Reducción de la carga motriz en una instalación de energía eólica.

Instalación de energía eólica (10) con un rotor (11) y al menos una pala de rotor (12,

12') ajustable angularmente y un motor eléctrico (13, 14), en particular un motor asíncrono, para el movimiento de una parte móvil (12, 15) de la instalación de energía eólica (10), en la que la instalación de energía eólica (10) presenta además un dispositivo de regulación (16, 17), caracterizada porque está previsto un dispositivo de medición (18) para la determinación de la carga del motor eléctrico (13, 14), reduciendo el dispositivo de regulación (16, 17) la carga del motor (13, 14) al sobrepasarse un primer límite de carga predeterminable del motor eléctrico (13, 14) mediante reducción de la velocidad de rotación del rotor (11), mediante modificación del ángulo de pala de la al menos una pala de rotor (12, 12') y/o mediante reducción de la potencia de la instalación de energía eólica (10), regulándose la carga del motor eléctrico (13, 14) a un valor por debajo del primer límite de carga predeterminable, siendo el dispositivo de medición (18) un dispositivo de medición de velocidad de rotación del motor eléctrico (13, 14), un dispositivo de medición de corriente para la corriente que fluye en el o los motores eléctricos (13, 14) y/o un dispositivo de medición de par de fuerzas para la medición del par que actúa sobre el motor eléctrico (13, 14) o que el motor eléctrico (13, 14) ejerce sobre la parte móvil (12, 15), siendo el primer límite de carga predeterminable una curva característica de valores de carga que se sitúa por debajo de la curva característica de disparo de un interruptor de protección de motor (21) del motor eléctrico (13, 14).

Reducción de la carga motriz en una instalación de energía eólica.

La invención se refiere a una instalación de energía eólica con un rotor y al menos una pala de rotor ajustable angularmente y un motor eléctrico, en particular un motor asincrono, para el movimiento de una parte móvil de la instalación de energía eólica, presentando la instalación de energía eólica además un dispositivo de regulación. La parte móvil puede ser típicamente una sala de máquinas que se debe orientar hacia el viento en su ángulo azimutal, o una pala de rotor que se debe regular con miras a su ángulo de pala, que también se designa como ángulo de 10 paso. La invención se refiere además a un procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica con un rotor y al menos una pala de rotor ajustable angularmente, un motor eléctrico, en particular un motor asincrono, y con un dispositivo de regulación.

Se conoce en sí un seguimiento motorizado de la dirección del viento de la sala de máquina para una instalación de 15 energía eólica. Así, por ejemplo, en el libro de texto de Erich Hau, Windkraftanlagen [Instalaciones eólica], 4a edición, Springer-Verlag, páginas 346 y siguientes, un sistema de seguimiento de la dirección del viento también se denomina como sistema de ajuste azimutal. Este sistema sirve para orientar automáticamente el rotor y la sala de máquinas según la dirección del viento. Se trata de un grupo constructivo autónomo en la instalación de energía eólica que, visto desde el punto de vista constructivo, forma la transición de la sala de máquinas a la parte superior 20 de la torre. El dispositivo de ajuste gira en este caso la sala de máquinas con el rotor esencialmente alrededor del eje longitudinal de la torre, es decir, en el ángulo azimutal. Para ello está previsto un actuador en forma de un motor eléctrico, que con frecuencia está configurado como motor asincrono, y además una transmisión así como un freno.

Durante el funcionamiento de una instalación de energía eólica pueden aparecer en particular fuerzas muy elevadas 25 y por consiguiente pares de fuerzas muy elevados, así denominados momentos de guiñada, en el caso de vientos turbulentos en función del ángulo de guiñada del rotor. Estos pares de fuerzas muy elevados pueden aparecer tanto durante un movimiento de seguimiento de la sala de máquinas, como también durante la parada de la sala de máquinas. En este caso en el movimiento de seguimiento de la sala de máquina puede conducir en los motores de accionamiento a picos de potencia, que disminuyen la vida útil de los motores y de la transmisión unida con los 30 motores y además conducen a que se dispare un interruptor de protección de motor, lo que conduce automáticamente a la inmovilización de la instalación de energía eólica, dado que el interruptor de protección de motor es por regla general un componente de la cadena de seguridad de la instalación de energía eólica. La reactivación del motor en la instalación de energía eólica requiere luego relativamente mucho tiempo y conduce a caídas relativamente elevadas de la generación de corriente de la instalación de energía eólica.

También pueden aparecer problemas correspondientes en los motores de accionamiento del ajuste angular de las palas de rotor. En el caso de vientos correspondientemente turbulentos aquí también pueden aparecer estados en los que se dispara el interruptor de protección de motor, de modo que ya no es posible un ajuste posterior de la pala de rotor, lo que también puede conducir a situaciones peligrosas o a la inmovilización de la instalación de energía 40 eólica. Por este motivo se usan motores eléctricos dimensionados habitualmente relativamente grandes para el ajuste del ángulo de pala de las palas de rotor o varios motores sirven simultáneamente o en paralelo para realizar el ajuste de la pala de rotor y también el ajuste del ángulo azimutal de la sala de máquinas.

El documento EP 1 362 183 B1 da a conocer un seguimiento azimutal de una instalación eólica, en el que un control 45 del ajuste de pala de rotor se realiza en función de una desviación entre la dirección del viento determinada y la posición azimutal detectada y en función del desvío de una torre de la instalación de energía eólica de la vertical en el caso de una instalación de energía eólica flotante. En este caso se usa un desequilibrio de fuerzas entre distintas palas de rotor, de modo que no se debe encender un accionamiento azimutal en forma de un motor eléctrico o sólo con baja potencia, a fin de obtener un movimiento azimutal.

Por el documento EP 1 882 852 A1 se conoce una instalación de energía eólica con una sala de máquinas y un rotor y con al menos una pala de rotor ajustable alrededor de su eje longitudinal, estando previsto un dispositivo de ajuste a través del que se puede ajustar de forma motorizada una orientación azimutal de la sala de máquinas o una orientación de paso de la al menos una pala de rotor, presentando el dispositivo de ajuste al menos un motor y 55 estando previsto un control para el motor, el cual limita el par que aparece en el motor a un valor máximo predeterminado. En este caso se usa un motor más fuerte que tiene como consecuencia un momento de vuelco más elevado, que sobrecargaría la transmisión usada sin limitación del par de fuerzas. Por encima de un par de retención máximo se permite un deslizamiento del freno eléctrico que se utiliza como freno de accionamiento. En el diseño de la transmisión a un par máximo ya se permite un deslizamiento del freno eléctrico en el caso de valores bajos de par

de fuerzas. El par del motor se limita mediante la excitación con distintas frecuencias.

En el documento DE 103 07 929 A1 se da a conocer una disposición para el giro de una góndola con máquinas, en particular para una instalación eólica, que presenta un alojamiento de góndola para el alojamiento giratorio de la 5 góndola con máquinas sobre una torre y al menos un accionamiento para el giro de la góndola con máquinas respecto a la torre, estando dispuesto el accionamiento con una fijación en la góndola con máquinas o en la torre. La fijación del accionamiento presenta al menos una superficie de fricción para el bloqueo del accionamiento, de modo que a partir de una carga mecánica predeterminada se puede mover el accionamiento en la fijación. De este modo se evita una sobresolicitación del accionamiento. Además, está previsto un sistema sensor que registra un 10 movimiento del accionamiento de la fijación y para este caso envía una señal al control de la instalación y/o a una central de supervisión.

Por el documento EP 2 037 119 A1 (entre literatura) se conoce un control para un accionamiento azimutal de una instalación de energía eólica, con el que se reduce la carga del sistema azimutal.

El documento EP 0 995 904 A2 da a conocer una instalación eólica con un rotor que presenta al menos dos palas con ángulos de ataque ajustables y un captador que proporciona una magnitud a medir que constituye una medida para la carga actual de un elemento de la estructura de la instalación, modificándose el ángulo de ataque en función de la magnitud a medir que representa una aceleración o deformación del elemento constructivo, la cual se detecta a 20 través de un captador correspondiente y constituye una medida para una fuerza o un par, estando previsto el captador en una pala de rotor y/o pudiéndose ajustar individualmente las palas de rotor.

El objetivo de la presente invención es especificar una instalación de energía eólica y un procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica, mediante los que sea posible un funcionamiento seguro, 25 debiéndose usar preferentemente motores eléctricos dimensionados lo más pequeños posibles para el movimiento de partes móviles de la instalación de energía eólica.

Este objetivo se resuelve mediante el objeto de las reivindicaciones 1 y 9. Según la invención está prevista una instalación de energía eólica con un rotor y al menos una pala de rotor ajustable angularmente y un motor eléctrico, 30 en particular un motor asincrono, para el movimiento de una parte móvil de la instalación de energía eólica, presentando la instalación de energía eólica además un dispositivo de regulación, estando previsto un dispositivo de medición para la determinación de la carga del motor eléctrico, reduciendo el dispositivo de regulación la carga del motor al sobrepasarse un primer límite de carga predeterminadle del motor eléctrico mediante reducción de la velocidad de rotación del rotor, mediante modificación del ángulo de pala de la al menos una pala de rotor y/o 35 mediante reducción de la potencia... [Seguir leyendo]

1. Instalación de energía eólica (10) con un rotor (11) y al menos una pala de rotor (12, 12) ajustable angularmente y un motor eléctrico (13, 14), en particular un motor asincrono, para el movimiento de una parte móvil

(12, 15) de la instalación de energía eólica (10), en la que la instalación de energía eólica (10) presenta además un dispositivo de regulación (16, 17), caracterizada porque está previsto un dispositivo de medición (18) para la determinación de la carga del motor eléctrico (13, 14), reduciendo el dispositivo de regulación (16, 17) la carga del motor (13, 14) al sobrepasarse un primer límite de carga predeterminable del motor eléctrico (13, 14) mediante reducción de la velocidad de rotación del rotor (11), mediante modificación del ángulo de pala de la al menos una 10 pala de rotor (12, 12) y/o mediante reducción de la potencia de la instalación de energía eólica (10), regulándose la carga del motor eléctrico (13, 14) a un valor por debajo del primer límite de carga predeterminable, siendo el dispositivo de medición (18) un dispositivo de medición de velocidad de rotación del motor eléctrico (13, 14), un dispositivo de medición de corriente para la corriente que fluye en el o los motores eléctricos (13, 14) y/o un dispositivo de medición de par de fuerzas para la medición del par que actúa sobre el motor eléctrico (13, 14) o que 15 el motor eléctrico (13, 14) ejerce sobre la parte móvil (12, 15), siendo el primer límite de carga predeterminable una curva característica de valores de carga que se sitúa por debajo de la curva característica de disparo de un interruptor de protección de motor (21) del motor eléctrico (13, 14).

2. Instalación de energía eólica (10) según la reivindicación 1, caracterizada porque la parte móvil (12, 20 15) es una sala de máquina (15) de la instalación de energía eólica (10), que está dispuesta sobre una torre (19) y

cuyo ángulo azimutal se puede modificar mediante el motor eléctrico (13) y/o porque la parte móvil (12, 15) es la al menos una pala de rotor (12) ajustable angularmente y el movimiento que se provoca mediante el motor eléctrico (14) es un ajuste angular del ángulo de pala, efectuándose en particular para la reducción de la carga del motor eléctrico (13, 14) una modificación de ángulo de pala, en particular periódica, de la al menos una pala de rotor (12) 25 y/o de otra pala de rotor (12), la cual provoca una fuerza sobre la parte móvil (12, 15) en una dirección de movimiento predeterminable, provocándose en particular la reducción de la potencia de la instalación de energía eólica (10) mediante disminución de un par de un generador (20).

3. Instalación de energía eólica (10) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque al alcanzarse el 30 primer límite de carga o un segundo límite de carga que se sitúa en particular por encima del primer límite de carga,

se interrumpe el movimiento de la parte móvil (12, 15) mediante el motor (13, 14) durante un tiempo predeterminable, estando previsto en particular un dispositivo (22) para la reactivación, en particular automática, del motor eléctrico (13, 14) a fin de poner en funcionamiento de nuevo el motor (13, 14) después del disparo del interruptor de protección de motor (21).

4. Instalación de energía eólica (10) con un rotor (11) y al menos una pala de rotor (12, 12) ajustable angularmente y al menos un motor eléctrico (13, 14), que está previsto para el seguimiento de una góndola sobre una torre de la instalación de energía eólica (10), según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque una corriente que fluye en al menos un motor eléctrico (13, 14) está prevista como señal de entrada para un

regulador que está previsto para el ajuste, en particular cíclico, de un ángulo de la al menos una pala de rotor (12, 12) ajustable angularmente.

5. Instalación de energía eólica (10) según la reivindicación 4, caracterizada porque la corriente es la suma de las corrientes que fluyen en varios motores eléctricos (13, 14) que sirven para el seguimiento de la góndola.

6. Sistema de suministro de energía con al menos una instalación de energía eólica (10) según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque en la instalación de energía eólica (10) está previsto un dispositivo de desconexión de seguridad (43) en el que está integrado un interruptor de protección de motor (21) del motor eléctrico (13, 14), emitiendo el dispositivo de desconexión de seguridad (43) una señal para la desconexión de la

instalación de energía eólica (10) en caso de disparo del interruptor de protección de motor (21) y liberándose o estando liberada de nuevo para el funcionamiento la instalación de energía eólica (10) mediante un dispositivo de mando (42) separado espacialmente de la instalación de energía eólica (10).

7. Sistema de suministro de energía con al menos una instalación de energía eólica (10) según una de 55 las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque un interruptor de protección de motor (21) del motor eléctrico (13,

14) está dispuesto fuera de un dispositivo de desconexión de seguridad (43) de la instalación de energía eólica (10), generando en particular un disparo del interruptor de protección de motor (21) una señal que se le envía a un dispositivo de regulación (16,17).

8. Sistema de suministro de energía según una de las reivindicaciones 6 ó 7, caracterizado porque el motor eléctrico (13, 14) se pone automáticamente en funcionamiento de nuevo después del transcurso de un tiempo predeterminadle o al quedarse por debajo de una temperatura predeterminadle, mediante el dispositivo de regulación (16, 17) o de forma remota mediante el dispositivo de mando (42) separado de la instalación de energía

eólica (10).

9. Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica (10) con un rotor (11) y al menos una pala de rotor (12, 12) ajustable angularmente y un motor eléctrico (13, 14), en particular un motor asincrono, y con un dispositivo de regulación (16, 17) con las siguientes etapas del procedimiento:

- movimiento de una parte móvil (12,15) de la instalación de energía eólica (10) con el motor eléctrico (13, 14),

- medición de la carga del motor eléctrico (13, 14)

y

- reducción de la carga del motor eléctrico (13, 14) cuando se ha sobrepasado un primer límite de carga predeterminadle, efectuándose la reducción de la carga mediante una reducción de la velocidad de rotación del rotor (11), mediante una modificación del ángulo de pala de la al menos una pala de rotor (12) ajustable angularmente y/o

mediante una reducción de la potencia de la instalación de energía eólica (10), regulándose la carga del motor eléctrico (13, 14) a un valor por debajo del primer límite de carga predeterminable, determinándose la carga mediante una medición de la velocidad de rotación del motor eléctrico (13, 14), de la corriente que fluye en el o los motores eléctricos (13, 14), y/o del parque actúa sobre el motor eléctrico (13, 14) o que ejerce el motor eléctrico (13, 14) sobre la parte móvil (12, 15), siendo el primer límite de carga predeterminable una curva característica de valores 25 de carga que se sitúa por debajo de la curva característica de disparo de un interruptor de protección de motor (21) del motor eléctrico (13, 14).

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque antes de la reducción de la carga del motor eléctrico (13, 14), el motor eléctrico (13, 14) se para durante un tiempo predeterminable al sobrepasarse un

tercer límite de carga predeterminable, realizándose subsecuentemente las etapas del movimiento de la parte móvil (12, 15) con el motor eléctrico, la medición de la carga del motor eléctrico (13, 14) y la reducción de la carga del motor eléctrico (13, 14) cuando se ha sobrepasado el primer límite de carga predeterminable, regulándose en particular la carga del motor eléctrico (13, 14) a un valor por debajo del primer límite de carga predeterminable.

11. Procedimiento según la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque la parte móvil (12, 15) es una

sala de máquina (15) de la instalación de energía eólica (10), que está dispuesta sobre una torre (19) y cuyo ángulo azimutal se modifica mediante el motor eléctrico (13), y/o porque la parte móvil (12, 15) es la al menos una pala de rotor (12, 12) ajustable angularmente y porque el motor eléctrico (14) ajusta el ángulo de pala, efectuándose en particular para la reducción de la carga del motor eléctrico (13, 14) una modificación de ángulo de pala, en particular 40 periódica, de la al menos una pala de rotor (12) o de otra pala de rotor (12), la cual genera una fuerza sobre la parte móvil (12, 15) en la dirección del movimiento provocado mediante el motor eléctrico (13, 14).

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque al alcanzarse el primer límite de carga o un segundo límite de carga que se sitúa en particular por encima del primer límite de carga,

se interrumpe el movimiento de la parte móvil (12, 15) mediante el motor (13, 14) durante un tiempo predeterminable, poniéndose en funcionamiento de nuevo para el caso del disparo del interruptor de protección de motor (21) del motor (13, 14), en particular de forma automática, según un criterio predeterminable.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque el motor eléctrico (13, 50 14) presenta un interruptor de protección de motor (21), que está dispuesto fuera de un dispositivo de desconexión

de seguridad (43) de la instalación de energía eólica (10), generándose una señal que se le envía a un dispositivo de regulación (16, 17) en caso de disparo del interruptor de protección de motor (21).

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque el motor eléctrico (13, 14) se pone 55 automáticamente en funcionamiento de nuevo después del transcurso de un tiempo predeterminable o al quedarse

por debajo de una temperatura predeterminable, mediante el dispositivo de regulación (16, 17) o de forma remota mediante el dispositivo de mando (42) separado de la instalación de energía eólica (10).