Instalación de energía eólica con dispositivo de calentamiento de las palas.

Instalación de energía eólica que comprende un rotor (2) con palas (21) y con un generador

(13) accionado con ellas para la generación de energía eléctrica, en la que las palas (21) son regulables por paso geométrico y está previsto un sistema de paso geométrico (4) para la regulación del ángulo de paso geométrico (θ) de las palas (21), que es alimentado desde una fuente de potencia del cubo (40), en la que, además, está previsto un consumidor eléctrico adicional (5) en el cubo, caracterizada por que está previsto un aparato de control de la potencia de paso geométrico (6), que distribuye dinámicamente la potencia de la fuente de potencia del cubo (40) entre el sistema de paso geométrico (4) y el consumidor eléctrico adicional (5), y además repercute sobre el sistema de paso geométrico (4), de tal manera que se reduce su consumo de potencia en el funcionamiento de carga alta.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/050831.

Solicitante: Senvion SE.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Überseering 10 (Oval Office) 22297 Hamburg ALEMANIA.

Inventor/es: VON MUTIUS, MARTIN, PETERS, MATTHIAS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • 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)

PDF original: ES-2538261_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Instalación de energía eólica con dispositivo de calentamiento de las palas La invención se refiere a una instalación de energía eólica con un rotor para el accionamiento de un generador, en el que el rotor presenta palas, que tanto se pueden regular en el paso geométrico como también se pueden calentar a través de un calentamiento de las palas.

Las instalaciones de energía eólica son adecuadas como generadores descentralizados de energía eléctrica, en particular también para la utilización en regiones poco pobladas con relaciones favorables del viento. Muchas de estas regiones poco pobladas se encuentran en zonas climáticamente desfavorables. A ellas pertenecen especialmente también regiones con clima frío. Para fortalecer las instalaciones de energía eólica para el funcionamiento en condiciones de "Clima frío", es necesario, en general, un calentamiento de las palas para las palas de rotor. Puesto que se ha mostrado que sin tal calentamiento se forma o bien se acumula hielo durante el funcionamiento sobre las palas del rotor, de manera que el hielo repercute de manera desfavorable desde una pluralidad de aspectos. Por una parte, se modifica el perfil aerodinámico de las palas del rotor, lo que precisamente en el caso de un diseño aerodinámico muy avanzado de las palas del rotor conduce, en general, a perjuicios considerables. Por lo demás, a través de la formación de hielo se eleva el peso de la pala del rotor, con lo que se incrementan las fuerzas que deben ser absorbidas por la suspensión de las palas del rotor; esto se aplica especialmente en el funcionamiento con números de revoluciones elevados y fuerzas centrífugas que se incrementan de manera correspondiente o en el caso de desequilibrio el cubo, en general, provocado por la diferente formación de hielo en las palas respectivas del rotor. Por último, existe todavía una amenaza no despreciable de personas y objetos en el entorno de la instalación de energía eólica a través del lanzamiento de hielo, es decir, a través de fragmentos de hielo que se desprenden desde las palas del rotor y son centrifugados hacia fuera. En general, la instalación de energía eólica se detiene en el caso de acumulación de hielo en las palas del rotor. Para evitar estos inconvenientes puede estar previsto un calentamiento de las palas. Pero debido al tamaño de las palas del rotor y a las condiciones climáticas severas a veces, es necesaria una relativamente mucha potencia calefactora para el calentamiento de las palas. Prepararla en el lugar, en el que se necesita, a saber, en la proximidad del rotor, requiere algún gasto adicional, con lo que se producen sobrecostes.

No obstante, para poder alimentar a un consumidor eléctrico grande, como un calentamiento de las palas, sin ampliar la potencia que está disponible en el cubo, se conoce una construcción, en la que se detiene la instalación de energía eólica durante el calentamiento de las palas del rotor (DE 103 23 785 A1) . Esto tiene, en efecto, el inconveniente de que durante las fases, en las que se calientan las palas del rotor, no se genera ya potencia eléctrica desde la instalación de energía eólica. En cambio, esto tiene la ventaja de que en el estado parado apenas es necesario aplicar potencia para la necesidad propia de las instalaciones de energía eólica y, por lo tanto, toda la potencia eléctrica que está disponible en el cubo se puede utilizar para el calentamiento de las palas del rotor. Normalmente, el calentamiento se realiza durante un periodo de tiempo de hasta 15 minutos y a continuación se pone en marcha de nuevo la instalación de energía eólica. Aunque el calentamiento ha dado buen resultado, en principio, con una instalación de parada de este tipo, sin embargo tiene el inconveniente de que durante el tiempo de calentamiento la instalación de energía eólica no genera energía eléctrica, es decir, que se reduce el rendimiento. Esto se empeora todavía porque la reanudación del funcionamiento a continuación es realmente costosa de tiempo, lo que reduce adicionalmente la producción de energía a través de la instalación de energía eólica. Pero existe un inconveniente grave sobre todo en que no se impide la acumulación de hielo en sí y, por lo tanto, no se puede excluir una amenaza del entorno.

El documento DE 10 2007 016023 muestra de la misma manera una instalación de energía eólica de acuerdo con el estado de la técnica.

Por lo tanto, la invención tiene el cometido de mejorar las instalaciones de energía eólica del tipo mencionado al principio con el propósito de que también en el cubo se puedan accionar grandes consumidores de potencia eléctrica, como un dispositivo de calentamiento de las palas y en este caso se evite una amplificación costosa de la alimentación de potencia.

La solución de acuerdo con la invención reside en las características de la reivindicación independiente. Los desarrollos ventajosos son objeto de las reivindicaciones dependientes.

En una instalación de energía eólica que comprende un rotor con palas y con un generador accionado con ellas para la generación de energía eléctrica, en la que las palas son regulables por paso geométrico y está previsto un sistema de paso geométrico para la regulación del ángulo de paso geométrico de las palas, que es alimentado desde una fuente de potencia del cubo, está previsto de acuerdo con la invención un aparato de control de la potencia de paso geométrico, que distribuye la potencia acondicionada por la fuente de potencia del cubo entre el sistema de paso geométrico y el consumidor eléctrico adicional, y además repercute sobre el sistema de paso geométrico, de tal manera que se reduce su consumo de potencia en el modo de carga alta.

A continuación se explican en primer lugar algunos conceptos utilizados.

Por un consumidor eléctrico adicional se entiende una instalación, que está dispuesta en el cubo del rotor y ejerce una funcionalidad adicional no necesaria para el funcionamiento básico de la instalación de energía eólica. A ellos pertenecen especialmente consumidores grandes, que tienen, respectivamente, por sí un consumo de potencia, que es al menos una quinta parte, con preferencia la mitad, de la potencia eléctrica que está disponible en el cubo. Ejemplos de tales consumidores adicionales son instalaciones de calentamiento de las palas para las palas del rotor, en particular con calefacción por resistencia o ventiladores calefactores, aparatos de climatización para la deshumidificación del cubo, aparatos de refrigeración para modelos para países cálidos, instalaciones de alarma y de seguridad de alto rendimiento, como balizamiento de peligros altamente intensivos de las palas del rotor o sistemas de detección de valores de medición especialmente costosos, como LIDAR o sistemas de radar de matriz de fases para el reconocimiento y determinación del viento o bien de la turbulencia.

Por un modo de carga alta se entiende que la instalación de energía eólica está instalada de tal manera que se realiza con prioridad un suministro del consumidor eléctrico adicional. La diferencia con el modo normal está en que en el modo normal tiene prioridad una regulación del número de revoluciones de la instalación de energía eólica, que posibilita una producción óptima de energía, y no tiene lugar o solamente en una extensión reducida un funcionamiento del consumidor eléctrico adicional.

Por distribuido dinámicamente se entiende que la potencia transmitida por el aparato de control de la potencia de paso geométrico al sistema de paso geométrico o bien al consumidor eléctrico adicional es variable durante el funcionamiento. En particular, distribuido dinámicamente puede significar que el aparato de control de la potencia de paso geométrico regula la necesidad... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Instalación de energía eólica que comprende un rotor (2) con palas (21) y con un generador (13) accionado con ellas para la generación de energía eléctrica, en la que las palas (21) son regulables por paso geométrico y está previsto un sistema de paso geométrico (4) para la regulación del ángulo de paso geométrico () de las palas (21) , que es alimentado desde una fuente de potencia del cubo (40) , en la que, además, está previsto un consumidor eléctrico adicional (5) en el cubo, caracterizada por que está previsto un aparato de control de la potencia de paso geométrico (6) , que distribuye dinámicamente la potencia de la fuente de potencia del cubo (40) entre el sistema de paso geométrico (4) y el consumidor eléctrico adicional (5) , y además repercute sobre el sistema de paso geométrico (4) , de tal manera que se reduce su consumo de potencia en el funcionamiento de carga alta.

2. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que está prevista una instalación de adaptación (8) , que supervisa las condiciones de funcionamiento del sistema de paso geométrico (4) y/o del consumidor eléctrico adicional (5) y repercute sobre el aparato de control de la potencia de paso geométrico (6) .

3. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada por que la instalación de adaptación (8) presenta un módulo de control de la corriente (81) , que supervisa el flujo de corriente en el sistema de paso geométrico (4) y cuando se alcanza un valor límite, modifica parámetros de funcionamiento del sistema de paso geométrico (4) .

4. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada por que el módulo de control de la corriente (81) comprende un sensor de carga (44) , 5. Instalación de energía eólica de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizada por que la instalación de adaptación (8) está provista con un módulo de estrangulador (82) para el control del paso geométrico (43) .

6. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada por que el módulo de estrangulador (82) está configurado para determinar para el punto de funcionamiento respectivo de la instalación de energía eólica un punto de funcionamiento estrangulado con valores teóricos reducidos para el número de revoluciones y/o la potencia y para aplicar valores teóricos modificados de manera correspondiente al control de paso geométrico (43) .

7. Instalación de energía eólica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 5 ó 6, caracterizada por que el módulo de estrangulamiento (82) está configurado, además, para reducir la calidad de la regulación del control de paso geométrico.

8. Instalación de energía eólica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 2 a 7, caracterizada por que la instalación de adaptación (8) presenta un módulo de interrupción (83) , que está configurado para actuar sobre el aparato de control de la potencia de paso geométrico (6) , por que en el caso de que aparezcan estados predeterminados de la instalación de energía eólica, se termina el modo de carga alta.

9. Instalación de energía eólica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que está prevista una instalación de liberación (80) , que está activada por el sistema de paso geométrico (4) y provoca una conmutación del aparato de control de la potencia de paso geométrico (6) al modo de carga alta.

10. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada por que el control del funcionamiento (17) de la instalación de energía eólica está conectado a través de una línea de señales de solicitud con una entrada de la instalación de liberación (80) .

11. Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica que comprende un rotor (2) con palas (21) y con un generador (13) accionado con él con él para la generación de energía eléctrica, en el que las palas (21) son regulables en el paso geométrico y está previsto un sistema de paso geométrico (4) para la regulación del ángulo de paso geométrico () de las palas (21) , que está alimentado desde una fuente de potencia del cubo (40) , en el que, además, está previsto un consumidor eléctrico adicional (5) , que es activado en el modo de carga alta, caracterizado por que en el modo de carga alta, el consumidor eléctrico adicional (5) es alimentado desde la fuente de potencia del cubo (40) y se reduce la potencia consumida por el sistema de paso geométrico (4) desde la fuente de potencia del cubo (40) .

12. Utilización de una instalación de adaptación (8) de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 10 en un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11.