Instalación de energía eólica.

Instalación de energía eólica con un rotor (100) con al menos una pala de rotor (101);

que está acoplada directa o indirectamente con un generador (110), para la generación de potencia eléctrica, y con un sistema eléctrico (200), que está constituido por diferentes unidades eléctricas del sistema (210, 220, 230, 400), que presentan componentes electrónicos, eléctricos y/o electromecánicos y/o instalaciones de protección electrotécnicas, en la que las unidades eléctricas del sistema (210, 220, 230, 400) comprenden al menos una instalación para el acoplamiento del generador (230) en una red de corriente eléctrica (125), y todos los componentes de una unidad eléctrica del sistema (210, 220, 230, 400) o determinados componentes de la unidad eléctrica del sistema (210, 220, 230, 400) están agrupados, de acuerdo con sus cometido, en uno o varios módulos funcionales (250, 250', 410), que ejecutan al menos una función en combinación con la generación de potencia eléctrica, en la que para al menos un módulo funcional (250, 250', 410) está previsto al menos un módulo paralelo (270, 410'), que ejecuta o puede ejecutar en el modo normal de la instalación una función igual o similar del módulo funcional (250, 250', 410), y en la que el módulo funcional (250, 250', 410) y el módulo paralelo (270, 410') se conectan o se pueden conectar entre sí de tal manera que en el caso de una avería de funcionamiento, en la que un módulo funcional (250, 250', 410) o un módulo paralelo (270, 410') falla, el módulo funcional o módulo paralelo (250, 250', 270, 410, 410') remanente apto para funcionar mantiene, al menos parcialmente, la generación de potencia eléctrica, caracterizada porque las unidades eléctricas del sistemas comprenden al menos una instalación de control (210, 400) con un ordenador de guía del funcionamiento, que optimiza, entre otras cosas, la generación de potencia eléctrica y se alimentan parámetros del entorno y de las instalaciones a la instalación de control (210) y la instalación de control (210) realiza, por medio de los parámetros del entorno y de la instalación una guía del funcionamiento de la instalación, en la que se definen límites de intervalos admisibles de los parámetros del entorno y de la instalación a través de parámetros de diseño.

Instalación de energía eólica.

La presente invención se refiere a una instalación de energía eólica con un sistema eléctrico.

Las instalaciones de energía eólica conocidas presentan un rotor con al menos una pala de rotor, que está acoplada con un generador para la generación de potencia eléctrica, en las que la potencia generada es alimentada, en general, a una red de corriente eléctrica.

Las redes de corriente eléctrica predeterminan para la conexión a la red, por ejemplo, de una instalación de energía eólica unos requerimientos mínimos, como por ejemplo el mantenimiento de la frecuencia de la red, la cesión de potencia efectiva y la preparación de potencia reactiva, para garantizar la seguridad y la fiabilidad del funcionamiento de la red.

Para cumplir estos requerimientos está previsto en instalaciones de energía eólica un sistema eléctrico, a través del cual se pueden ajustar, entre otras cosas, los parámetros predeterminados de las redes de corriente públicas, pero también se realiza, por ejemplo, la regulación y el control de la instalación, por ejemplo a través de una regulación angular de las palas del rotor.

El sistema eléctrico está constituido, en general, por diferentes unidades del sistema, en el que las unidades del sistema presentan componentes electrónicos, eléctricos y/o electrónicos y/o componentes de detección, y/o instalaciones de protección eléctrica. En general, algunos componentes de una unidad del sistema eléctrico están agrupados, de acuerdo con sus cometidos, en uno o varios módulos funcionales, que ejecutan al menos una función en combinación con la generación de potencia eléctrica.

Los componentes electrónicos pueden ser, por ejemplo, ordenadores de control. Los componentes electrónicos pueden ser cables de control, alimentaciones de tensión o, en cambio, también alimentaciones ininterrumpidas de la tensión. A los componentes electromecánicos pertenecen, por ejemplo, relés, relevadores. Los componentes de detección comprenden todas las instalaciones para la detección de datos de medición como, por ejemplo, sensores para la medición de temperatura, presión, número de revoluciones y velocidad del viento.

En general, las unidades eléctricas del sistema comprenden al menos una instalación para el acoplamiento del generador a una red de corriente eléctrica así como una instalación de control con un ordenador de guía del funcionamiento, que optimiza, entre otras cosas, la generación de potencia eléctrica.

Para que una instalación de energía eólica reporte beneficios, es necesario que esté disponible de una manera fiable con una producción de viento correspondiente. Por lo tanto, las instalaciones están diseñadas, en general, de tal manera que se evitan los tiempos de inactividad en virtud de defectos en la instalación. Un ejemplo de ello es el empleo especialmente de componentes de alta calidad, que presentan tasas de fallos reducidas.

No obstante, para el caso de que se produzca un fallo, un técnico debe visitar la instalación y subsanar un defecto en el lugar. Pero especialmente en el caso de instalaciones cerca de la costase plantea el problema de que, en el caso de condiciones meteorológicas desfavorables, la instalación no es accesible o sólo con dificultades. Esto tiene como consecuencia que en el caso de la aparición simultánea de un defecto y condiciones meteorológicas desfavorables, un técnico no puede acceder inmediatamente a la instalación para subsanar el defecto, de manera que la instalación está parada durante un periodo de tiempo prolongado y no reporta ningún beneficio.

También puede suceder que las condiciones meteorológicas, en particular la altura de las olas solamente permite un acceso a través de procedimientos de elevación con helicóptero, en el que el técnico así como la herramienta necesaria y las piezas de repuesto son elevados por un helicóptero sobre una plataforma. En este caso, solamente es posible realizar reparaciones más pequeñas, pero es imposible la sustitución de componentes mayores.

Pero puesto que especialmente en instalaciones cerca de la costa se trata de instalaciones, que trabajan de una manera especialmente rentable en virtud de su tamaño, la pérdida económica en el caso de fallo de una instalación es también especialmente alta.

Se conoce a partir del documento DE 100 40 273 una instalación del tipo indicado al principio, en la que para módulos funcionales puede estar previsto al menos un módulo paralelo, que en el caso de un fallo del módulo funcional puede asumir sus cometidos al menos parcialmente, y de esta manera contribuye a que la instalación de energía eólica permanezca preparada para el funcionamiento. El cometido de la presente invención es la creación de una instalación de energía eólica, que compensa los defectos producidos de tal manera que se garantiza una generación óptima de potencia.

El cometido se soluciona por medio de una instalación de energía eólica con un sistema eléctrico, que presenta las características de la reivindicación 1.

La instalación de energía eólica de acuerdo con la invención presenta un rotor con al menos una pala de rotor, que está acoplada directa o indirectamente con un generador para la generación de corriente eléctrica, y un sistema eléctrico, que está constituido por diferentes unidades del sistema eléctrico, que presentan componentes electrónicos, eléctricos y/o electromecánicos y/o de detección y/o instalaciones de protección de la técnica eléctrica.

De acuerdo con la invención, todos los componentes de una unidad de sistema eléctrico o determinados componentes de la unidad de sistema eléctrico de acuerdo con sus cometidos están reunidos en uno o varios módulos funcionales (250, 250’) , que ejecutan al menos una función en combinación con la generación de potencia eléctrica, estando previsto para al menos un módulo funcional al menos un módulo paralelo, que durante el funcionamiento normal de la instalación ejecuta o puede ejecutar una función igual o similar del módulo funcional, y en el que el módulo funcional y el módulo paralelo están conectados entre sí o se pueden conectar entre sí de tal manera que en el caso de una avería del funcionamiento, en la que falla un módulo funcional o un módulo paralelo, el módulo funcional o módulo paralelo que permanece con capacidad de funcionamiento mantiene, al menos parcialmente, la generación de potencia eléctrica.

De acuerdo con la presente invención, se agrupan determinados componentes o todos los componentes de las unidades del sistema en módulos funcionales. Los módulos funcionales resultantes están configurados de tal forma que ejecutan determinadas funciones en conexión con la generación de potencia eléctrica de la instalación. Para un módulo funcional está previsto al menos un módulo paralelo, cuyo cometido esencial es el mantenimiento de la generación de potencia eléctrica.

A través de la previsión del módulo paralelo se crea la posibilidad de esperar en el caso de la sustitución de un módulo funcional defectuoso hasta que mejoren las condiciones meteorológicas o hasta el siguiente plazo de mantenimiento regular. Esto ofrece la ventaja, en particular en instalaciones cerca de la costa, de que las visitas a las instalaciones se limiten en gran medida a los plazos de mantenimiento regulares y de esta manera se pueden reducir los costes de reparación.

De acuerdo con la reivindicación 1, el módulo paralelo y en parte también el módulo funcional pueden estar configurados diferentes para cumplir este cometido.

Por una parte, el módulo paralelo puede estar configurado de tal forma que realiza la misma función que el módulo funcional. En este caso, el módulo paralelo puede realizar la función simultáneamente con el módulo funcional, lo que significa que la función para la generación de la potencia eléctrica es realizada en común por ambos módulos, de manera que en el caso de una avería de funcionamiento, en la que falla un módulo funcional o un módulo paralelo, continua la generación de potencia a través del módulo remanente de acuerdo con su porción funcional y con ello se puede garantizar de una manera ventajosa un funcionamiento continuo, aunque limitado de la instalación.

Se conoce desde hace muchos años una disposición en el campo de la técnica de generadores. Allí se divide, por razones de diseño, el sistema generador en dos a cuatro generadores conectados en paralelo, por ejemplo dos generadores de 750kW para una instalación de 1, 5MW o cuatro generadores de 250kW para una instalación de 1MW. Pero en el fondo de estos desarrollos existí exclusivamente el problema de... [Seguir leyendo]

1. Instalación de energía eólica con un rotor (100) con al menos una pala de rotor (101) ; que está acoplada directa o indirectamente con un generador (110) , para la generación de potencia eléctrica, y con un sistema eléctrico (200) , que está constituido por diferentes unidades eléctricas del sistema (210, 220, 230, 400) , que presentan componentes electrónicos, eléctricos y/o electromecánicos y/o instalaciones de protección electrotécnicas, en la que las unidades eléctricas del sistema (210, 220, 230, 400) comprenden al menos una instalación para el acoplamiento del generador (230) en una red de corriente eléctrica (125) , y todos los componentes de una unidad eléctrica del sistema (210, 220, 230, 400) o determinados componentes de la unidad eléctrica del sistema (210, 220, 230, 400)

están agrupados, de acuerdo con sus cometido, en uno o varios módulos funcionales (250, 250’, 410) , que ejecutan al menos una función en combinación con la generación de potencia eléctrica, en la que para al menos un módulo funcional (250, 250’, 410) está previsto al menos un módulo paralelo (270, 410’) , que ejecuta o puede ejecutar en el modo normal de la instalación una función igual o similar del módulo funcional (250, 250’, 410) , y en la que el módulo funcional (250, 250’, 410) y el módulo paralelo (270, 410’) se conectan o se pueden conectar entre sí de tal manera que en el caso de una avería de funcionamiento, en la que un módulo funcional (250, 250’, 410) o un módulo paralelo (270, 410’) falla, el módulo funcional o módulo paralelo (250, 250’, 270, 410, 410’) remanente apto para funcionar mantiene, al menos parcialmente, la generación de potencia eléctrica, caracterizada porque las unidades eléctricas del sistemas comprenden al menos una instalación de control (210, 400) con un ordenador de guía del funcionamiento, que optimiza, entre otras cosas, la generación de potencia eléctrica y se alimentan parámetros del entorno y de las instalaciones a la instalación de control (210) y la instalación de control (210) realiza, por medio de los parámetros del entorno y de la instalación una guía del funcionamiento de la instalación, en la que se definen límites de intervalos admisibles de los parámetros del entorno y de la instalación a través de parámetros de diseño.

2. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el módulo paralelo está

configurado de tal forma que en el caso de fallo del módulo funcional (250, 250’, 410) , asume totalmente su función.

3. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque presenta al menos dos módulos funcionales (250, 250’, 410) , que ejecutan funciones iguales o similares, así como al menos un módulo paralelo (270, 410’) , que en el caso de fallo de un módulo funcional (250, 250’) asume con preferencia totalmente su función.

4. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la instalación de control

(400) es alimentada con energía eléctrica a través de al menos un módulo de alimentación (V, V’) .

5. Instalación de energía eólica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque al

menos un módulo de alimentación (V, V’) está configurado de tal manera que es independiente de la red eléctrica pública.

6. Instalación de energía eólica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el sistema eléctrico presenta al menos otra instalación de control, en la que la primera instalación de control está configurada como módulo funcional y la segunda instalación de control está configurada como módulo paralelo.

7. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque está previsto al menos un componente de sustitución para al menos uno de los componentes electrónicos, eléctricos y/o electromecánicos, en la que los componentes y los componentes de sustitución están conectados entre sí de tal forma que en el caso de fallo de un componente, el componente de sustitución asume su función.

8. Instalación de energía eólica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación de energía eólica se puede mantener a distancia a través de un sistema de supervisión remota.

9. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque el sistema de supervisión remota está configurado de tal forma que puede acceder a la instalación de control (210) .

10. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque el sistema de supervisión remota está configurado de tal manera que el fallo de un módulo funcional (250, 250’) se puede diagnosticar a través del sistema de supervisión remota.

11. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque el sistema de supervisión remota está configurado de tal manera que la eliminación del error se puede realizar a través del sistema de supervisión remota.

12. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque los parámetros de diseño en el funcionamiento normal son parámetros de diseño estándar depositados en el ordenador de guía del funcionamiento.

13. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el ordenador de guía del funcionamiento accede, en el caso de una avería de funcionamiento, a parámetros temporales de diseño, que son depositados en el ordenador de guía del funcionamiento y/o son generados y/o son alimentados al ordenador de guía del funcionamiento, a través de los cuales se definen límites de intervalos temporales adaptados a la guía del funcionamiento para parámetros admisibles del entorno y parámetros admisibles de la instalación, que posibilitan, al menos temporalmente, un mantenimiento de la generación de potencia eléctrica.

14. Instalación de energía eólica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los límites de intervalos temporales se pueden introducir a través del sistema de supervisión remota directamente en el ordenador de guía del funcionamiento.

15. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 13 ó 14, caracterizada porque el ordenador de guía del funcionamiento accede a parámetros temporales de diseño hasta el restablecimiento del funcionamiento normal de la instalación.

16. Instalación de energía eólica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque al menos dos componentes / módulos funcionales y/o módulos paralelos (250, 250’, 270) / unidades del sistema (210, 220, 230) están conectados entre sí por medio de uniones separables.

17. Instalación de energía eólica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque al menos dos componentes / módulos funcionales y/o módulos paralelos (250, 250’, 270) / unidades del sistema (210, 220, 230) están conectados entre sí por medio de al menos un sistema de bus, en la que el sistema de bus comprende al menos usuarios del bus, al menos un medio de transmisión así como software.

18. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque el sistema de bus está realizado en forma de anillo o como estructura de red.

19. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 17 ó 18, caracterizada porque al menos un usuario del bus presenta un microprocesador, que es programable de tal manera que puede supervisar, entre otras cosas, la funcionalidad de al menos un componente, de un módulo funcional o módulo paralelo (250, 250’, 270) o de una unidad del sistema (210, 220, 230) y en el caso de fallo de un componente, de un módulo funcional o módulo paralelo (250, 250’, 270) o de una unidad del sistema (210, 220, 230) se puede conmutar a un componente de sustitución o a un módulo funcional o módulo paralelo (250, 250’, 270) apto para el funcionamiento o a una unidad del sistema (210, 220, 230) apta para el funcionamiento.

20. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la al menos una pala del rotor (101) está configurad regulable en el ángulo.

21. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizada porque las unidades eléctricas del sistema (210, 220, 230) comprenden, además, un sistema de regulación de la pala (220) para la regulación de la posición angular de la al menos una pala del rotor (101) .

22. Instalación de energía eólica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación para el acoplamiento del generador (230) está configurada en la red eléctrica (125) , de tal manera que el generador puede ser accionado con al menos dos números de revoluciones diferentes, con preferencia con un intervalo variable de números de revoluciones, en la red eléctrica (125) .

23. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la instalación para el acoplamiento del generador en la red eléctrica es un sistema convertidor (230) , que presenta varios conmutadores activos.

24. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque el sistema convertidor (230) presenta al menos un control de convertidor, a través del cual se pueden activar los conmutadores activos.

25. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque el control de convertidor está acoplado con la instalación de control.

26. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque al menos un módulo funcional (250, 250’) está configurado de tal forma que comprende, al menos parcialmente, los conmutadores activos del sistema convertidor (230) .

27. Instalación de energía eólica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque a través del generador (110) se puede generar una corriente alterna, el sistema convertidor (230) presenta al menos un vibrador (254) en el lado de la máquina, que está acoplado con el generador (110) y convierte la corriente alterna, al menos parcialmente, en una corriente continua o una tensión continua, además el sistema convertidor presenta un circuito intermedio de corriente continua o un circuito intermedio de tensión continua (259) , que conecta el vibrador

(254) en el lado de la máquina con al menos un vibrador (255) en el lado de la red, que está acoplado con la red eléctrica (125) , en la que el vibrador (255) en el lado de la red convierte la corriente continua o la tensión continua en una potencia eléctrica adaptada a la red eléctrica (125) .

28. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque el vibrador (254) en el lado de la máquina presenta conmutadores activos.

29. Instalación de energía eólica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque un módulo funcional (250, 250’) comprende al menos el vibrador (254) en el lado de la máquina, el circuito intermedio de corriente continua o bien el circuito intermedio de tensión continua (259) , así como el vibrador (255) en el lado de la red.

30. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 26 ó 29, caracterizada porque para el módulo funcional (250, 250’) está previsto al menos un módulo paralelo (270) , estando conectados el módulo funcional y el módulo paralelo a través de conexiones (261, 262, 216’, 262’, 271, 272) separables directa o indirectamente con el generador (110) y/o directa o indirectamente con la red eléctrica (125) .

31. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque en el caso de fallo de un módulo funcional o módulo paralelo (250, 250’, 270) , se aísla el módulo fallado en el sistema eléctrico a través de la apertura de las conexiones (261, 262, 216’, 262’, 271, 272) separables.

32. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 30 ó 31, caracterizada porque las conexiones (261, 262, 216’, 262’, 271, 272) separables contienen al menos un elemento de conmutación.

33. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada porque el elemento de conmutación es conmutable manualmente.

34. Instalación de energía eólica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el elemento de conmutación es conmutable por control remoto.

35. Instalación de energía eólica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el elemento de conmutación es conmutable automáticamente a través de la instalación de control (210) o bien a través del sistema de supervisión remota.

36. Instalación de energía eólica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque al

menos una conexión (261, 262, 216’, 262’, 271, 272) separable presenta dos elementos de conmutación conectados en serie, uno de los cuales es un conmutador de potencia y el otro es un relé.