Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica bajo condiciones de engelamiento.

Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica (1) con una góndola

(2) con un generador eléctrico para la generación de corriente eléctrica y un rotor (3) aerodinámico acoplado con el generador con una o varias palas de rotor (4), que comprende las etapas

- funcionamiento de la instalación de energía eólica (1) cuando se puede excluir de forma segura una acumulación de hielo en las palas de rotor (4), y

- parada de la instalación de energía eólica (1) cuando se identifica una acumulación de hielo en las palas de rotor (4), y

- parada retrasada temporalmente o impedimento de un rearranque de la instalación de energía eólica (1) cuando no se ha identificado una acumulación de hielo, pero es a esperar o no se puede excluir, en el que el retraso de tiempo comienza desde el instante en que fue a esperar la acumulación de hielo, y/o

- autorización del rearranque retrasada temporalmente de la instalación de energía eólica (1) cuando una condición de parada, que ha conducido a la parada de la instalación de energía eólica (1), se ha suprimido de nuevo, y no se ha identificado una acumulación de hielo y no es a esperar una acumulación de hielo o la formación de una acumulación de hielo, en el que el retraso de tiempo comienza desde el instante en que no se ha identificado la acumulación de hielo y no fue a esperar,

caracterizado porque

- la parada o impedimento del rearranque de la instalación de energía eólica (1) y/o la autorización del rearranque de la instalación de energía eólica (1) se realiza en función de un indicador de sospecha de hielo que se determina o modifica como medida de la probabilidad de una acumulación de hielo, estando configurado el indicador de sospecha de hielo como un contador, y

- modificando su valor en una primera dirección, en particular aumentando, cuando las condiciones ambientales y/o condiciones de funcionamiento de la instalación de energía eólica (1) favorecen una acumulación de hielo y/o indican una acumulación de hielo, en particular cuando la temperatura ambiente se sitúa por debajo de una temperatura límite, y/o

- modificando su valor en una segunda dirección, en particular disminuyendo, cuando las condiciones ambientales o condiciones de funcionamiento de la instalación de energía eólica (1) indican y/o favorecen que una acumulación de hielo no exista o se reduzca, en particular, cuando la temperatura ambiente se sitúa por encima de la temperatura límite, y

la temperatura límite se sitúa poco por encima del punto de congelación, en particular la temperatura está en el rango de 1 a 4 ºC preferentemente aproximadamente 2 ºC,

- realizándose una modificación del valor del indicador de sospecha de hielo con una velocidad dependiente de las condiciones ambientales y/o condiciones de funcionamiento de la instalación de energía eólica (1), en particular porque

- el valor se aumenta con viento flojo predominante más lentamente que con viento fuerte predominante cuando la instalación está en funcionamiento y/o porque

- la instalación de energía eólica (1) se para con viento flojo predominante después de un retraso de tiempo más largo que con viento fuerte predominante y/o porque

- el valor se disminuye más lentamente cuanto menor es la temperatura ambiente, en particular porque el valor es proporcional a una integral del tiempo sobre la diferencia de la temperatura ambiente respecto a la temperatura límite y/o porque

- el retraso de tiempo después del que arranca de nuevo la instalación de energía eólica (1) es menor cuanto mayor es la temperatura ambiente.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2012/059769.

Solicitante: Wobben Properties GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Dreekamp 5 26605 Aurich ALEMANIA.

Inventor/es: JEPSEN,TORSTEN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • 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... > F03D7/02 (teniendo los motores de viento el eje de rotación dispuesto sustancialmente paralelo al flujo de aire que entra al rotor)

PDF original: ES-2532882_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica bajo condiciones de engelamiento.

La presente invención se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica, así como una instalación de energía eólica correspondiente, como también un parque eólica con varias instalaciones de energía eólica.

En general se conocen procedimientos para el funcionamiento de una instalación de energía eólica y la presente 1 solicitud parte en particular de una instalación de energía eólica según la fig. 1, que presenta una góndola con rotor y palas de rotor en un buje, estando montada la góndola de forma giratoria sobre una torre. Durante el funcionamiento de la instalación de energía eólica, el viento actúa sobre las palas de rotor y de este modo genera un movimiento giratorio que genera energía eléctrica en la góndola mediante un generador. En particular se parte de instalaciones de energía eólica con palas de rotor con un ángulo de pala de rotor ajustable, así denominado instalaciones de 15 energía eólica regulada por ángulo de paso.

En los lugares de establecimiento de las instalaciones de energía eólica, en los que también pueden aparecer temperaturas alrededor del punto de congelación, existe el peligro de que se cubra de hielo la instalación de energía eólica, en particular las palas de rotor. En las palas de rotor de las instalaciones de energía eólica, por consiguiente 2 con fenómenos climáticos determinados, se puede producir la formación de hielo, escarcha o depósitos de nieve. En general las condiciones previas son una humedad del aire elevada o lluvia o caída de nieve con temperaturas poco por debajo del punto de congelación. Las temperaturas de engelamiento más frecuentes se sitúan en este caso en el rango de -1 °C hasta -4 °C. Por encima de +1 °C y por debajo de -7 °C no aparece habitualmente un engelamiento. En el caso de temperaturas menores es demasiado baja la humedad del aire disponible en el aire.

Mientras que los depósitos de hielo y escarcha pueden alcanzar espesores de los que se puede presuponer una amenaza para personas y cosas en caso de desprendimiento, los depósitos de nieve suelta que se acumulan al caer nieve en las zonas sin importancia en general de la pala de rotor, como por ejemplo en la brida, no representan normalmente un peligro.

En instalaciones de energía eólica es problemático en particular el peligro por un lanzamiento de hielo o desprendimiento de hielo. Durante el funcionamiento de la instalación de energía eólica con palas de rotor congeladas se puede producir una amenaza del entorno más próximo por el lanzamiento de trozos de hielo. En el caso de parada de una instalación de energía eólica, la amenaza por el desprendimiento de trozos de nieve y hielo 35 de la instalación de energía eólica no se diferencia esencialmente de la amenaza por parte de otros edificios elevados.

Un procedimiento para el funcionamiento de la instalación de energía eólica teniendo en cuenta la posibilidad de un engelamiento se describe en la publicación de solicitud de patente alemana DE 13 23 785 A1. Allí los parámetros 4 de funcionamiento, como por ejemplo la potencia de la instalación de energía eólica en función de una condición de entorno como la velocidad del viento, se comparan con valores de consigna que aparecen con la velocidad de viento correspondiente. A partir de las desviaciones entre el parámetro de funcionamiento detectado y el parámetro de funcionamiento previsto se puede inferior sobre una acumulación de hielo y se pueden Iniciar medidas de protección correspondientes, en particular a ello pertenece la parada de la instalación de energía eólica.

Este modo de proceder se basa en el conocimiento de que una acumulación de hielo en las palas de rotor Influye en la aerodinámica de las palas y por consiguiente del rotor, por lo que se producen desviaciones en el comportamiento de la instalación. Éstas se pueden identificar y evaluar mediante la comparación descrita de parámetros de funcionamiento.

En este caso es problemático que este tipo de formulación presupone un funcionamiento lo más estacionarlo posible, estable y lo más uniforme posible de la instalación de energía eólica.

Pero en el caso de viento flojo, que se supone aproximadamente con velocidades por debajo de 3 ó 4 m/s, no 55 existen con frecuencia condiciones ideales semejantes. En el caso de viento fuerte, que se supone la mayoría de las veces con velocidades de viento desde 2 m/s ó 25 m/s, no es suficiente con frecuencia la sensibilidad de los procedimientos conocidos semejantes. Correspondientemente las evaluaciones de acumulación de hielo eventuales no son muy fiables o Incluso imposibles.

Un problema similar se produce cuando la Instalación de energía eóllca se detiene, ya que en la parada no se pueden comparar los parámetros de funcionamiento de forma razonable con parámetros de funcionamiento predeterminados. En este caso la instalación de energía eólica se puede detener por motivos muy diferentes. A ello pertenece una parada debido a viento demasiado débil, una parada debida a viento demasiado fuerte, una parada 5 con finalidades de mantenimiento y también una parada debida a un fallo de red de la red de distribución eléctrica conectada en la que se alimenta la instalación de energía eólica y de la que la instalación de energía eólica toma energía para el mantenimiento de su gestión del funcionamiento. Por lo demás también entra en consideración una parada de la instalación de energía eólica debido a una acumulación de hielo identificada.

Por el documento AU 29 339 713 A1 se conoce además un procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica, en el que se mide la cantidad de hielo formado en las palas de rotor. Si la cantidad de hielo formado, que se mide por ejemplo a través de la deformación de la pala de rotor, excede un primer valor límite, la instalación de energía eólica pasa al funcionamiento de marcha en vacío con velocidad de rotación claramente reducida. Si se sobrepasa un segundo valor límite para la cantidad de hielo formado, la instalación de energía eólica 15 para completamente. La parada de la instalación de energía eólica se realiza después de la aparición de un evento concreto, a saber una detección de una acumulación de hielo en las palas de rotor.

La presente invención tiene por consiguiente el objetivo de direccionar al menos uno de los problemas arriba mencionados. En particular se debe mejorar una identificación de la acumulación de hielo o identificación de hielo, 2 de modo que también se pueda realizar una identificación de la acumulación de hielo fuera de un rango de identificación seguro actualmente de una instalación de energía eólica. Pero al menos se debe encontrar una realización alternativa.

Por consiguiente según la invención se propone un procedimiento para el funcionamiento de una instalación de 25 energía eólica según la reivindicación 1.

Luego se toma por base una instalación de energía eólica con una góndola con un generador eléctrico para la generación de corriente eléctrica y un rotor aerodinámico acoplado con el generador con una o varias palas de rotor.

Una instalación de energía eólica semejante se hace funcionar de modo y manera conocidos en principio, girándose a saber el rotor cuando se puede excluir de forma segura una acumulación de hielo en las palas de rotor. Este es en particular el caso cuando la temperatura ambiente es alta, en particular claramente por encima de +2 °C. Pero también en el caso de temperaturas bajas alrededor del punto de congelación se excluye una acumulación de hielo cuando los parámetros de funcionamiento... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica (1) con una góndola (2) con

un generador eléctrico para la generación de corriente eléctrica y un rotor (3) aerodinámico acoplado con el 5 generador con una o varias palas de rotor (4), que comprende las etapas

- funcionamiento de la instalación de energía eólica (1) cuando se puede excluir de forma segura una acumulación de hielo en las palas de rotor (4), y

- parada de la instalación de energía eólica (1) cuando se identifica una acumulación de hielo en las palas de rotor

(4), y

- parada retrasada temporalmente o impedimento de un rearranque de la instalación de energía eólica (1) cuando no se ha identificado una acumulación de hielo, pero es a esperar o no se puede excluir, en el que el retraso de tiempo

comienza desde el instante en que fue a esperar la acumulación de hielo, y/o

- autorización del rearranque retrasada temporalmente de la instalación de energía eólica (1) cuando una condición de parada, que ha conducido a la parada de la instalación de energía eólica (1), se ha suprimido de nuevo, y no se ha identificado una acumulación de hielo y no es a esperar una acumulación de hielo o la formación de una

acumulación de hielo, en el que el retraso de tiempo comienza desde el instante en que no se ha identificado la acumulación de hielo y no fue a esperar,

caracterizado porque

- la parada o impedimento del rearranque de la Instalación de energía eólica (1) y/o la autorización del rearranque de la instalación de energía eólica (1) se realiza en función de un indicador de sospecha de hielo que se determina o modifica como medida de la probabilidad de una acumulación de hielo, estando configurado el indicador de sospecha de hielo como un contador, y

- modificando su valor en una primera dirección, en particular aumentando, cuando las condiciones ambientales y/o condiciones de funcionamiento de la Instalación de energía eólica (1) favorecen una acumulación de hielo y/o indican una acumulación de hielo, en particular cuando la temperatura ambiente se sitúa por debajo de una temperatura límite, y/o

- modificando su valor en una segunda dirección, en particular disminuyendo, cuando las condiciones ambientales o condiciones de funcionamiento de la Instalación de energía eólica (1) indican y/o favorecen que una acumulación de hielo no exista o se reduzca, en particular, cuando la temperatura ambiente se sitúa por encima de la temperatura

límite, y

la temperatura límite se sitúa poco por encima del punto de congelación, en particular la temperatura está en el rango de 1 a 4 °C preferentemente aproximadamente 2 °C,

- realizándose una modificación del valor del indicador de sospecha de hielo con una velocidad dependiente de las condiciones ambientales y/o condiciones de funcionamiento de la instalación de energía eólica (1), en particular

porque

- el valor se aumenta con viento flojo predominante más lentamente que con viento fuerte predominante cuando la instalación está en funcionamiento y/o porque

- la instalación de energía eólica (1) se para con viento flojo predominante después de un retraso de tiempo más largo que con viento fuerte predominante y/o porque

- el valor se disminuye más lentamente cuanto menor es la temperatura ambiente, en particular porque el valor es proporcional a una integral del tiempo sobre la diferencia de la temperatura ambiente respecto a la temperatura

límite y/o porque

- el retraso de tiempo después del que arranca de nuevo la instalación de energía eólica (1) es menor cuanto mayor es la temperatura ambiente.

2. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la instalación de energía eólica (1) está acoplada con una red eléctrica y en caso de un fallo de red se para la Instalación de energía eólica y en caso de retorno de la red se realiza un rearranque de la instalación de energía eólica en función de la temperatura de medición que depende de la temperatura ambiente al comienzo del fallo de red y de la temperatura

ambiente en caso de retorno de la red.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque

- la temperatura de medición se calcula como valor medio a partir de la temperatura ambiente al comienzo del fallo 1 de red y la temperatura ambiente en caso de retorno de la red, cuando el fallo de red no es superior a un primer

tiempo de fallo, en particular no superior a 2 horas, y/o

- la temperatura de medición se calcula como valor medio a partir de la temperatura ambiente al comienzo del fallo de red y la temperatura ambiente en caso de retorno de la red menos un valor de seguridad de temperatura, en

particular de 2 Kelvin, cuando el fallo de red fue más largo que el primer tiempo de fallo.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la Instalación de energía eólica está dispuesta en un parque eólico y se para cuando al menos otra Instalación de energía eólica de este parque eólico se para debido a una acumulación de hielo o sospecha de acumulación de hielo.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la instalación de energía eólica (1) parada debido a una acumulación de hielo identificada o sospecha de acumulación de hielo orienta su góndola (2) de modo que se respeta una distancia lo mayor posible respecto a las zonas puestas en

peligro por caída de hielo.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la instalación de energía eólica (1) presenta un sensor de viento calentable, en particular un anemómetro por ultrasonidos, para la medición de la velocidad del viento y porque el sensor de viento se calienta cuando se ha identificado una acumulación de hielo y/o cuando no se puede excluir una acumulación de hielo.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la instalación de energía eólica (1) presenta un sensor de hielo y se detecta una acumulación de hielo por medición directa con la ayuda del sensor de hielo.

8. Instalación de energía eólica (1) con una góndola (2) con un generador eléctrico para la generación de

corriente eléctrica y un rotor (3) aerodinámico acoplado con el generador con una o varias palas de rotor (4), en la que la instalación de energía eólica está preparada para el funcionamiento con un procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores.

9. Parque eólico con al menos una instalación de energía eólica (1) según la reivindicación 8.