Instalación de energía eólica con al menos una pala de rotor que está montada en un cubo de rotor,

así como un revestimiento de cubo, caracterizada porque en el lado exterior del revestimiento del cubo está realizada una parte de la al menos una pala de rotor que está fijamente unida al revestimiento del cubo, pero que no es una parte integrante de la pala de rotor de la instalación de energía eólica

Descripción

La invención se refiere a una pala de rotor de una instalación de energía eólica, así como a una instalación de energía eólica. Como estado de la técnica se remite aquí en general al libro “Windkraftanlagen”, Erich Hau, 1996. Este libro contiene algunos ejemplos para instalaciones de energía eólica, palas de rotor de las instalaciones de energía eólica de este tipo, así como secciones transversales de las palas de rotor del estado de la técnica. En la página 102, imagen 5.34, están representados los parámetros geométricos de perfil de unos perfiles aerodinámicos según NACA. Puede verse que la pala de rotor se describe mediante una profundidad de perfil que corresponde a la longitud de la cuerda, una curvatura máxima (o relación de curvatura) como elevación máxima de una mediana sobre la cuerda, una posición de la curvatura máxima, es decir, del lugar respecto a la profundidad de perfil donde está realizada la curvatura máxima a lo largo de la sección transversal de la pala de rotor, un espesor máximo de perfil como diámetro máximo de un círculo inscrito con el centro en la mediana y la posición del espesor máximo, es decir, del lugar respecto a la profundidad de perfil donde la sección transversal de la pala de rotor adopta su espesor máximo de perfil. Para la descripción de la sección transversal de la pala de rotor se usan, además, el radio de talón, así como las coordenadas de perfil de lado inferior y superior. La nomenclatura conocida por el libro de Erich Hau debe mantenerse, entre otras cosas, para la descripción expuesta a continuación de la sección transversal de una pala de rotor para la presente solicitud.

Las palas de rotor deben optimizarse con ayuda de una multitud de aspectos. Por un lado, deben ser silenciosas, por otro lado deben proporcionar también una potencia dinámica máxima, para que la instalación de energía eólica empiece a funcionar ya cuando hay un viento relativamente suave, alcanzándose la velocidad nominal del viento, es decir, la velocidad a la que se alcanza también por primera vez la potencia nominal de la instalación de energía eólica también con velocidades de viento lo más bajas posible. En caso de aumentar más la velocidad de viento, en las instalaciones de energía eólica con regulación por cambio del ángulo de paso (pitch controlled), la pala de rotor se coloca cada vez más de cara al viento de modo que se sigue manteniendo la potencia nominal, aunque se reduzca la superficie de ataque de la pala de rotor orientada hacia el viento para proteger de este modo toda la instalación de energía eólica o sus partes de daños mecánicos. No obstante, es decisivo que las propiedades aerodinámicas de los perfiles de pala de rotor de la pala de rotor de una instalación de energía eólica tengan gran importancia.

En este contexto, se remite a los siguientes documentos como estado de la técnica pertinente en relación con la realización de palas de rotor: US 5,474,425, FR-A-908,631, US-A2,465,007, US-A-4,773,824, EP-A-1184566, US-A-5,417,548, así como US-A-6,068,446. No obstante, este estado de la técnica no va más allá de lo que ya se ha indicado en la introducción de la descripción como estado general de la técnica.

El objetivo de la presente invención es especificar una pala de rotor con un perfil de pala de rotor o una instalación de energía eólica que presente un mejor rendimiento que el que se ha conseguido hasta la fecha.

El objetivo se consigue según la invención con una instalación de energía eólica con una pala de rotor con las características según la reivindicación 1. En las reivindicaciones subordinadas están descritas variantes ventajosas.

Las coordenadas concretas de un perfil de pala de rotor según la invención se indican en una tabla 1.

A continuación, la invención se explicará con ayuda de varios dibujos. Aquí muestran:

La Figura 1 una vista de una instalación de energía eólica para la explicación de una característica según la invención en una perspectiva frontal;

la Figura 2 una vista de una instalación de energía eólica para la explicación de una características según la invención en una perspectiva desde atrás y desde un lado;

la Figura 3 la vista lateral de una instalación de energía eólica para explicar una característica según la invención;

la Figura 4-8 vistas de una pala de rotor según la invención desde distintas direcciones;

la Figura 9 una vista a escala ampliada de una instalación de energía eólica según la invención;

la Figura 10 una vista de una pala de rotor según la invención;

las Figuras 11-17, 19 distintas vistas de una instalación de energía eólica según la invención;

la Figura 18 una sección transversal de una pala de rotor según la invención (en la zona cerca del cubo).

El perfil de pala de rotor descrito según la presente invención está realizado en particular en la zona de la pala de rotor dispuesta a continuación de la conexión de la pala de rotor (para la conexión con el cubo). El perfil descrito en la presente solicitud está realizado preferiblemente en el primer tercio de la pala de rotor respecto a la longitud total de la pala de rotor. La longitud total de una pala de rotor puede estar situada aquí perfectamente en el intervalo de 10 m a 70 m, según la potencia nominal que debe tener una instalación de energía eólica. Por ejemplo, la potencia nominal de una instalación de energía eólica de la empresa Enercon del tipo E-112 (diámetro de aprox. 112 m) es de 4,5 MW, la potencia nominal de una instalación de energía eólica de la empresa Enercon del tipo E-30 es, en cambio, de 300 KW.

Para el perfil de la pala de rotor según la invención es especialmente característico que el

espesor máximo del perfil asciende a aprox. el 25 % al 40 %, preferiblemente el 32 % al 36 % de la longitud de la cuerda de la pala de rotor. En la figura 18, el espesor máximo del perfil es de aprox. un 34,6 % de la longitud de la cuerda de la pala de rotor. En la figura 18 está representada una cuerda 1, que se extiende desde el centro 2 del canto posterior 3 de la pala de rotor hasta el punto dispuesto más adelante 4 del talón de la pala de rotor 5. La posición del espesor máximo, es decir, el lugar respecto a la longitud de la pala en el que está realizado el espesor máximo del perfil, asciende a aprox. entre el 20 % al 30 % de la longitud de la cuerda, preferiblemente el 23 % al 28 %, en el ejemplo representado a un 25,9 %. El espesor máximo se determinó perpendicularmente respecto a la cuerda y la posición se refiere al talón de la pala del rotor.

Además, está representada en la línea 18 una llamada mediana 7. Esta mediana resulta respectivamente de medio espesor de la pala de rotor 8 en un punto. Correspondientemente, esta mediana no se extiende en línea recta, sino siempre exactamente entre puntos opuestos en el lado de presión 9 de la pala de rotor 8 y el lado de aspiración 10 de la pala de rotor 8. La mediana corta la cuerda en el canto posterior de la pala de rotor y el talón de la pala de rotor.

La posición de la curvatura máxima en la sección transversal de una pala de rotor según la invención asciende a aproximadamente el 55 % al 70 % de la longitud de la cuerda, con preferencia aproximadamente a entre el 59 % y el 63 %. En el ejemplo representado, la posición de la curvatura máxima asciende a aproximadamente el 61,9 % de la longitud de la cuerda. La curvatura máxima asciende aquí a aproximadamente el 4 % al 8 % de la longitud de la cuerda, con preferencia a aproximadamente a entre el 5 % al 7 % de la longitud de la cuerda. En el ejemplo representado, la curvatura corresponde aproximadamente a un 5,87 % de la longitud de la cuerda.

En el perfil de la pala de rotor según la invención llama especialmente la atención, además, que el lado de presión de la pala de rotor “corta” la cuerda dos veces, por lo que el lado de presión del perfil está realizado de forma cóncava en esta zona, mientras que en la zona delantera del perfil, el lado de presión está realizado de forma convexa. En la zona en la que el lado de presión está realizado de forma cóncava, ésta está delimitada en la zona correspondiente opuesta del lado de aspiración casi en línea recta.

Puede haberse conocido perfectamente la posibilidad de realizar el lado de presión con una curvatura cóncava o proveer el lado de aspiración de una limitación...

1. Instalación de energía eólica con al menos una pala de rotor que está montada en un cubo de rotor, así como un revestimiento de cubo, caracterizada porque en el lado exterior del revestimiento del cubo está realizada una parte de la al menos una pala de rotor que está fijamente unida al revestimiento del cubo, pero que no es una parte integrante de la pala de rotor de la instalación de energía eólica.

2. Instalación de energía eólica según la reivindicación 1, caracterizada porque la pala de rotor tiene una posición de espesor máximo aproximadamente en el intervalo entre el 15 % y el 40 %, con preferencia en el intervalo de aproximadamente el 23 % al 28 %, ascenciendo el espesor máximo del perfil a aproximadamente el 20 % al 45 %, con preferencia aproximadamente el 32 % al 36 %.

3. Instalación de energía eólica según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la sección transversal de la pala de rotor está descrita por una mediana, cuya curvatura máxima está situada en un intervalo de 50º a 70º, con preferencia aproximadamente en el intervalo de 60º a 65º.

4. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la curvatura máxima de la pala de rotor mide aproximadamente del 3 % al 10 %, con preferencia aproximadamente del 4 % al 7 %.

5. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque esta sección transversal está realizada preferiblemente en el tercio inferior de la pala de rotor, que está dispuesto a continuación de la conexión de la pala de rotor.

6. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pala de rotor presenta un lado de presión y un lado de aspiración, presentando el lado de presión una parte con una curvatura cóncava y porque en el lado de aspiración está realizado un tramo que se extiende casi en línea recta.

7. Instalación de energía eólica según la reivindicación 6, caracterizada porque el perfil de la parte de la pala de rotor que está realizado en el revestimiento del cubo corresponde sustancialmente al perfil de la pala de rotor en la zona cerca del cubo.

8. Instalación de energía eólica según la reivindicación 7, caracterizada porque la parte de la pala de rotor que está realizada en el revestimiento del cubo es fija y está orientada sustancialmente de modo que, cuando la pala de rotor está en una posición que corresponde a la velocidad nominal del viento, por debajo de la velocidad nominal del viento se sitúa directamente por debajo de la zona de la pala de rotor cerca del cubo de la instalación de energía eólica.

9. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación de energía eólica presenta un rotor que aloja al menos una pala de rotor, que en la zona del cubo de la pala de rotor presenta su profundidad máxima de perfil, adoptando la relación entre la profundidad de perfil y el diámetro del rotor un valor que está situado en el intervalo de aproximadamente 0,04 a 0,1, con preferencia aproximadamente un valor de 0,055 a 0,07, p.ej. 0,061.

10. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación de energía eólica presenta una sala de máquinas que aloja un generador y un rotor conectado con el generador, conteniendo el rotor al menos dos palas de rotor, presentando el rotor un cubo que está provisto de un revestimiento, casquete, presentando la relación entre la profundidad de perfil de una pala de rotor y el diámetro del casquete un valor que es superior a 0,4, estando situado preferiblemente en un intervalo de 0,5 a 1.

11. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación de energía eólica presenta un rotor, que presenta preferiblemente más de una pala de rotor, presentando la pala de rotor una forma trapecial aproximada más o menos a la forma aerodinámica óptima y presentando la pala de rotor su anchura máxima en la zona de la raíz de la pala de rotor y estando realizado el canto de la raíz de la pala de rotor orientado hacia la góndola de la instalación de energía eólica de tal modo que la extensión del canto está adaptada sustancialmente al contorno exterior de la góndola visto en la dirección longitudinal.

12. Instalación de energía eólica según la reivindicación 11, caracterizada porque el canto inferior orientado hacia la góndola de la pala de rotor es casi paralelo al contorno exterior de la góndola en la zona de raíz al girar la pala de rotor a la posición en bandera.

13. Instalación de energía eólica según la reivindicación 12, caracterizada porque la distancia entre el canto orientado hacia la góndola inferior de la pala de rotor y el contorno exterior de la góndola en la posición en bandera es inferior a 50 cm, preferiblemente inferior a 20

cm.

14. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en la zona de la raíz, la pala de rotor está inclinada saliendo del plano principal de la pala.

15. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pala de rotor está realizada en dos partes en la zona de la raíz, estando realizada una línea de separación orientada en la dirección longitudinal de la pala de rotor.

16. Instalación de energía eólica según la reivindicación 15, caracterizada porque las dos partes de la pala de rotor no se ensamblan hasta poco antes de la instalación de la pala de rotor en la instalación de energía eólica.

17. Instalación de energía eólica según las reivindicaciones 15 y 16, caracterizada porque las partes de la pala de rotor están separadas durante el transporte de la pala de rotor. 18. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación de energía eólica presenta al menos una pala de rotor que está caracterizada por un lado de aspiración y un lado de presión, siendo la relación entre la longitud del lado de aspiración y la longitud del lado de presión inferior a un valor de 1,2, preferiblemente inferior a 1,1 y, en particular, estando situada la misma en un intervalo de valores entre 1 y 1,03.