Instalación de energía eólica, así como pala de rotor para una instalación de energía eólica.

Instalación de energía eólica, en la que la instalación de energía eólica presenta un rotor que incorpora al menosuna pala de rotor la cual presenta su mayor profundidad de perfil en la zona del buje de la pala de rotor,

en la que larelación de la profundidad de perfil respecto al diámetro del rotor adopta un valor que se sitúa en el rango deaproximadamente 0,04 a 0,1, preferiblemente aproximadamente un valor de 0,055 a 0,7, por ejemplo 0,061.

Instalación de energía eólica, así como pala de rotor para una instalación de energía eólica La invención se refiere a una instalación de energía eólica, así como una pala de rotor para una instalación de energía eólica. Como estado de la técnica a tal efecto se remite en general al libro “Windkraftanlagen”, Erich Hau, 1996. Este libro contiene algunos ejemplos de instalaciones de energía eólica, palas de rotor de instalaciones de energía eólica semejantes, así como secciones transversales de tales palas de rotor del estado de la técnica. En la página 102, figura 5.34 están representados los parámetros de perfil geométricos de perfiles aerodinámicos según NACA. En este caso se puede ver que la pala de rotor se describe por una profundidad de perfil que se corresponde con la longitud de la cuerda, un mayor arqueamiento (o relación de arqueamiento) como elevación máxima de un línea de curvatura media sobre su cuerda, una posición de máximo arqueamiento, así el lugar referido a la profundidad de perfil donde está configurado el mayor arqueamiento dentro de la sección transversal de la pala de rotor, un mayor espesor de perfil como mayor diámetro de un circulo inscrito con el punto central sobre la línea de curvatura media y la posición de máximo espesor, así el lugar referido a la profundidad de perfil donde la sección transversal de la pala de rotor adopta su mayor espesor de perfil. Además, se recurre al radio de nariz, así como a las coordenadas del perfil del lado inferior y superior para la descripción de la sección transversal de la pala de rotor. La nomenclatura conocida del libro de Erich Hau se debe mantener, entre otros, para la descripción posterior de la sección transversal de una pala de rotor para el presente registro.

El documento US 5 474 425 muestra una pala de rotor según el estado de la técnica.

Las palas de rotor se deben optimizar mediante una multiplicidad de aspectos. Por un lado, deben ser silenciosas, por otro lado, también deben proporcionar una potencia dinámica máxima para que la instalación de energía eólica comience a funcionar ya con un viento muy suave y ya se alcance la velocidad de viento nominal con intensidades de viento lo más bajas posibles, es decir, la velocidad con la que también se consigue por primera vez la potencia nominal de la instalación de energía eólica. Si aumenta luego la velocidad del viento entonces, hoy en día en instalaciones de energía eólica reguladas por el ángulo de paso, la pala de rotor se pone cada vez más en el viento de modo que se mantiene posteriormente la potencia nominal, no obstante, disminuye la superficie de ataque de la pala de rotor hacia el viento a fin de proteger toda la instalación de energía eólica o sus partes frente a daños mecánicos. Pero es decisivo que las propiedades aerodinámicas de los perfiles de la pala de rotor de una instalación de energía eólica tengan una gran importancia.

El objetivo de la presente invención es especificar una pala de rotor con una perfil de la pala de rotor o una instalación de energía eólica, los cuales presenten una mejor capacidad productiva que hasta ahora.

El objetivo se resuelve según la invención con una instalación de energía eólica con las características según la reivindicación 1. Ampliaciones ventajosas se describen en las reivindicaciones dependientes.

Las coordenadas concretas de un perfil de la pala de rotor según la invención están indicadas en la tabla 1.

La invención se representa a continuación mediante varios dibujos. Aquí muestran:

Fig. 1 una vista de una instalación de energía eólica desde una perspectiva desde delante,

Fig. 2 una vista de una instalación de energía eólica según la invención desde una perspectiva lateralmente desde detrás,

Fig. 3 la vista de una instalación de energía eólica desde el lado,

Fig. 4 – 8 vistas de una pala de rotor según la invención desde diferentes direcciones,

Fig. 9 una vista ampliada de una instalación de energía eólica según la invención,

Fig. 10 una vista de una pala de rotor según la invención,

Fig. 11-17 y 19 diferentes vistas de una instalación de energía eólica según la invención, y

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

El perfil de la pala de rotor descrito según el presente registro está configurado en especial en la zona de la pala de rotor que conecta con la conexión de la pala de rotor (para la conexión con el buje) . El perfil descrito en el presente registro está configurado preferiblemente en el primer tercio de la pala de rotor, referido a la longitud total de la pala de rotor. La longitud total de una pala de rotor puede situarse en este caso en el rango de 10 m. a 70 m., según que potencia nominal deba tener la instalación de energía eólica. Entonces, por ejemplo, la potencia nominal de una instalación de energía eólica de la empresa Enercon del tipo E-112 (diámetro aproximado 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 por el contrario de 300 kW.

Es especialmente característico para el perfil de la pala de rotor según la invención que el mayor espesor de perfil quede aproximadamente del 25% al 40%, preferentemente del 32% al 36% de la longitud de la cuerda de la pala de rotor. En la fig. 18 el mayor espesor de perfil es aproximadamente del 34, 6% de la longitud de la cuerda de la pala de rotor. En la fig. 18 está inscrita una cuerda 1 que discurre del centro 2 del borde posterior de la pala de rotor 3 hasta el punto 4 frontal de la nariz de la pala de rotor 5. La posición de máximo espesor, es decir el lugar referido a la longitud de la pala donde está configurado el mayor espesor de perfil, es aproximadamente del 20% al 30% la longitud de la cuerda, preferiblemente del 23% al 28%, en el ejemplo representado del 25, 9%. El mayor espesor se ha determinado perpendicularmente a la cuerda y la posición de máximo está referida a la nariz de pala de rotor.

Además, en la fig. 18 está inscrita una así denominada línea de curvatura media 7. Esta línea de curvatura media se desprende a partir de la mitad del espesor correspondiente de la pala de rotor 8 en un punto. Esta línea de curvatura media no discurre correspondientemente de forma rectilínea, 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 10. La línea de curvatura media corta la cuerda en el borde posterior de la pala de rotor y en la nariz de la pala de rotor.

La posición de máximo arqueamiento en la sección transversal de una pala de rotor según la invención es de aproximadamente el 55% al 70% de la longitud de la cuerda, preferiblemente aproximadamente del 59% al 63%. En el ejemplo representado la posición de máximo arqueamiento es de aproximadamente el 61, 9% de la longitud de la cuerda. El mayor arqueamiento es en este caso aproximadamente del 4% al 8% de la longitud de la cuerda, preferiblemente del 5% al 7% de la longitud de la cuerda. En el ejemplo representado, el arqueamiento es aproximadamente del 5, 87% de la longitud de la cuerda.

Además, es especialmente obvio para el perfil de la pala de rotor según la invención que el lado de presión de la pala de rotor “corta” dos veces la cuerda, que entonces en esta zona el lado de presión del perfil está configurado de forma cóncava, mientras que en la zona del perfil frontal, el lado de presión está configurado de forma convexa. En la zona donde el lado de presión está configurado de forma convexa, éste está delimitado de forma casi rectilínea en la zona opuesta correspondiente en el lado de aspiración.

De todas formas se puede haber conocido configurar el lado de presión con una curvatura cóncava o proveer el lado de aspiración con una limitación rectilínea. Pero en especial la combinación de las dos medidas tiene una gran importancia para el perfil de una pala de rotor según la invención y es característico del perfil de la pala de rotor según la invención.

También el borde posterior de la pala de rotor del perfil representado es ostensiblemente grueso. No obstante, esto no es problemático referido a la producción de ruido en el borde posterior de la pala de rotor, ya que el perfil representado se sitúa en el tercio interior del círculo de rotor y allí la velocidad de la banda no es demasiado elevada.

Las coordenadas x-y del perfil representado en la figura están reproducidas en la tabla 1, y por consiguiente se describe exactamente el perfil de la pala de rotor según la invención.

1. Instalación de energía eólica, en la que la instalación de energía eólica presenta un rotor que incorpora al menos una pala de rotor la cual presenta su mayor profundidad de perfil en la zona del buje de la pala de rotor, en la que la relación de la profundidad de perfil respecto al diámetro del rotor adopta un valor que se sitúa en el rango de aproximadamente 0, 04 a 0, 1, preferiblemente aproximadamente un valor de 0, 055 a 0, 7, por ejemplo 0, 061.

2. Instalación de energía eólica según la reivindicación 1, con un cuarto de máquinas que recibe un generador y un rotor conectado con el generador, en la que el rotor contiene al menos dos palas de rotor, en la que el rotor presenta un buje que esté provisto de un carenaje, morro de rotor, en la que la relación de la profundidad de perfil de una pala de rotor respecto al diámetro del morro de rotor presenta un valor que es mayor de 0, 4 y se sitúa preferiblemente en un rango de valores entre 0, 5 y 1.

3. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, con un rotor que presenta preferiblemente más de una pala de rotor, en la que la pala de rotor presenta forma trapezoidal más o menos aproximada a la forma óptima aerodinámica, y la pala de rotor presenta su mayor anchura en la zona de raíz de la pala de rotor y el borde de la raíz de la pala de rotor dirigido hacia la góndola de la instalación de energía eólica está configurado de modo que el desarrollo del borde está adaptado esencialmente al contorno exterior de la góndola en la dirección longitudinal.

4. Instalación de energía eólica según la reivindicación 3, caracterizada porque el borde inferior de la pala de rotor dirigido hacia la góndola, en la zona de raíz, se sitúa casi en paralelo al contorno exterior de la góndola durante la rotación de la pala de rotor a la posición de bandera.

5. Instalación de energía eólica según la reivindicación 4, caracterizada porque la distancia entre el borde inferior de la pala de rotor dirigido hacia la góndola y el contorno exterior de la góndola en la posición de bandera es menor de 50 cm, preferentemente menor de 20 cm.

6. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la pala de rotor está inclinada en la zona de raíz fuera del plano de pala principal.

7. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la pala de rotor está configurada en dos partes en la zona de raíz, estando configurada una línea separadora orientada en la dirección longitudinal de la pala de rotor, porque las dos partes de la pala de rotor se ensamblan poco antes de la instalación de la pala de rotor en la instalación de energía eólica, y porque las partes de la pala de rotor están separadas durante el transporte de la pala de rotor.

8. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, 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 de la longitud del lado de aspiración respecto a la longitud del lado de presión menor que un valor de 1, 2, siendo preferiblemente menor de 1, 1 y situándose en particular en un rango de valor entre 1 y 1, 03.

9. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, con una pala de rotor, en la que la pala de rotor presenta una posición de máximo espesor aproximadamente en el rango del 15% al 40%, preferiblemente en el rango aproximadamente del 23% al 28%, y en la que el mayor espesor de perfil es aproximadamente del 20% al 45%, preferiblemente aproximadamente del 32% al 36%, en la que la sección transversal de la pala de rotor se describe por una línea de curvatura media, cuyo mayor arqueamiento se sitúa en un rango del 50% al 70%, preferiblemente aproximadamente en el rango del 60% al 65%, y en la que la mayor curvatura mide aproximadamente del 3% al 10%, preferiblemente aproximadamente del 4% al 7%.

10. Instalación de energía eólica según la reivindicación 9, caracterizada porque esta sección transversal está configurada preferiblemente en el tercio inferior de la pala de rotor que se conecta con la conexión de la pala de rotor.

11. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones preferentes, 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 configurada una sección casi rectilínea.

12. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, con al menos una pala de rotor que está montada en el buje de rotor, así como un carenaje del buje, caracterizada porque en el lado exterior del carenaje del buje está configurada una parte de la al menos una pala de rotor, que está conectada de forma fija con el carenaje del buje, pero no es componente integral de la pala de rotor de la instalación de energía eólica.

13. Instalación de energía eólica 12, caracterizada porque el perfil de la parte de la pala de rotor, que está configurado en el carenaje del buje, se corresponde esencialmente con el perfil de la pala de rotor en la zona próxima al buje.

14. Instalación de energía eólica según la reivindicación 13, caracterizada porque la parte de la pala de rotor, que está realizada en el carenaje del buje, está fijada y está orientada esencialmente de modo que, en caso de una posición de la pala de rotor correspondiente a una velocidad de viento nominal por debajo de la velocidad de viento nominal, se sitúa directamente por debajo de la zona próxima al buje de la pala de rotor de la instalación de energía eólica.