BR0207190B1

BR0207190B1 - processo para o controle de uma instalação de energia eólica, e, instalação de energia eólica.

Info

Publication number: BR0207190B1
Application number: BRPI0207190-8A
Authority: BR
Inventors: Aloys Wobben
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2002-02-21
Publication date: 2011-09-06
Also published as: PL206325B1; BR0207190A; NZ527296A; WO2002068818A1; DE10109553A1; EP1368566B1; DE10109553B4; AR034579A1; KR20030071864A; MA25935A1; ZA200305855B; CN1255629C; DK1368566T3; ATE348954T1; ES2275857T3; KR100608075B1; CY1106344T1; NO20033814L; US7023105B2; DE50209008D1

Description

"PROCESSO PARA O CONTROLE DE UMA INSTALAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA, E5 INSTALAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA".

A presente invenção se refere a uma instalação de energia eólica com um dispositivo de controle para a condução da operação da instalação de energia eólica e a um processo para o controle de uma instalação de energia eólica com um dispositivo de controle para a condução da operação.

Uma instalação de energia eólica converte uma parte da energia cinética contida no vento em energia elétrica. Para esta finalidade, a instalação de energia eólica apresenta um rotor, o qual extrai a energia cinética do vento e a converte em energia de rotação.

Da DE 198 44 258 Al é conhecida uma instalação de energia eólica bem como um processo para sua operação, em que, na dependência de sensores, na presença da densidade de ar na instalação de energia eólica, a velocidade de desligamento da instalação de energia eólica é ajustada para um nível mais elevado, quando de densidade de ar decrescente. Quando, por conseguinte, com uma densidade de ar normal, a velocidade de desligamento assume seu valor predeterminado, a velocidade de desligamento é elevada quando a densidade de ar diminui.

No dispositivo de controle de uma instalação de energia eólica está armazenada uma linha característica de potência, a qual permite o controle da instalação de energia eólica, a partir do número determinado de rotações do rotor, o qual é dependente da velocidade do vento, para determinar a potência associada do gerador. A partir desta potência de gerador, que a instalação de energia eólica deve fornecer, resulta a potência de excitação requerida e daí, novamente, o momento de gerador. Para produzir este necessário momento de gerador, o rotor tem que fornecer pelo menos este momento de rotação através do ramal de acionamento.

A potência P da instalação de energia eólica corresponde à quantidade de energia que flui através do circuito de rotor da instalação de energia eólica e resulta da área de seção transversal F, a qual corresponde à área de superfície circular do rotor, de acordo com a equação:

<formula>formula see original document page 3</formula>

Resulta daí, com uma dada velocidade de vento v e uma predeterminada área de superfície circular F do rotor, a dependência da quantidade de energia da densidade de ar p. Se a quantidade de energia é demasiadamente pequena, o rotor não pode aplicar este momento e, por conseguinte, o número de rotações do rotor se reduz em conseqüência do momento de gerador demasiadamente elevado.

O objetivo da invenção é de otimizar a operação de uma instalação de energia eólica em tal extensão, que sempre possa ser produzida uma quantidade de energia a máxima possível, portanto uma potência máxima possível.

O objetivo é alcançado, de acordo com a invenção, por meio de um processo com a característica consoante a reivindicação 1 e por meio de uma instalação de energia eólica com a característica da reivindicação 2.

Nas prévias instalações de energia eólica, além de uma linha característica de potência, é predeterminado também o índice de marcha a alta velocidade λ. O índice de marcha a alta velocidade λ corresponde, aqui, ao quociente entre a velocidade periférica da ponta de lâmina de rotor e a velocidade do vento. Como já mencionado, quando a linha característica de potência não é adaptada à correspondente densidade de ar resulta então um desvio do índice de marcha a alta velocidade, o qual é fixado no dispositivo de controle.

Na invenção, o dispositivo de controle leva em consideração a altura do local de construção da instalação de energia eólica e/ou a altura da instalação de energia eólica, portanto a densidade de ar que prevalece no local da instalação de energia eólica. A invenção tem como base o conhecimento de que, com crescente altura, a densidade do ar se torna menor. A escala de referência é sempre o zero normal (ZN) do nível do mar. Quanto mais alto for o local de construção da instalação de energia eólica acima de ZN, tanto menor é a densidade de ar, e, correspondentemente, tanto menor é a energia contida no vento.

Na solução de acordo com a invenção é particularmente vantajoso o fato de que, por levar em consideração a altura do local de construção da instalação de energia eólica acima de ZN5 esta menor densidade de ar é levada em consideração na linha característica de potência. Desta maneira, a potência associada a um número de rotações de rotor e, com isto, a um determinado índice de marcha a alta velocidade λ, a ser produzida pela instalação de energia eólica, pode ser correspondentemente adaptada, portanto pode ser reduzida, de modo que o momento de gerador, em conseqüência da potência de excitação que é introduzida pelo dispositivo de controle, não excede o momento de rotação fornecido através do rotor. Desta maneira, o grau de eficiência estabelecido através da linha característica de potência é mantido e a energia máxima pode ser extraída do vento.

Em uma forma de realização particularmente preferida da invenção, a altura do local de construção da instalação de energia eólica e/ou a altura da instalação de energia eólica podem ser adaptadas, isto é, que pode ser previsto um controle independente do local, ao qual podem ser comunicados os correspondentes parâmetros através de meios de ajuste apropriados, tais como chaves, parâmetros de configuração, etc.

Em um desenvolvimento preferido da invenção, a instalação de energia eólica é equipada com um dispositivo de medição para a detecção da densidade de ar e, particularmente preferivelmente, com um dispositivo de medição para a detecção da pressão do ar e da temperatura. A densidade do ar pode ser determinada a partir destes dois dados. Desta maneira, se pode prescindir de um ajuste dos parâmetros, pois o dispositivo de controle determina estes parâmetros automaticamente a partir dos dados obtidos pelo dispositivo de medição.

Em uma forma de realização preferida, o dispositivo de controle abrange pelo menos um microprocessador, de modo que o controle da instalação de energia eólica pode ser realizada na base de um software de controle.

Além disto, o objetivo é alcançado por meio de um processo, o qual é caracterizado pelo fato de que

a) a densidade do ar é detectada,

b) sinais derivados da densidade de ar, os quais representam a densidade de ar, são transmitidos para o dispositivo de controle, e

c) a densidade de ar é levada em consideração pelo dispositivo de controle por ocasião da condução da operação.

Neste caso, na etapa a), a pressão do ar e a temperatura podem ser detectadas, e na etapa b) podem ser deduzidos sinais a partir da pressão de ar e temperatura, de acordo com um algoritmo predeterminado, os quais representam a densidade de ar.

Desenvolvimentos vantajosos da invenção estão indicados nas reivindicações dependentes.

Um exemplo de realização da invenção será explicado mais detalhadamente a seguir com base na figura. A figura mostra um diagrama de circuitos em blocos, simplificado, da presente invenção.

Na figura está representada a instalação de energia eólica com um rotor 10, um gerador 12, uma transmissão de força 14 entre rotor e gerador, um dispositivo para a detecção da pressão de ar 16, um dispositivo para a detecção da temperatura 18 e um dispositivo de controle 20 com um microprocessador.

O dispositivo para a detecção da pressão de ar 16 é conectado com o dispositivo de controle 20 através de uma conexão 22, o dispositivo para a detecção da temperatura é conectado com o dispositivo de controle 20 através de uma conexão 24 e, através de uma conexão 26, o número de rotações de rotor é transmitido para o dispositivo de controle 20. Estas conexões podem ser, por exemplo, conexões galvânicas ou outras conexões apropriadas, tais como conexões sem fio.

A partir das informações transmitidas, o dispositivo de controle 20 determina, com base em dados de potência predeterminados, a potência deve ser fornecida pelo gerador e, através de uma conexão 28, influencia a potência de excitação conduzida ao gerador 12.

Neste caso, o modo de ação do dispositivo de controle 20 pode ser previsto de tal maneira, que alterações da densidade de ar, as quais podem ser determinadas a partir de alterações da pressão de ar ou da temperatura, são apenas levadas em consideração pelo dispositivo de controle 20, quando elas excederem um valor predeterminável e/ou estas alterações são determinadas para um tempo predeterminável.

Evidentemente, em lugar da detecção da densidade de ar, é também possível alimentar um valor para a densidade de ar no respectivo local. Neste caso, por exemplo, também a altura acima do ZN da instalação de energia eólica ou do cubo de rotor da instalação de energia eólica pode ser levada em consideração. Correspondentemente, um valor médio para a correspondente densidade de ar na altura predeterminada pode ser predeterminado e armazenado no dispositivo de controle. Por meio da invenção, a respectiva linha característica de potência de uma instalação de energia eólica é também adaptada à correspondente densidade de ar no local da instalação de energia eólica. Isto permite manter o grau de eficiência da instalação de energia eólica sempre no valor máximo possível, e, mais especificamente, mesmo quando a densidade de ar flutua por um grau considerável ou a instalação de energia eólica é erigida a algumas centenas de metros acima de ZN5 mesmo quando a linha característica de potência determinar inicialmente para um local uma altura de 00 acima de ZN.

Claims

1. Processo para o controle de uma instalação de energia eólica, compreendendo um gerador elétrico usando dados de densidade de ar estatísticos, alimentados e/ou medidos no local da instalação de energia eólica, o gerador da instalação de energia eólica sendo controlado por meio de um dispositivo de controle que processa os dados de densidade de ar, caracterizado pelo fato de que dados de potência do gerador, em particular uma potência de excitação suprida ao gerador, são ajustados dependendo da densidade de ar.

2. Instalação de energia eólica compreendendo um gerador elétrico e um dispositivo de controle para a condução da operação do gerador da instalação de energia eólica, sendo que são previstos meios para a detecção e/ou ajuste de dados de densidade de ar, sendo que os dados de densidade de ar detectados e/ou ajustados são processados no dispositivo de controle, caracterizada pelo fato de que dados de potência com a potência a ser fornecida pelo gerador da instalação de energia eólica, em particular a potência de excitação suprida ao gerador, podem ser ajustados mediante consideração dos dados detectados e/ou ajustados em relação a densidade de ar.

3. Instalação de energia eólica de acordo com a reivindicação -2, caracterizada pelo fato de que é previsto um dispositivo de medição (16, -18) para a detecção da densidade de ar, sendo que o dispositivo de medição é conectado com o dispositivo de controle (20).

4. Instalação de energia eólica, de acordo com a reivindicação -3, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de medição (16, 18) abrange pelo menos um dispositivo para a detecção da pressão de ar (16) e da temperatura (18) no local da instalação de energia eólica.

5. Instalação de energia eólica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o valor ou os dados que correspondem à respectiva densidade de ar são predetermináveis através de meios de entrada e são armazenados no dispositivo de controle.

6. Instalação de energia eólica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de controle contém um microprocessador, no qual os dados de densidade de ar são processados juntamente com um programa de controle da instalação de energia eólica.