SISTEMA DE GESTION TERMICA PARA TURBINA EOLICA.

Una turbina eólica que comprende:

una torre (1) de turbina eólica,

un sistema (11) de control electrónico de potencia situado dentro de la torre (1) de turbina eólica, comprendiendo el sistema (11) de control electrónico de potencia componentes (4) generadores térmicos,

caracterizada porque

los componentes (4) generadores térmicos están montados directamente sobre la superficie interior de la torre (1) de turbina eólica para dispersar el calor generado por los componentes (4) generadores térmicos directamente en la superficie interior de la torre (1) de turbina eólica, con lo que se provee una vía de conducción térmica excelente hasta la totalidad de la torre (1) de turbina eólica

Sistema de gestión térmica para turbina eólica.

Campo de la invención

Esta invención se refiere a turbinas eólicas que comprenden una torre de turbina eólica, un sistema de control electrónico de potencia situado dentro de la torre de turbina eólica, en la que el sistema de control electrónico de la potencia comprende componentes termogeneradores.

Descripción de la técnica anterior

A medida que la electricidad generada por el viento se hace habitual en muchos lugares de todo el mundo, es conveniente que las instalaciones de turbinas eólicas sean más estéticas. Una preocupación especial ha sido la ubicación de las cabinas de control que se sitúan normalmente fuera de las torres de turbina donde se hacen abiertamente visibles. Para abordar esta preocupación, se ha hecho normal recientemente ubicar la cabina del sistema de control dentro de la torre de la turbina eólica. Típicamente, hay espacio suficiente para dar cabida a dichas cabinas, pero puede haber problemas graves de en la gestión térmica. Por ejemplo, en turbinas eólicas de velocidad variable, en las que se usa normalmente un sistema de control de convertidor electrónico, puede haber una generación de calor significativo por el sistema de control de convertidor. Considérese, por ejemplo, un sistema convertidor saturado con una eficacia del 96% en una turbina de 1,5 MW. Esto significa que el convertidor dispersa 4% de 1,5 MW, o 60 kW. Si el convertidor se instala en la torre sin una ventilación adecuada, puede producirse una gran elevación de la temperatura dentro de la torre. Esta alta temperatura puede ser perjudicial para la vida del sistema de control del convertidor y de otros componentes necesarios dentro de la torre. Para afrontar este problema de elevación de la temperatura, se han instalado grandes ventiladores en la torre para evacuar aire caliente; sin embargo, la eliminación de materiales realizando aberturas en la torre es indeseable por las razones que se expondrán más adelante. Lo mejor sería encontrar un enfoque alternativo de eliminación de calor del interior de la torre.

En la técnica anterior, se usa una torre de turbina eólica para elevar una turbina. La torre provee soporte estático y dinámico de las cargas mecánicas a las que se somete la estructura de la torre. Es habitual que la torre tenga una puerta de entrada en la base de la torre. Esta puerta tiene rejillas de ventilación para permitir el paso de aire exterior hacia el interior de la torre. Además de la puerta de entrada, hay una abertura diametralmente enfrente de la puerta para permitir la entrada de aire complementario a la torre desde enfrente de la puerta. La perforación adicional de la torre es indeseable ya que debilita la estructura de la torre no obstante ser necesario para permitir la entrada adecuada de aire al interior de la torre.

En el caso de una turbina eólica de velocidad variable, el generador está conectado eléctricamente al sistema de control electrónico de potencia situado dentro de la base de la torre por medio de cables eléctricos colgantes. Lo mismo es cierto en la turbina eólica de velocidad constante excepto que el sistema de control situado en la parte inferior de la torre es más convencional electromecánicamente o los equipos de conmutación electrónica de la potencia preferibles al convertidor de velocidad variable. El sistema de control se asienta sobre una plataforma. La eliminación de calor del sistema de control se realiza mediante colectores térmicos situados en la parte superior de una cabina del sistema de control. El calor generado por el sistema de control se desplaza a los colectores térmicos donde los ventiladores soplan aire sobre los colectores calientes para eliminar calor. El calor, sin embargo, permanece en la torre y esto podría dar lugar a una elevación de la temperatura en la torre si no fuera por la ubicación aberturas de escape en la parte superior de la torre. Los ventiladores activos hacen que el aire caliente ascendente sea forzado hacia el exterior de la torre inmediatamente debajo de la parte superior de la torre.

Este enfoque de eliminación de calor del interior de la torre tiene muchas consecuencias indeseables. Primero, el enfoque necesita tres aberturas más además de la puerta de mantenimiento con el fin de introducir aire frío y expulsar aire caliente. Estas otras aberturas debilitan la torre estructuralmente y pueden dar lugar a la necesidad de añadir acero, lo que añade coste a la estructura de la torre. En segundo lugar, el enfoque introduce contaminantes en la torre que, dependiendo del medio ambiente, pueden ser corrosivos y perjudiciales para el sistema de control, cables colgantes, ventiladores y otros componentes de la torre. Finalmente, los ventiladores de eyección de la parte superior de la torre pueden contribuir en gran medida a la contaminación acústica del área que rodea la turbina.

El documento WO 01/77526 A1 revela un sistema de intercambiador de calor de turbina eólica, comprendiendo el intercambiador de calor una unidad receptora de calor en el área del generador y una unidad emisora de calor que está dispuesta en el área de la torre, en el que se transfiere calor desde la unidad receptora a la unidad emisora mediante un sistema de conductos.

El documento DE 103 52 023 A1 revela también un sistema intercambiador de calor para una turbina eólica. Una unidad receptora de calor está unida a un sistema eléctrico generador de calor fuera de la torre de la turbina, y una unidad emisora de calor unida a la torre de la turbina eólica, en el que las dos unidades están conectadas por un sistema de conductos.

El documento WO 01/06121 A1 revela un sistema de refrigeración para una turbina eólica en el que el sistema de refrigeración comprende un circuito de refrigeración por el que el calor dispersado del circuito de refrigeración se evacua por medio de la torre de la turbina eólica.

Los sistemas de refrigeración y los sistemas de intercambio de calor de la técnica anterior utilizan un circuito de refrigeración, es decir, el calor es recibido en un área de la turbina y se transfiere a la torre mediante un sistema de conductos. Este enfoque de eliminación de calor es técnicamente demandante y exige mucho mantenimiento.

Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es lograr un enfoque mejorado y un aparato para desplazar calor generado por un sistema de control desde dentro de una torre al exterior de la torre de manera técnicamente sencilla y económica.

Sumario de la invención

El objetivo de la presente invención se logra por medio de una turbina eólica que comprende una torre de turbina eólica, un sistema de control electrónico de potencia situado dentro de la torre de turbina eólica, en la que el sistema de control electrónico de potencia comprende componentes generadores de calor. Los componentes generadores de calor están montados directamente sobre la superficie interior de la torre de turbina eólica que dispersa el calor generado por los componentes generadores de calor directamente hacia la superficie interior de la torre de turbina eólica, por lo cual se provee a la totalidad de la torre de turbina eólica una vía conductora térmica excelente. Con esta disposición, la torre de turbina eólica que está sometida al viento dominante, actúa como colector de calor.

El objetivo de la presente invención se logra también por medio de un enfoque de eliminación de calor del interior de una torre de turbina eólica, comprendiendo la torre de turbina eólica un sistema de control electrónico de potencia situado dentro de la torre de turbina eólica, el sistema de control electrónico de potencia incluye componentes generadores de calor, en el que el enfoque comprende las etapas de a) transferencia directamente del calor de los componentes termogeneradores del sistema de control electrónica de potencia a una superficie interior de la torre de turbina eólica, y b) dispersión de al menos una parte del calor hacia la torre de turbina eólica. Dicho de otra manera, la invención provee un enfoque de conducción de calor generado en el convertidor o equipos de conmutación a la torre y de uso de la torre como colector térmico a fines de refrigeración.

La presente invención provee un nuevo aparato y un enfoque para eliminar calor del interior de una torre de turbina eólica que contiene un convertidor electrónico de potencia en una turbina eólica de velocidad variable o, alternativamente de los equipos de conmutación de una turbina eólica de velocidad constante. En todo caso, la invención provee un enfoque único de eliminación de calor de cualquier sistema...

1. Una turbina eólica que comprende: