes estructurales del convertidor de energïa eïlica con el fin de evitar la corrosiïn.

De acuerdo con un modo de realizaciïn preferido de la invenciïn, los medios de control climïtico comprenden uno o mïs circuitos cerrados para la circulaciïn del lïquido refrigerante a travïs de, o mïs allï de, el dispositivo de refrigeraciïn, y medios para refrigerar dicho lïquido refrigerante.

Al proporcionar un circuito cerrado para el lïquido refrigerante aplicado directamente al dispositivo de refrigeraciïn, la calidad de tal lïquido es controlable y se puede evitar la obstrucciïn de trayectorias de flujo dentro del dispositivo de refrigeraciïn, la corrosiïn de los conductos de fluido, la congelaciïn del lïquido refrigerante dentro de los conductos de fluido, etc. Los tipos preferidos de lïquido refrigerante en un circuito cerrado son una soluciïn de agua y anticongelante, metanol, alcohol isopropïlico, propilenglicol, amonïaco, CO2, refrigerantes fluorocarbonados o acetato de potasio.

Con el tïrmino refrigerantes fluorocarbonados se entienden los denominados refrigerantes de freïn: clorofluorocarbonos (CFC) , hidroclorofluorocarbonos (HCFCs) e hidrofluorocarbonos (HCFs) .

Los medios para refrigerar el lïquido refrigerante pueden comprender preferiblemente un intercambiador de calor de lïquido-lïquido dispuesto para emplear una fuente de agua refrigerante externa al convertidor de energïa eïlica, en concreto agua subterrïnea o agua marina, para intercambiar calor con el lïquido refrigerante.

Alternativamente, el convertidor de energïa eïlica puede comprender una cimentaciïn de una turbina eïlica, en donde dichos medios para refrigerar el lïquido refrigerante comprenden un conjunto de disipaciïn de calor dentro de la cimentaciïn de la turbina eïlica y/o en el terreno o lecho marino bajo la cimentaciïn de la turbina eïlica.

Como otra alternativa, el convertidor de energïa eïlica puede comprender una cimentaciïn de la turbina eïlica, en donde dichos medios para refrigerar el lïquido refrigerante comprenden un conjunto de disipaciïn de calor en el terreno o en el mar y/o el lecho marino fuera de la cimentaciïn de la turbina eïlica.

El circuito cerrado para la disipaciïn de calor en la cimentaciïn de la turbina eïlica, o en el exterior... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un convertidor de energïa eïlica (1) que comprende:

una turbina eïlica (2) y

medios de control climïtico (10-19.

2. 27.

2. 32) , operables como medios de deshumidificaciïn para separar y retirar humedad del aire en una o mïs ïreas de dicha turbina eïlica, comprendiendo al menos un dispositivo de refrigeraciïn (11, 24) para condensar humedad asï como al menos un dispositivo de drenaje (15) para drenar agua condensada de dichas una o mïs ïreas (20) que estïn siendo deshumidificadas,

caracterizado por que dicho convertidor de energïa eïlica comprende medios de flujo de refrigerante (12-14, 17, 18, 21, 22) para proporcionar un flujo de un lïquido refrigerante a dicho al menos un dispositivo de refrigeraciïn, proporcionando asï un sumidero de calor para dicho dispositivo de refrigeraciïn.

2. Un convertidor de energïa eïlica de acuerdo con la reivindicaciïn 1, en el que dichos medios de control climïtico comprenden uno o mïs circuitos para la circulaciïn de lïquido refrigerante a travïs o mïs allï del dispositivo de refrigeraciïn, y medios para refrigerar dicho lïquido refrigerante.

3. Un convertidor de energïa eïlica de acuerdo con la reivindicaciïn 2, en el que dichos medios para refrigerar el lïquido refrigerante comprenden un intercambiador de calor lïquido-lïquido (23) dispuesto para emplear una fuente de agua de refrigeraciïn externa al convertidor de energïa eïlica para intercambiar calor con el lïquido refrigerante.

4. Un convertidor de energïa eïlica de acuerdo con la reivindicaciïn 2, que comprende una cimentaciïn (7) de la turbina eïlica, en el que dichos medios para refrigerar el lïquido refrigerante comprenden un conjunto de disipaciïn de calor (32) dentro de la cimentaciïn de la turbina eïlica y/o en el terreno o en el lecho marïtimo (28) por debajo o en el exterior de la cimentaciïn de la turbina eïlica.

5. Un convertidor de energïa eïlica de acuerdo con la reivindicaciïn 1, en el que dichos medios de control climïtico comprenden uno o mïs circuitos abiertos para proporcionar dicho flujo de lïquido refrigerante.

6. Un convertidor de energïa eïlica de acuerdo con la reivindicaciïn 5, estando dispuestos dichos uno o mïs circuitos abiertos para emplear como lïquido refrigerante una fuente de agua refrigerante externa al convertidor de energïa eïlica.

7. Un convertidor de energïa eïlica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos medios de control climïtico comprenden al menos un dispositivo de calentamiento para calentar el aire en dichas una o mïs ïreas de dicha turbina eïlica.

8. Un convertidor de energïa eïlica de acuerdo con la reivindicaciïn 7, que comprende un acumulador de calor (30, 31) y medios (29) para transferir selectivamente energïa calorïfica sobrante de una o mïs partes de transmisiïn de potencia de la turbina eïlica a dicho acumulador de calor y almacenar dicha energïa calorïfica en el mismo, y para recuperar energïa calorïfica del mismo para su uso subsiguiente con dichos medios de control climïtico.

9. Un convertidor de energïa eïlica de acuerdo con la reivindicaciïn 8, que comprende una cimentaciïn de la turbina eïlica, estando dispuesto dicho acumulador de calor dentro de la cimentaciïn de la turbina eïlica y/o en el terreno o lecho marïtimo bajo o en el exterior de la cimentaciïn de la turbina eïlica.

10. Un convertidor de energïa eïlica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-9, en el que dichos medios de control climïtico comprenden al menos un elemento fïsico (11-14) configurado para ser operable tanto como el dispositivo de calentamiento o como el dispositivo de refrigeraciïn.

11. Un convertidor de energïa eïlica de acuerdo con las reivindicaciones 7-10, en el que dicho dispositivo de calentamiento comprende medios para ser calentado mediante un fluido caloportador circulante por uno o mïs circuitos cerrados a travïs de o mïs allï del dispositivo de calentamiento.

12. Un convertidor de energïa eïlica de acuerdo con la reivindicaciïn 10 u 11, que comprende una trayectoria de flujo comïn en dichos medios de control climïtico para permitir selectivamente dicho flujo de un lïquido refrigerante y dicho flujo de un fluido caloportador para intercambiar calor con el aire en dichas una o mïs ïreas de la turbina eïlica.

13. Un convertidor de energïa eïlica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo de refrigeraciïn comprende un circuito cerrado de refrigeraciïn para un agente refrigerante,

comprendiendo el circuito un evaporador (24) dispuesto para evaporar el agente refrigerante por intercambio tïrmico con el aire de dichas una o mïs ïreas de la turbina eïlica, medios de presurizaciïn (25) para presurizar el agente refrigerante evaporado y un condensador (26) para condensar el agente refrigerante presurizado mediante intercambio tïrmico con el lïquido refrigerante.

14. Un convertidor de energïa eïlica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-13, que comprende medios de control para controlar el funcionamiento de los medios de control climïtico en el arranque del convertidor de energïa eïlica, durante el cual los medios calefactores se activan para calentar dicha una o mïs ïreas de dicha turbina eïlica hasta una temperatura de funcionamiento predefinida, y los medios de control climïtico son operados como medios deshumidificantes para separar y retirar humedad del aire en dichas una o mïs ïreas de la turbina eïlica.

15. Un convertidor de energïa eïlica de acuerdo con la reivindicaciïn 14, que comprende uno o mïs sensores de humedad dispuestos en dichas una o mïs ïreas de dicha turbina eïlica para detectar una medida de la humedad y proporcionar una salida de acuerdo con los medios de control, en el que los medios de control estïn dispuestos para operar los medios de calentamiento y los medios de control climïtico operados como medios de deshumidificaciïn en respuesta a dicha salida.

16. Un convertidor de energïa eïlica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14 o 15, en el que los medios de control estïn dispuestos para operar alternativamente los medios de calentamiento y los medios de control climïtico como medios de deshumidificaciïn en ciclos repetidos.

17. Un procedimiento para deshumidificar una o mïs ïreas de un convertidor de energïa eïlica que comprende las etapas de:

generar un flujo de aire a travïs de una o mïs ïreas del convertidor de energïa eïlica,

calentar el aire en el flujo de aire, calentando asï la una o mïs ïreas del convertidor de energïa eïlica,

refrigerar el aire calentado en el flujo de aire proporcionando un flujo de lïquido refrigerante en un conducto de un dispositivo de refrigeraciïn, provocando asï que la humedad en el aire se condense en agua en el dispositivo de refrigeraciïn, y

drenar el agua condensada del dispositivo de refrigeraciïn del convertidor de energïa eïlica.

18. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicaciïn 17, en el que el aire en el flujo de aire es calentado hasta una temperatura predefinida antes de que dicho aire sea refrigerado.

19. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 17 o 18, en el que las etapas de calentar el aire, refrigerar el aire y drenar el agua condensada se repiten hasta que se alcanza un nivel bajo satisfactorio de humedad en el aire.