Disposición de turbinas eólicas con una turbina eólica principal y al menos una turbina eólica secundaria.

Disposición de turbinas eólicas (1) que comprende:

- una turbina eólica principal

(2) dispuesta para producir potencia eléctrica, estando dicha turbina eólica principal (2) adaptada para suministrar potencia eléctrica producida a un receptor de potencia externo, y comprendiendo dicha turbina eólica principal (2) uno o más sistemas internos que consumen potencia,

- al menos una turbina eólica secundaria (7a, 7b) dispuesta para producir potencia eléctrica, estando dicha(s) turbina(s) eólica(s) secundaria(s) (7a, 7b) adaptada(s) para suministrar potencia eléctrica producida a al menos algunos del/de los sistema(s) interno(s) que consume(n) potencia de la turbina eólica principal (2), y estando dicha(s) turbina(s) eólica(s) secundaria(s) (7a, 7b) eléctricamente desconectada(s) del receptor de potencia externo,

- en la que al menos una de la(s) turbina(s) eólica(s) secundaria(s) (7a, 7b) está dispuesta para funcionar como sensor de viento.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DK2012/050044.

Solicitante: VESTAS WIND SYSTEMS A/S.

Inventor/es: ROSENVARD,PAW.

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 > Motores de viento con el eje de rotación dispuesto... > F03D1/02 (implicando varios rotores)

PDF original: ES-2545692_T3.pdf

 

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Ilustración 1 de Disposición de turbinas eólicas con una turbina eólica principal y al menos una turbina eólica secundaria.
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Disposición de turbinas eólicas con una turbina eólica principal y al menos una turbina eólica secundaria.

Fragmento de la descripción:

Disposición de turbinas eólicas con una turbina eólica principal y al menos una turbina eólica secundaria Campo de la invención La presente invención se refiere a una disposición de turbinas eólicas que comprende una turbina principal dispuesta para producir potencia para un receptor de potencia externo, tal como una red eléctrica, y al menos una turbina eólica secundaria dispuesta para producir potencia para uno o más sistemas internos que consumen potencia de la turbina eólica principal. La (s) turbina (s) eólica (s) secundaria (s) funciona (n) preferiblemente como fuente de alimentación de reserva para suministrar potencia a al menos algunos de los sistemas internos que consumen potencia de la turbina eólica principal, en el caso de que una fuente de alimentación principal para los sistemas internos que consumen potencia no funcione o se interrumpa. La disposición de turbinas eólicas de la invención es particularmente adecuada para su uso en una instalación de energía eólica en alta mar.

Antecedentes de la invención En las turbinas eólicas modernas se requieren varios sistemas internos que consumen potencia con el fin de garantizar un funcionamiento apropiado y seguro de la turbina eólica. Tales sistemas incluyen, pero no se limitan a, sistemas de guiñada para hacer rotar la góndola de la turbina eólica con el fin de orientar las palas de turbina eólica portadas por la góndola de una manera deseada con respecto a la dirección del viento, sistemas de lubricación para partes móviles de la turbina eólica, tales como una disposición de engranajes, sistemas de paso para hacer rotar las palas de turbina eólica alrededor de un eje longitudinal de la pala, sistemas de control de la temperatura, tales como sistemas de refrigeración y sistemas de calentamiento, luz eléctrica, diversos sistemas de monitorización, diversos sensores, sistemas de control, etc.

Los sistemas internos que consumen potencia se alimentan normalmente mediante una fuente de alimentación externa, tal como una red eléctrica. Sin embargo, en el caso de que la fuente de alimentación externa no funcione o se interrumpa, los sistemas internos que consumen potencia ya no pueden funcionar. Dado que el funcionamiento apropiado de algunos de los sistemas internos que consumen potencia es vital para la turbina eólica, es necesario proporcionar una fuente de alimentación de reserva con el fin de poder suministrar potencia a los sistemas en el caso de que la fuente de alimentación externa no funcione o se interrumpa. Por ejemplo, es muy importante que las palas de la turbina eólica estén dispuestas en una posición en la que se minimizan las cargas sobre la turbina eólica, en particular las cargas laterales sobre las palas de turbina eólica, cuando el viento supera una velocidad de viento umbral dada. Por ejemplo, esta puede ser una posición a barlovento. Si no se garantiza, hay un riesgo de que se provoque daño a las palas de turbina eólica.

En algunas turbinas eólicas de la técnica anterior, se ha proporcionado una fuente de alimentación de reserva disponiendo un generador diésel en o cerca de la turbina eólica, produciendo el generador diésel potencia y suministrando la potencia producida a los sistemas internos que consumen potencia de la turbina eólica. Una desventaja de usar un generador diésel con este fin es que el combustible usado para el generador diésel no es deseable desde el punto de vista del medio ambiente. Además, es necesario reabastecer combustible en el generador diésel con frecuencia. Para hacer esto, el personal debe acercarse a la turbina eólica. Esto es particularmente una desventaja en el caso de que la turbina eólica sea una turbina eólica en alta mar ya que, en este caso, es muy difícil y caro acercarse a la turbina eólica.

En otras turbinas eólicas de la técnica anterior, se ha proporcionado una fuente de alimentación de reserva permitiendo que turbinas eólicas adyacentes de un parque eólico se suministren potencia unas a otras. El documento WO 2010/031575 A2 da a conocer un parque de turbinas que comprende una pluralidad de turbinas individuales, que tienen cada una un circuito de componente auxiliar. El parque comprende además un transformador maestro dispuesto para acoplarse entre cada una de la pluralidad de turbinas individuales y una red eléctrica. El parque comprende además un transformador auxiliar acoplado entre el transformador de subestación y el circuito de componente auxiliar en cada una de las turbinas individuales. Cuando está en funcionamiento, se transmite potencia desde el transformador de subestación de vuelta a cada circuito de componente auxiliar.

El documento US 2011/025058 A1 describe un sistema integrado de dispositivos de almacenamiento de energía en comunicación para suministrar una fuente de alimentación alternativa a sistemas en funcionamiento para una turbina eólica.

Descripción de la invención Un objeto de realizaciones de la invención es proporcionar una disposición de turbinas eólicas en la que se garantiza una fuente de alimentación de reserva a sistemas internos que consumen potencia sin requerir acceder el personal al lugar de la disposición de turbinas eólicas.

Un objeto adicional de realizaciones de la invención es proporcionar una disposición de turbinas eólicas que comprende una fuente de alimentación de reserva para sistemas internos que consumen potencia que no depende de un suministro de combustible.

Un objeto aún adicional de realizaciones de la invención es proporcionar un método para realizar operaciones de guiñada de una turbina eólica en el que se garantiza que las palas de turbina eólica pueden moverse a una posición segura, aunque no funcione o se interrumpa una fuente de alimentación principal para el sistema de guiñada.

Según un primer aspecto la invención proporciona una disposición de turbinas eólicas según la reivindicación 1.

En el presente contexto el término "disposición de turbinas eólicas" debe interpretarse como que significa una disposición que comprende una turbina eólica que está dispuesta para producir potencia hacia un receptor de potencia externo, tal como una red eléctrica, y que comprende además otras partes o componentes que actúan conjuntamente con la turbina eólica de producción de potencia durante el funcionamiento y/o que son esenciales para el funcionamiento apropiado de la turbina eólica de producción de potencia.

Por tanto, la disposición de turbinas eólicas comprende una turbina eólica principal y al menos una turbina eólica secundaria. La turbina eólica principal está dispuesta para producir potencia eléctrica, de una manera conocida en sí misma, y la turbina eólica principal está adaptada para suministrar la potencia eléctrica producida a un receptor de potencia externo. Por tanto, la turbina eólica principal es la turbina eólica de producción de potencia de la disposición de turbinas eólicas.

La turbina eólica principal comprende uno o más sistemas internos que consumen potencia. Tal sistema puede incluir, pero no se limita a, un sistema de guiñada, sistemas de lubricación para partes móviles, por ejemplo un sistema de engranajes, sistemas de calentamiento, sistemas de refrigeración, luz eléctrica, sistema de control, sistemas de monitorización, etc. Tal como se describió anteriormente, el funcionamiento apropiado de algunos de estos sistemas es esencial para minimizar el riesgo de daño a la turbina eólica principal. Por ejemplo, durante altas velocidades de viento, es esencial que el sistema de guiñada pueda funcionar, con el fin de garantizar que las palas de turbina eólica están siempre colocadas en una posición óptima con respecto a la dirección del viento, por ejemplo directamente en barlovento o directamente en sotavento,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Disposición de turbinas eólicas (1) que comprende:

- una turbina eólica principal (2) dispuesta para producir potencia eléctrica, estando dicha turbina eólica principal (2) adaptada para suministrar potencia eléctrica producida a un receptor de potencia externo, y 5 comprendiendo dicha turbina eólica principal (2) uno o más sistemas internos que consumen potencia, -al menos una turbina eólica secundaria (7a, 7b) dispuesta para producir potencia eléctrica, estando dicha (s) turbina (s) eólica (s) secundaria (s) (7a, 7b) adaptada (s) para suministrar potencia eléctrica producida a al menos algunos del/de los sistema (s) interno (s) que consume (n) potencia de la turbina eólica principal (2) , y estando dicha (s) turbina (s) eólica (s) secundaria (s) (7a, 7b) eléctricamente desconectada (s) del receptor de potencia externo, -en la que al menos una de la (s) turbina (s) eólica (s) secundaria (s) (7a, 7b) está dispuesta para funcionar como sensor de viento.

2. Disposición de turbinas eólicas (1) según la reivindicación 1, en la que el receptor de potencia externo es, o comprende, una red eléctrica.

3. Disposición de turbinas eólicas (1) según la reivindicación 1 ó 2, en la que el/los sistema (s) interno (s) que consume (n) potencia incluye (n) un sistema de guiñada.

4. Disposición de turbinas eólicas (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el/los sistema (s) interno (s) que consume (n) potencia incluye (n) uno o más sistemas de lubricación para una o más partes móviles de la turbina eólica principal.

5. Disposición de turbinas eólicas (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el/los sistema (s) interno (s) que consume (n) potencia incluye (n) uno o más dispositivos de almacenamiento de potencia.

6. Disposición de turbinas eólicas (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la (s)

turbina (s) eólica (s) secundaria (s) (7a, 7b) forma (n) una fuente de alimentación de reserva para una fuente 25 de alimentación principal al/a los sistema (s) interno (s) que consume (n) potencia.

7. Disposición de turbinas eólicas (1) según la reivindicación 6, en la que cada una de la (s) turbina (s) eólica (s) secundaria (s) (7a, 7b) comprende un mecanismo de frenado dispuesto para impedir que la turbina eólica secundaria (7a, 7b) produzca potencia cuando el mecanismo de frenado está en un estado activado, en la que el/los mecanismo (s) de frenado de la (s) turbina (s) eólica (s) secundaria (s) está (n) en un estado activado durante el funcionamiento normal de la turbina eólica principal, y en la que el/los mecanismo (s) de frenado se mueve (n) a un estado desactivado en el caso de que se interrumpa la fuente de alimentación principal al/a los sistema (s) interno (s) que consume (n) potencia.

8. Disposición de turbinas eólicas (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la turbina eólica principal (2) y la (s) turbina (s) eólica (s) secundaria (s) (7a, 7b) está (n) montada (s) sobre una estructura 35 de montaje común (6) .

9. Disposición de turbinas eólicas (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo la disposición de turbinas eólicas al menos dos turbinas eólicas secundarias (7a, 7b) .

10. Disposición de turbinas eólicas (1) según la reivindicación 9, en la que las turbinas eólicas secundarias (7a, 7b) están dispuestas con respecto a la turbina eólica principal (2) y unas con respecto a otras de tal manera

que al menos una turbina eólica secundaria (7a, 7b) está dispuesta fuera de la estela o el abrigo de la turbina eólica principal, en cualquier dirección del viento.

11. Disposición de turbinas eólicas (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos una de la (s) turbina (s) eólica (s) secundaria (s) (7b) es una turbina eólica de eje vertical (VAWT) .

12. Disposición de turbinas eólicas (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos 45 una de la (s) turbina (s) eólica (s) secundaria (s) (7a) es una turbina eólica de eje horizontal (HAWT) .

13. Método para realizar una operación de guiñada en una turbina eólica principal (2) de una disposición de turbinas eólicas (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el método las etapas de:

- detectar una interrupción de una fuente de alimentación principal al/a los sistema (s) interno (s) que 50 consume (n) potencia de la turbina eólica principal, -permitir que la (s) turbina (s) eólica (s) secundaria (s) (7a, 7b) suministre (n) potencia al/a los sistema (s)

interno (s) que consume (n) potencia de la turbina eólica principal en respuesta a la detección de una

interrupción de la fuente de alimentación principal,

- usar potencia producida por la (s) turbina (s) eólica (s) secundaria (s) (7a, 7b) para realizar la operación de

guiñada de la turbina eólica principal con el fin de colocar la turbina eólica principal (2) en una posición

segura, y

- medir la velocidad del viento por medio de una o más de la (s) turbina (s) eólica (s) secundaria (s) (7a, 7b) .

14. Método según la reivindicación 13, en la que la etapa de permitir que las turbinas eólicas secundarias (7a,

7b) suministren potencia al/a los sistema (s) interno (s) que consume (n) potencia comprende desactivar un

mecanismo de frenado de cada una de la (s) turbina (s) eólica (s) secundaria (s) , permitiendo así que la (s)

turbina (s) eólica (s) secundaria (s) produzca (n) potencia.