Procedimiento para el funcionamiento de una turbina eólica (1) que comprende un rotor (4) con una serie de palas de la turbina eólica (5),

en el que dicho eje de giro (7) de dicho rotor está inclinado con relación a la dirección del viento incidente (13), comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes: - determinar el ángulo azimutal (A) de las palas (5) y - ajustar el ángulo de paso de dichas palas (5) según dicho ángulo (A) azimutal para asegurar un ángulo de ataque (AoA) sustancialmente constante durante por lo menos un giro completo de dicho rotor (4)

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de una turbina eólica, una turbina eólica que comprende unos medios de control y la utilización del procedimiento.

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA

Una turbina eólica conocida en la técnica comprende una torre de la turbina eólica y una góndola de la turbina eólica colocada en la parte superior de la torre. Un rotor de la turbina eólica con una serie de palas la turbina eólica está conectado a la góndola a través de un árbol de baja velocidad, como se ilustra en la figura 1.

Una de las consecuencias de la producción de energía por medio de una turbina eólica es la generación de ruido a partir del sistema mecánico (engranajes, generador, ventiladores de refrigeración, etc.) y el ruido aerodinámico desde las palas. Con las turbinas en mar abierto, la emisión de ruido no es necesariamente un problema, pero con las turbinas eólicas colocadas en tierra la emisión de ruido puede resultar un problema si no se controla cuidadosamente.

Dos de los parámetros más importantes que influyen en la magnitud del ruido generado por la turbina eólica son la velocidad angular de la pala y el ángulo de ataque del viento incidente que pasa por la pala giratoria.

Un modo de asegurar un nivel de ruido aceptable en ubicaciones próximas a la turbina eólica es medir el nivel de ruido en determinadas circunstancias de una vez por todas y controlar el funcionamiento de la turbina eólica (por ejemplo, la velocidad de giro del rotor o el ángulo de ataque de las palas) para asegurar que nunca se alcance el nivel de ruido crítico. Pero el nivel de ruido en una posición determinada en la proximidad de la turbina eólica depende de un gran número de factores los cuales a menudo interactúan y por lo tanto, es necesario funcionar con márgenes de seguridad relativamente grandes del nivel de ruido crítico para asegurar que el nivel crítico no se excede bajo ninguna circunstancia.

El documento EP 1 635 057 da a conocer una turbina eólica, en la que los ángulos de paso de las palas se ajustan según un error del ángulo de guiñada medido, es decir, el ángulo de paso se controla individualmente para compensar las diferencias menores entre la dirección del viento y la dirección del eje de giro del rotor.

A partir de la patente US nº 6.688.841 también es conocido medir más o menos constantemente el nivel de ruido en una ubicación próxima a un parque de turbinas eólicas y reducir entonces la velocidad de giro del rotor si se excede un nivel previamente definido. Sin embargo, dichas mediciones del nivel de ruido están sometidas a incertidumbre en el sentido de que un gran número de factores pueden afectar a las mediciones, tales como el ruido del entorno, la lluvia, el viento o bien otros y puede ser muy complejo y costoso establecer y funcionar con este sistema si se tiene que considerar el nivel de ruido en muchas ubicaciones diferentes.

Un objetivo de la invención es, por lo tanto, proporcionar una técnica ventajosa y rentable para el funcionamiento de una turbina eólica.

LA INVENCIÓN

La presente invención proporciona un procedimiento para el funcionamiento de una turbina eólica. La turbina eólica comprende un rotor con una serie de palas de la turbina eólica, en las que el eje de giro del rotor está inclinado con relación a la dirección del viento incidente. El procedimiento comprende las etapas siguientes:

- determinar el ángulo azimutal de las palas y

- ajusta el ángulo de paso de las palas según el ángulo azimutal para asegurar un ángulo de ataque sustancialmente constante durante por lo menos un giro completo del rotor.

El plano del rotor de casi todas las turbinas eólicas modernas está inclinado ligeramente para, entre otras cosas, asegurar que las palas no choquen con la torre. Pero esta inclinación tiene el efecto de que cuando las palas se desplazan hacia abajo también se desplazan ligeramente hacia delante en el viento incidente y cuando se desplazan hacia arriba se desplazan ligeramente fuera del viento incidente. Esto puede conllevar que el ángulo de ataque de las palas varíe dependiendo de la posición azimutal de las palas. El ángulo de ataque de las palas tiene una gran influencia en la generación de ruido de las palas y asegurando un ángulo de ataque sustancialmente constante durante por lo menos un giro completo del rotor inclinado se obtiene un nivel más constante de emisión de ruido.

Un nivel más constante de emisión de ruido es ventajoso, entre otras razones, en el sentido de que, de ese modo, es posible reducir el tamaño del margen de seguridad y reducir, por lo tanto, la emisión de ruido a partir de la turbina eólica o incrementar la salida global de la turbina eólica.

Cabe destacar que esto no limita el hecho de que las palas funcionen a un ángulo de ataque constante en todo momento. Por ejemplo, a través de una estrategia de control del paso colectivo a más largo plazo los ángulos de paso de las palas se pueden ajustar con relación a la velocidad del viento, la salida de energía o bien otros y el presente procedimiento, por lo tanto, únicamente intenta asegurar un ángulo de ataque sustancialmente constante durante por lo menos un giro completo, esto es compensar los efectos del rotor inclinado.

También debe destacarse que la expresión "el eje de giro del rotor está inclinado con relación a la dirección del viento incidente" se refiere a que el eje de giro del rotor no es paralelo a la dirección del viento incidente, es decir, el plano del rotor, el cual es el plano en el que giran las palas del rotor, está colocado de modo que el ángulo del viento incidente no es perpendicular al dicho plano del rotor.

En un aspecto de la invención, se asegura que dicho ángulo de ataque sea constante para reducir la emisión de ruidos de dicho rotor.

A menudo, las turbinas eólicas modernas funcionan cerca de los límites de sus capacidades para hacer máxima la salida global de la turbina. Pero para hacer eso hay que asegurar que la propagación del ruido de las turbinas eólicas se mantiene a un nivel aceptable. Por lo tanto, resulta ventajoso reducir la emisión de ruido asegurando un ángulo de ataque sustancialmente constante.

En un aspecto de la invención, se asegura que dicho ángulo de ataque sea constante para mantener la misión de ruido por debajo de un nivel previamente definido.

De este modo, se consigue una forma de realización ventajosa de la invención.

En un aspecto de la invención, se asegura que dicho ángulo de ataque sea constante para mejorar la relación de la emisión de ruido/salida de las turbinas eólicas.

En algunas circunstancias, la emisión de ruido de la turbina eólica es un factor principal en la limitación de la salida global de energía de la turbina eólica y por lo tanto, resulta ventajoso mejorar la relación de la emisión de ruido/salida de las turbinas eólicas.

En un aspecto de la invención, el ángulo de paso de dichas palas se ajusta de modo que el borde de salida se desplace en la dirección del viento incidente y el borde de ataque se desplace en la dirección opuesta por lo menos un cierto punto cuando dicho ángulo azimutal de las palas está comprendido entre 0° y 180°, es decir, cuando las palas se desplazan hacia abajo.

Desplazando el borde de salida dentro del viento incidente cuando las palas se desplazan hacia abajo la posición de las palas con relación al viento incidente se hace menos agresiva en el sentido de que el ángulo de ataque de las palas se reduce en una pala de una turbina eólica moderna. Esto resulta ventajoso en el sentido de que la emisión de ruido por este medio se puede reducir sustancialmente sin cambiar la salida.

En un aspecto de la invención, el ángulo de paso de dichas palas se ajusta, de modo que el borde de ataque se desplace en la dirección del viento incidente y el borde de salida se desplace en la dirección opuesta por lo menos un cierto punto cuando dicho ángulo azimutal de las palas está comprendido entre 180° y 360°, es decir, cuando las palas se desplazan hacia arriba.

Desplazando el borde de ataque dentro del viento incidente cuando las palas se desplazan hacia arriba, la posición de las palas con relación al viento incidente se hace más agresiva en el sentido de que el ángulo de ataque de las palas se aumenta en una pala... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el funcionamiento de una turbina eólica (1) que comprende un rotor (4) con una serie de palas de la turbina eólica (5), en el que dicho eje de giro (7) de dicho rotor está inclinado con relación a la dirección del viento incidente (13), comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes:

- determinar el ángulo azimutal (A) de las palas (5) y

- ajustar el ángulo de paso de dichas palas (5) según dicho ángulo (A) azimutal para asegurar un ángulo de ataque (AoA) sustancialmente constante durante por lo menos un giro completo de dicho rotor (4).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el ángulo de paso de dichas palas (5) se ajusta, de tal modo que el borde de salida (26) se desplace en la dirección del viento incidente (13) y el borde de ataque (25) se desplace en la dirección opuesta por lo menos hasta un cierto punto cuando dicho ángulo azimutal (A) de dichas palas (5) está comprendido entre 0° y 180°, es decir, cuando las palas

(5) se desplazan hacia abajo.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que el ángulo de paso de dichas palas (5) se ajusta, de tal modo que el borde de ataque (25) se desplace en la dirección del viento incidente (13) y el borde de salida (26) se desplace en la dirección opuesta por lo menos hasta un cierto punto cuando dicho ángulo azimutal (A) de dichas palas (5) está comprendido entre 180° y 360°, es decir, cuando las palas (5) se desplazan hacia arriba.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho ángulo de paso de dichas palas (5) se ajusta además según la velocidad actual (23) del viento incidente (13).

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho ángulo de paso de dichas palas (5) se ajusta además según la velocidad de giro actual de dicho rotor (4).

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho ángulo de paso se ajusta además cuando dicho ángulo azimutal (A) está comprendido entre 10° y 170° y entre 190° y 350°, preferentemente entre 30° y 150° y entre 210° y 330° y más preferentemente entre 60° y 120° y entre 240° y 300°.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho ángulo de paso de dichas palas (5) se puede ajustar individualmente.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho eje de giro del rotor (7) está inclinado de tal modo que la parte inferior del plano del rotor (24) se desplace en la dirección del viento incidente (13) y la parte superior del plano del rotor (24) se desplace en la dirección alejándose del viento incidente (13).

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho rotor (4) es cónico en el sentido de que una o más de dichas palas (5) forma total o parcialmente un ángulo hacia delante en la dirección del viento incidente (13) tal como entre 1° y 7° hacia delante con relación al plano del rotor (24).

10. Turbina eólica (1) que comprende unos medios de control para realizar un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

11. Turbina eólica (1) según la reivindicación 10, en la que dicha turbina eólica (1) comprende medios para el ajuste del ángulo de paso de las palas (5) individualmente.

12. Turbina eólica (1) según la reivindicación 10 u 11, en la que dicha turbina eólica (1) es una turbina eólica de paso de velocidad variable (1).

13. Utilización de un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 para reducir la emisión de ruido desde una turbina eólica (1).