Amortiguador de oscilaciones de una instalación de energía eólica.

Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica (1) fundada en un fondoacuático (14),

en el que la instalación de energía eólica (1) comprende una estructura de soporte (2, 13) y un rotor(4, 5) dispuesto en la estructura de soporte (2, 13), y en el que el rotor (4, 5) presenta una pala de rotor (5), y parareducir las oscilaciones de la estructura de soporte (2, 13) causadas por acciones mecánicas sobre la estructura desoporte (2, 13), la instalación de energía eólica (1) se hace funcionar en régimen de barrena, siendo inducidas lasacciones mecánicas sobre la estructura de soporte (2, 13) por olas de agua (11).

Amortiguador de oscilaciones de una instalación de energía eólica La invención se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica, especialmente una instalación de energía eólica fundada en un fondo acuático, por ejemplo una instalación de energía eólica offshore, en el que la instalación de energía eólica comprende una estructura de soporte y un rotor dispuesto en la estructura de soporte, y en el que el rotor presenta una pala de rotor. Además, la invención se refiere a una instalación de energía eólica, especialmente a una instalación de energía eólica fundada en un fondo acuático,

por ejemplo una instalación de energía eólica offshore, con una estructura de soporte y con un rotor que comprende una pala de rotor.

Por el documento DE102004024564B4 se conocen un procedimiento para el control y la regulación de una instalación de energía eólica, así como una instalación de energía eólica correspondiente, en la que están previstas 15 una sala de máquinas ajustable en un ángulo de acimut así como al menos una pala de rotor ajustable alrededor de su eje longitudinal y una alimentación eléctrica, y la instalación de energía eólica se hace funcionar en un régimen de barrena, y en función de una velocidad de viento y de la dirección del viento se ajusta una posición de ángulo de acimut para la sala de máquinas y uno o varios ángulos de ajuste para la al menos una pala de rotor cuando una velocidad de viento medida sobrepasa un valor de velocidad predeterminado, y un accionamiento de acimut se acciona para ajustar la posición de ángulo de acimut de la sala de máquinas y se ajusta correspondiente al menos un accionamiento de paso alimentado por la alimentación eléctrica (accionamiento del ángulo de pala de rotor) que ajusta la al menos una pala de rotor al ángulo de ajuste determinado por la unidad de control, y la al menos una pala de rotor rota en la posición ajustada con un número de revoluciones de un intervalo de números de revoluciones predeterminado.

El documento DE19860215C1 da a conocer un procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica offshore provista de un dispositivo para intervenir en las cargas de viento que actúan sobre el rotor, con los pasos del registro de la intensidad de viento que actúa sobre las palas de rotor, el registro de la altura de olas que se mueven hacia la instalación de energía eólica, el cálculo de la carga total que resulta por la carga del viento y la carga de las olas y que debe ser recibida por el fundamento, y la intervención en el rotor reduciendo la carga cuando la carga total esperada durante el impacto de la ola en la torre excede una carga límite.

El documento DE10141098A1 da a conocer una instalación de energía eólica con un rotor rotatorio alrededor de un eje de rotor que presenta al menos una pala de rotor que se extiende transversalmente con respecto al eje de rotor, 35 con un dispositivo de ajuste para ajustar la al menos una pala de rotor, pudiendo modificarse mediante el ajuste el par de giro con respecto al eje de rotor bajo carga de viento, y con una disposición de estabilización con la que el rotor puede estabilizarse en al menos una posición de giro predefinida, presentando la disposición de estabilización un dispositivo de acoplamiento acoplable al dispositivo de ajuste, con el que en caso de la desviación de la posición de giro predefinida se puede realizar un ajuste de la al menos una pala de rotor para producir un par de giro que contrarreste dicha desviación.

Especialmente en instalaciones de energía eólica offshore, la solicitante ha detectado que durante la parada de la instalación de energía eólica existe el peligro de que las olas que actúan sobre el fundamento de la instalación de energía eólica pueden excitar el sistema total en la primera o la segunda frecuencia propia de flexión pudiendo 45 producirse oscilaciones no deseadas que pueden causar daños o un envejecimiento anticipado de la instalación de energía eólica.

La presente invención tiene el objetivo de reducir o evitar oscilaciones no deseadas de la estructura de soporte de una instalación de energía eólica.

Este objetivo se consigue mediante un procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica fundada en un fondo acuático, en el que la instalación de energía eólica comprende una estructura de soporte y un rotor dispuesto en la estructura de soporte, especialmente en una torre, y en el que el rotor presenta una pala de rotor, y para reducir las oscilaciones de la estructura de soporte causadas por acciones mecánicas sobre la 55 estructura de soporte, la instalación de energía eólica se hace funcionar en régimen de barrena, siendo inducidas las acciones mecánicas sobre la estructura de soporte por olas de agua.

Según la invención, se ha detectado que haciendo funcionar la instalación de energía eólica en régimen de barrena se puede aprovechar el efecto de una amortiguación aeorodinámica para reducir las oscilaciones de la estructura de soporte. Para ello, el funcionamiento de la instalación de energía eólica en régimen de barrena, preferentemente ha de realizarse de tal forma que el número de revoluciones en barrena del rotor, preferentemente en ralentí, se ajuste de tal forma que se produzca una amortiguación de oscilaciones suficiente. La amortiguación de las oscilaciones está basada en el movimiento del rotor, provocado por la oscilación de la estructura de soporte, en la masa de aire del tubo de circulación sometida al efecto de inercia, generada por el régimen de barrena. El funcionamiento de la instalación de energía eólica en régimen de barrena incluye especialmente un funcionamiento con un ángulo de pala constante que a la velocidad de viento existente provoca la rotación del rotor, estando incluida una vigilancia activa de parámetros de funcionamiento incluso con un ángulo de pala constante, especialmente el número de revoluciones y/o la velocidad de viento.

El término estructura de soporte incluye en el sentido de la invención especialmente la estructura portante de la instalación de energía eólica, es decir, especialmente la torre y el fundamento que soporta el rotor sobre el fondo marino o, en el caso de fundamentos flotantes, sobre el nivel del mar. En particular, se ha de considerar parte de la estructura de soporte especialmente también el lecho. El lecho es especialmente aquella parte de la estructura de soporte que se extiende desde el fondo marino hasta la superficie del agua o el pie de la torre. El lecho es especialmente -por ejemplo en el caso de un monopilar - la parte de la instalación de energía eólica que está anclada o hundida en el fondo. En el caso de un fundamento plano o un fundamento de gravitación, el lecho es la superficie de apoyo sobre el fondo marino con su flexibilidad.

El procedimiento de funcionamiento de la instalación de energía eólica está destinado preferentemente al uso en instalaciones de energía eólica offshore. Preferentemente, durante la realización del procedimiento, la instalación de energía eólica no emite energía a una red, es decir, se hace funcionar en ralentí. Preferentemente, el procedimiento de funcionamiento se realiza a velocidades de viento inferiores a la velocidad de viento nominal de la instalación de energía eólica y de forma especialmente preferible inferiores a la velocidad de viento de conexión de la instalación de energía eólica. Preferentemente, régimen de barrena de una instalación de energía eólica significa que el rotor rota en ralentí y que el generador preferentemente no alimenta energía a la red. Entonces, el par de giro originado del rotor es muy reducido y sirve sustancialmente para superar las resistencias de fricción del ramal de accionamiento. El régimen de barrena incluye también un funcionamiento por motor del generador en caso de calma, es decir que en este caso la energía para superar la resistencia de aire del rotor se toma de la red.

Preferentemente, la instalación de energía eólica presenta un dispositivo de ajuste de ángulo de pala, ajustándose en función de al menos un parámetro, especialmente de un parámetro del entorno, un ángulo de pala, especialmente predeterminable. Por parámetro se entiende en el marco de la invención especialmente una magnitud física como la velocidad de viento, la velocidad media del viento, el tamaño, la longitud y/o la velocidad de olas, la amplitud de oscilación de la cabeza de la torre, la frecuencia de oscilación de la cabeza de la torre etc. El dispositivo de ajuste del ángulo de pala está dispuesto preferentemente en la raíz de la pala de rotor y ajusta la pala de rotor alrededor del eje longitudinal de... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica (1) fundada en un fondo acuático (14) , en el que la instalación de energía eólica (1) comprende una estructura de soporte (2, 13) y un rotor

(4, 5) dispuesto en la estructura de soporte (2, 13) , y en el que el rotor (4, 5) presenta una pala de rotor (5) , y para reducir las oscilaciones de la estructura de soporte (2, 13) causadas por acciones mecánicas sobre la estructura de soporte (2, 13) , la instalación de energía eólica (1) se hace funcionar en régimen de barrena, siendo inducidas las acciones mecánicas sobre la estructura de soporte (2, 13) por olas de agua (11)

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque durante la realización del procedimiento, la instalación de energía eólica (1) no emite energía a una red.

3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la instalación de energía eólica

(1) presenta un dispositivo de ajuste de pala de rotor (6) , ajustándose en función de al menos un parámetro un 15 ángulo de pala predeterminable.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque el ángulo de pala se ajusta en función del número de revoluciones de barrena y/o de la velocidad de viento y/o de una amplitud de oscilación medida de la estructura de soporte (2, 13) .

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se ajusta un número de revoluciones de barrena predeterminable.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque el número de revoluciones de barrena 25 se ajusta en función de la velocidad de viento y/o del ángulo medio de pala.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el número de revoluciones de barrena, especialmente con velocidades de viento superiores a 3 m/seg., se sitúa entre 10% y 80%, especialmente entre 15% y 60%, del número de revoluciones nominal de la instalación de energía eólica (1) .

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque al menos un parámetro (valor de medición) de la altura de ola, la distancia de ola, la velocidad de ola, la dirección de ola, la aceleración de la cabeza de torre, la amplitud de oscilación de la estructura de soporte (2, 13) , la velocidad media del viento o el número de revoluciones medio en barrena se mide y se compara con un parámetro predeterminable (valor nominal) ,

y en función del resultado de la comparación se controla o se regula el número de revoluciones en barrena o el ángulo de pala o el ángulo de seguimiento del rotor.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el rotor (4, 5) sigue una dirección de viento, dependiendo el seguimiento del viento de la dirección del viento y/o de la relación de las amplitudes de la oscilación longitudinal de la cabeza de torre con respecto a la oscilación transversal de la cabeza de torre.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque se pueden predeterminar un valor límite inferior y/o superior del número de revoluciones límite del rotor (4, 5) , y en caso de un rebase por

defecto del valor límite inferior del número de revoluciones o de un rebase por exceso del valor límite superior del número de revoluciones se realiza una modificación del ángulo de pala de la pala de rotor (5) .

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque en caso de falta de alimentación de energía, la pala de rotor (5) se pone en una posición de bandera. 50

12. Instalación de energía eólica (1) fundada en un fondo acuático (14) con una estructura de soporte (2, 13) y con un rotor (4, 5) que comprende una pala de rotor (5) , en la que está previsto al menos un sensor (7, 8, 9, 17, 19) que mide la amplitud, la aceleración y/o la dirección de una oscilación de la estructura de soporte (2, 13) y/o una aceleración de la estructura de soporte (2, 13) y/o al menos una magnitud física, a saber, la distancia y/o la 55 velocidad de olas de agua que actúen mecánicamente sobre la instalación de energía eólica (1) causando una oscilación u oscilaciones de la estructura de soporte, y en la que está previsto un dispositivo de control o de regulación (16) que en función de al menos uno de estos valores de medición predetermina un ángulo de pala de la pala de rotor (5) o un número de revoluciones en barrena para reducir las oscilaciones de la estructura de soporte (2, 13) producidas por acciones mecánicas sobre la estructura de soporte (2, 13) , siendo inducidas las acciones mecánicas en la estructura de soporte (2, 13) por olas de agua (11) .

13. Instalación de energía eólica (1) según la reivindicación 12, caracterizado porque además está

previsto un dispositivo de ajuste de ángulo de pala (6) que ajusta el ángulo de pala predeterminado por el dispositivo 5 de control o de regulación (16) .

14. Instalación de energía eólica (1) según la reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque está previsto un sensor (17) que mide un número de revoluciones medio de barrena del rotor (4, 5) o porque está previsto un dispositivo de cálculo (18) que determina el número de revoluciones medio de barrena, siendo procesado el número de revoluciones medio de barrena en el dispositivo de control o de regulación (17) para predeterminar el ángulo de pala de la pala de rotor (5) .

15. Instalación de energía eólica (1) según una de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado porque está previsto un sensor (19) que mide una altura de ola, una distancia de ola y/o una velocidad de ola, y el valor de medición o los valores de medición son procesados en el dispositivo de control o de regulación (16) para predeterminar el ángulo de pala de la pala de rotor (5) .

16. Producto de software con medios de código de programa, que está realizado para ejecutar todos los pasos de procedimiento según el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11 en un ordenador (18) y/o 20 en un dispositivo de control o de regulación (16) de una instalación de energía eólica.

17. Producto de software según la reivindicación 16, caracterizado porque el producto de software puede almacenarse en al menos un soporte de datos o medio.

18. Dispositivo de control o de regulación (16) de una instalación de energía eólica, que está concebido para ejecutar un producto de software según la reivindicación 16 ó 17.