BR102016014290A2

BR102016014290A2 - Sistema de detenção de vida selvagem disposto em lâmina de turbina de vento

Info

Publication number: BR102016014290A2
Application number: BR102016014290-3A
Authority: BR
Inventors: J. Green Thomas; Rickards Erick
Original assignee: Frontier Wind, Llc
Priority date: 2015-06-18
Filing date: 2016-06-17
Publication date: 2018-02-20
Also published as: EP3106661A1; US11058103B2; CA2933534A1; US20180352805A1; US10034471B2; US20160366875A1

Abstract

resumo patente de invenção: "sistema de detenção de vida selvagem disposto em lâmina de turbina de vento". a presente invenção refere-se a sistemas e métodos que são expostos para detenção de vida selvagem, tais como morcegos e pássaros, quanto a serem atraídos próximos demais de uma turbina de vento operando. as espécies de vida selvagem podem ser sensí- veis a frequências transmitidas, tais como frequências ultrassônicas acima da faixa de audição humana. por exemplo, os morcegos podem evitar áreas em que as frequências ultrassônicas estão sendo emitidas, porque a frequência ultrassônica emitida interfere com a ecolocalização do morcego, ou porque encontrar a frequência ultrassônica é desconfortável para o morcego. em alguns aspectos, os transmissores acústicos podem ser dispostos ao longo de um comprimento de uma lâmina de uma turbina de vento. um controlador pode dirigir os transmissores acústicos para a transmissão de sinais tendo frequências ultrassônicas para detenção de encontros com vida selvagem. o controlador pode dirigir os transmissores para transmitirem apenas durante períodos em que os encontros com vida selvagem têm probabilidade de ocorrerem (por exemplo, à noite, durante as temporadas de migra- ção, durante condições climáticas favoráveis ou similares)

Description

(54) Título: SISTEMA DE DETENÇÃO DE VIDA SELVAGEM DISPOSTO EM LÂMINA DE TURBINA DE VENTO (51) Int. Cl.: A01M 29/18; G10K 11/18; G10K 11/36; F03D 80/10 (52) CPC: A01M 29/18,G10K 11/18,G10K 11/36, F03D 80/10 (30) Prioridade Unionista: 18/06/2015 US 14/743,223 (73) Titular(es): FRONTIER WIND, LLC (72) Inventor(es): THOMAS J. GREEN; ERICK RICKARDS (74) Procurador(es): DANNEMANN, SIEMSEN, BIGLER & IPANEMA MOREIRA (57) Resumo: RESUMO Patente de Invenção: SISTEMA DE DETENÇÃO DE VIDA SELVAGEM DISPOSTO EM LÂMINA DE TURBINA DE VENTO. A presente invenção refere-se a sistemas e métodos que são expostos para detenção de vida selvagem, tais como morcegos e pássaros, quanto a serem atraídos próximos demais de uma turbina de vento operando. As espécies de vida selvagem podem ser sensí- veis a frequências transmitidas, tais como frequências ultrassônicas acima da faixa de audição humana. Por exemplo, os morcegos podem evitar áreas em que as frequências ultrassônicas estão sendo emitidas, porque a frequência ultrassônica emitida interfere com a ecolocalização do morcego, ou porque encontrar a frequência ultrassônica é desconfortável para o morcego. Em alguns aspectos, os transmissores acústicos podem ser dispostos ao longo de um comprimento de uma lâmina de uma turbina de vento. Um controlador pode dirigir os transmissores acústicos para a transmissão de sinais tendo frequências ultrassônicas para detenção de encontros com vida selvagem. O controlador pode dirigir os transmissores para transmitirem apenas durante períodos em que os encontros com (...)

(14, 20,23,26) \50 (8,12,20,23, 26)

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para SISTEMA DE DETENÇÃO DE VIDA SELVAGEM DISPOSTO EM LÂMINA DE TURBINA DE VENTO.

CAMPO TÉCNICO [001] A presente invenção refere-se geralmente à produção, à geração e/ou à coleta de energia eólica pelo aumento da confiabilidade e do tempo ativo operacional de turbinas de vento ou outros dispositivos similares.

ANTECEDENTES [002] As turbinas de vento são conhecidas. Elas são dispositivos de energia renovável que podem prover energia com efeitos ambientais de mínimos a nulos. A demanda de energia global continua a aumentar, como resultado de uma industrialização continuada e aumento da população. Da mesma forma, as preocupações ambientais também continuam a ter papéis mais significativos nas economias e indústrias através do globo incluindo preocupações relativas à qualidade do ar, drenagem de recursos naturais e mudança climática, para denominar poucas. Assim sendo, uma inovação relativa a métodos de energia renovável e a dispositivos e a turbinas de vento em particular, é de interesse significativo, importância e atenção. As turbinas de vento e os métodos de operação, manutenção, controle e de outra forma uso de turbinas de vento são de interesse significativo e pesquisa, já que estão relacionados à produção de energia e consumo, bem como à preservação do meio-ambiente e outros recursos naturais. As turbinas de vento podem ser utilizadas em vários climas e estão expostas a vários elementos incluindo temperaturas extremas, precipitação, incluindo neve, granizo em clima frio, chuva congelante e granizo em clima quente, e outros fatores ambientais.

BREVE SUMÁRIO [003] Um desenvolvimento com o emprego de turbinas de vento

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2/20 tem sido seus efeitos sobre a vida selvagem, especialmente morcegos, nas áreas de emprego. Um grande número de morcegos foram mortos por instalações de turbina de vento nos Estados Unidos e no Canadá no período de 2001 a 2010, com as estimativas variando de 650.000 a mais de 1.300.000 fatalidades. Dado que, em algumas áreas, a capacidade eólica dobrou no período de 2010 a 2014, o desafio de mitigar uma interação fatal de morcegos com as turbinas de vento está se tornando crescentemente importante.

[004] Tendo em vista o precedente, os aspectos dirigidos aqui são dirigidos a turbinas de vento novas e retroadaptadas, as quais incluem dispositivos de transmissão acústica, tais como dispositivos de transmissão de geração de frequência ultrassônica. Devido a sua posição em lâmina, os transmissores podem se projetar através de uma área além a ponta da lâmina, assim habilitando um sistema que provê uma cobertura de detenção de voo acústico que inclui a área de rotor da turbina de vento e uma zona de amortecimento. De acordo com alguns aspectos descritos aqui, um controlador pode ser provido para controle de várias características dos transmissores, tal como quando os transmissores são habilitados ou desabilitados, as frequências de transmissão, a potência de transmissão ou similares. Por exemplo, os transmissores podem apenas ser habilitados à noite ou durante um período migratório de vida selvagem.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [005] Um entendimento mais completo da presente invenção e das vantagens da mesma pode ser adquirido com referência à descrição a seguir em consideração dos desenhos associados, em que números de referência iguais indicam recursos iguais, e em que:

[006] a figura 1 é uma vista em perspectiva dianteira ilustrativa de uma turbina de vento.

[007] A figura 2 é uma vista esquemática parcialmente ilustrativa

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3/20 de uma turbina de vento.

[008] A figura 3 é uma vista esquemática ilustrativa de um sistema de transmissão acústica de uma turbina de vento.

[009] A figura 4 é uma vista explodida ilustrativa de um dispositivo acústico localizado em uma turbina de vento.

[0010] A figura 5 é uma descrição de exemplo de uma turbina de vento operando de acordo com um ou mais aspectos descritos aqui. [0011] A figura 6 é uma vista ilustrativa de aspectos de um controlador.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0012] Na descrição a seguir das várias modalidades, uma referência é feita aos desenhos associados, os quais fazem parte das mesmas, e em que são mostradas, a título de ilustração, várias modalidades em que a invenção pode ser praticada. É para ser entendido que outras modalidades podem ser utilizadas e que modificações estruturais e funcionais podem ser feitas, sem se desviar do escopo da presente invenção.

[0013] Uma breve descrição da operação de uma turbina de vento se segue. As turbinas de vento criam uma potência proporcional à área varrida de suas lâminas. Um aumento do comprimento das lâminas de uma turbina de vento aumenta a área varrida. Assim sendo, mais potência pode ser produzida ou capturada. Um gerador de turbina de vento, engrenagens, mancais e uma estrutura de suporte tipicamente são projetados em torno da carga esperada de vento e das características de produção de potência. Em velocidades baixas de vento, lâminas muito longas são desejáveis para se obter tanta potência quanto possível do vento disponível. Contudo, a vida selvagem pode estar presente em velocidades baixas de vento, e um aumento do comprimento de lâmina resultará em uma área aumentada para a vida selvagem entrar em contato com as lâminas.

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4/20 [0014] Uma restrição de uma turbina de vento pode ocorrer quando há vento capaz de produzir energia, mas a turbina de vento não extrai potência ou não produz a quantidade de potência esperada. As razões para restrição podem variar. Por exemplo, uma operação da turbina de vento pode resultar em uma sobrecarga de uma linha de transmissão. Os custos de parada e a variabilidade de custo de outras plantas presentes na rede de geração de potência podem ser fatores para uma restrição de uma turbina de vento ou de uma fazenda eólica. Uma restrição também pode ocorrer por causa de um impacto potencial na vida selvagem na área, tais como pássaros em migração ou morcegos.

[0015] O custo da potência eólica é uma função de produtividade e é comandada pelos altos custos fixos de projetos de turbina de vento. Quanto mais alto o fator de capacidade (CF) ou a utilização de turbinas, menor o custo por unidade para cada kWh gerado. Uma redução em restrições forçadas devido à atividade de vida selvagem pode, portanto, reduzir custos para os contribuintes. Adicionalmente, ao permitir o emprego de uma nova geração mais produtiva de turbinas de vento com lâminas de turbina de vento maiores, uma detenção da vida selvagem pode reduzir adicionalmente os custos dos contribuintes.

[0016] Uma detenção de vida selvagem também pode servir para melhoria da confiabilidade do sistema. Quando menos turbinas são afetadas por restrições forçadas, mais turbinas estão operando e produzindo energia. Esta utilização mais alta de capacidade melhora o valor de capacidade de fazendas eólicas. Geradores de pico ineficientes, tais como plantas de gás de ciclo simples, que apenas funcionam para equilíbrio de variações em uma geração de vento intermitente podem precisar operar menos. Isto pode tornar disponível uma geração de pico adicional (reserva de giro) para melhoria da confiabilidade. Uma utilização mais alta também pode melhorar a confiabilidade pela

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5/20 melhoria da previsibilidade e da eficiência do sistema de transmissão de eletricidade.

[0017] Como os aspectos da exposição podem ser retroadaptados em turbinas existentes e instalados em novas turbinas de vento, os aspectos descritos aqui podem suplantar materialmente um desafio significativo da indústria de potência eólica pela redução das fatalidades da vida selvagem e ferimentos de batidas na turbina.

[0018] A figura 1 é uma vista em perspectiva dianteira de uma turbina de vento 10 de acordo com alguns aspectos da exposição. A turbina de vento 10, a qual é montada no topo de uma torre 9 presa a uma fundação 8, inclui um rotor 11 e uma nacele 12. A frequência ultrassônica pode alojar um gerador que é acoplado de forma rotativa por um trem de acionamento a um cubo 14 do rotor 11. O trem de acionamento e o gerador não são visíveis na figura 1. A nacele 12 também pode alojar um ou mais controladores, tais como são descritos abaixo.

[0019] Além do cubo 14, o rotor 11 inclui três lâminas 20, 23 e 26. Em outras modalidades, um rotor de turbina de vento pode incluir mais ou menos lâminas. Cada uma das lâminas 20, 23 e 26 pode ser acoplada ao cubo 14 por um atuador de passo convencional que permite que o passo da lâmina de rotor seja variado. Em um arranjo, as lâminas 20, 23 e 26 podem ser lâminas de rotor de comprimento fixo tendo respectivas porções de raiz 21, 24 e 27 e respectivas porções de ponta 22, 25 e 28. Em outras modalidades, cada uma das lâminas 20, 23 e 26 pode ser lâminas de comprimento variável tendo pontas de lâmina que podem se estender e retrair.

[0020] As lâminas de rotor, conforme mostrado na figura 1, podem ser formadas por qualquer um de uma variedade de materiais adequados conhecidos para serem usados na técnica. Por exemplo, as lâminas de rotor em grandes turbinas de vento frequentemente são feitas

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6/20 de plástico reforçado com fibra de vidro (GRP), isto é, um poliéster ou epóxi reforçado com fibra de vidro. Os materiais de reforço, tal como fibra de carbono ou aramida, também podem ser usados em lâminas de rotor em certos casos. Ligas de aço e alumínio também podem ser usadas para lâminas de rotor, especialmente em pequenas turbinas de vento. Compósitos de madeira, madeira - epóxi ou madeira - fibra epóxi também podem ser utilizados. Vários outros materiais podem ser usados para as lâminas de rotor, conforme é conhecido na técnica. [0021] Também está presente no sistema da figura 1 um controlador 50. O controlador 50 pode controlar as transmissões acústicas a partir dos transmissores dispostos ao longo das lâminas da turbina de vento. O controlador de transmissão acústica 50 ou componentes ou subcomponentes do mesmo podem ser alojados em qualquer uma das lâminas de turbina 20, no cubo 14, na nacele 12, em qualquer lugar na turbina 10, ou não estar localizados na turbina de forma alguma (por exemplo, em uma localização remota da turbina de vento). De forma adicional ou alternativa, um ou mais componentes ou módulos do controlador 50 podem ser alojados em cada uma das lâminas da turbina de vento ou podem ser operacionalmente acoplados a outros componentes alojados na turbina de vento, dos quais pode haver apenas um em cada turbina de vento.

[0022] Com respeito à detenção de vida selvagem, geralmente é entendido que os morcegos usam um mecanismo de ecolocalização para perceberem seu ambiente circundante. Os morcegos escutam as características de ecos resultantes da transmissão de sinais vocais de alta frequência, os quais são refletidos a partir dos alvos no percurso da onda de som. Os morcegos geralmente desenvolveram órgãos auditivos extremamente sensíveis para ouvirem ecos potencialmente fracos. O emprego de um ruído ultrassônico de banda larga pode prejudicar a ecolocalização, confundindo um morcego e resultando em sua

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7/20 evitação da área em que o ruído está ocorrendo ou de onde está emanando, assim atuando como um repelente à atividade de morcegos. Um ruído ultrassônico também pode obstruir as capacidades de ecolocalização, e um efeito repelente do emprego de dispositivos produzindo ruído ultrassônico pode resultar da sensibilidade do morcego a esse ruído ultrassônico. Finalmente, o morcego pode ser encorajado a buscar uma área ou um percurso em que um ruído ultrassônico não esteja presente.

[0023] A figura 2 é uma vista dianteira parcialmente esquemática de uma turbina de vento 10 mostrando detalhes adicionais das lâminas 20, 23 e 26. A lâmina 20 inclui múltiplos transmissores 30(1) a 30(7). Aqueles transmissores, os quais podem ser transmissores ultrassônicos, podem ser referenciados coletivamente e/ou de forma genérica usando-se o mesmo número de referência 30, mas sem parênteses em apenso. Uma convenção similar será seguida com respeito a componentes de transmissores ultrassônicos 30. Cada transmissor 30 tem uma localização na lâmina 20 que tem uma distância R a partir da raiz da lâmina 20. Por exemplo, o transmissor 30(1) está deslocado da raiz de lâmina 20 por uma distância R1. Embora a figura 2 mostre uma lâmina 20 com sete transmissores 30, isto é apenas um exemplo. Em outras modalidades, uma lâmina pode ter mais ou menos transmissores. O posicionamento dos transmissores 30 também é meramente um exemplo. Em outras modalidades, os transmissores podem ser colocados em outras localizações em uma lâmina. Em alguns aspectos, os transmissores podem ser espaçados a uma distância de 5 a 20 metros de cada outro, por exemplo, a cada 7 metros. Conforme será discutido abaixo, um modelo acústico pode ser desenvolvido para a determinação de um espaçamento mais preciso, já que o posicionamento dos transmissores ao longo da lâmina pode ser variável pelo emprego de um sistema de soquete modular detalhado abaixo com respeito às fiPetição 870160039586, de 27/07/2016, pág. 10/38

8/20 guras 3 e 4.

[0024] As lâminas 23 e 26 podem ser substancialmente idênticas à lâmina 20. Em particular, cada uma das lâminas 23 e 26 inclui transmissores de modo similar. A lâmina 23 inclui sete transmissores 33(1) a 33(7). Os transmissores 33 podem ser similares aos transmissores 30 e podem ser posicionados na lâmina 23 de uma maneira similar à maneira pela qual os transmissores 30 são posicionados na lâmina 20. A lâmina 26 inclui sete transmissores 36(1) a 36(7). Os transmissores 36 também podem ser similares aos transmissores 30 e podem ser posicionados na lâmina 26 de uma maneira similar à maneira pela qual os transmissores 30 são posicionados na lâmina 20.

[0025] A figura 3 provê um esquema ilustrativo detalhando um arranjo potencial de um transmissor 30 em uma lâmina de uma turbina de vento. O transmissor 30 pode ser qualquer dispositivo capaz de produzir um sinal acústico tendo uma frequência. Em alguns aspectos, o transmissor 30 pode ser um disco piezoelétrico capaz de produzir múltiplos sinais acústicos em frequências diferentes simultaneamente. O transmissor 30 pode ser disposto, localizado, construído ou similar em um alojamento para posicionamento em um soquete 45 em uma lâmina 20. O alojamento de soquete pode ser ligado à película de lâmina de turbina de vento usando-se um adesivo, e pode estar localizado no lado de sucção ou no lado de pressão do aerofólio de lâmina. O alojamento pode ser de formato cilíndrico, ou pode ter qualquer outro formato ou forma, tal como aquele de um cone, um cuboide, um prisma retangular ou similar. De modo similar, o soquete pode ser projetado para ter um formato projetado para receber o formato escolhido para o alojamento de transmissor. Em algumas modalidades, o alojamento pode ser dimensionado ou conformado para se adaptar em um soquete para outros transmissores, sensores ou similares. Por exemplo, em alguns aspectos, sete soquetes podem ser instalados ao longo

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9/20 do comprimento da lâmina. Os transmissores 30 podem ser instalados em todo soquete, cada outro soquete ou em cada terceiro soquete (como exemplos). Os soquetes remanescentes podem receber sensores, tais como sensores de pressão, ou outros transmissores, tais como transmissores de luz ou de sinal.

[0026] A figura 4 também provê uma ilustração de exemplo da relação entre o alojamento em que o transmissor 30 é disposto e o soquete 45. Em alguns arranjos, um cabeamento através de porções ocas da lâmina 20 pode ser alimentado através do soquete 45 e afixado a componentes do transmissor 30. Em alguns aspectos, isto pode incluir um cabo de potência e de controle 47 e um condutor de aterramento 49. O condutor de aterramento 49 pode ser usado para dissipação de correntes de surto que podem se desenvolver em uma superfície do aerofólio, por exemplo, uma carga estática ou descargas de raios. Dependendo de fatores tais como custo, probabilidade de acúmulo de carga ou similares, o condutor de aterramento 49 poderia não ser usado.

[0027] O cabo de potência e de controle 47 pode transmitir um sinal analógico ou digital bidirecional ou unidirecional, o qual pode ser usado para se ativar e/ou controlar o transmissor. Em alguns arranjos, um método alternativo de formação da fiação do transmissor pode ser utilizado, em que fios de potência e fios de controle separados são usados. Conforme discutido mais plenamente abaixo, em alguns arranjos, o controle do transmissor pode ser realizado através da transmissão de um sinal de controle sem fio recebido por um transceptor sem fio do transmissor. Assim sendo, em alguns aspectos, um sinal de controle transmitido através do cabo de controle 47 poderia não estar presente, e pode ser opcional. Em alguns aspectos, alguns sinais de controle podem ser transmitidos de forma sem fio e outros podem ser transmitidos através do cabo de potência e de controle 47.

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10/20 [0028] Com referência à figura 3 e à figura 4, em alguns aspectos, um suporte em baioneta ou um conector em baioneta pode ser provido pela disposição de pinos machos cilíndricos e radiais 43 no soquete 45, e pela disposição de fendas receptoras fêmeas correspondentes 41 no alojamento de transmissor. Outros mecanismos de montagem ou conexão estão no escopo da presente exposição.

[0029] A operação de turbinas de vento pode incluir sistemas e/ou dispositivos de monitoração para monitoração dentre outras características de tensão, pressões de ar, produção de energia, velocidade do vento, velocidade de rotação e várias outras características conhecidas na técnica. A pressão sobre a superfície das lâminas de turbina de vento é uma característica que é tipicamente monitorada, para se evitar um dano ou a destruição das lâminas de turbina de vento, devido a efeitos incluindo as velocidades de vento nos extremos e outros efeitos naturais que atuam sobre as lâminas de turbina de vento durante uma operação. As turbinas de vento podem ser equipadas com sistemas de detecção e monitoração para a provisão de dados e um retorno com referência à operação da turbina de vento. Estes dados e o retorno podem prover um insight sobre o estado da turbina de vento e as várias tensões sob as quais a turbina de vento pode estar operando em certos pontos no tempo.

[0030] As condições na superfície de lâminas de turbina de vento proveem um insight sobre as forças sendo aplicadas na lâmina e proveem um insight e facilitam a predição de falhas potenciais e permitem que entidades e pessoas controlando a operação de turbinas de vento alterem a operação em particular para se evitarem danos, fadiga ou falha. Para a determinação das condições localmente na turbina de vento, sistemas detecção incluindo sensores podem ser alojados na lâmina de turbina e no restante da turbina de vento. Em certos casos, os componentes de detecção podem ser incluídos em soquetes, tais

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11/20 como nos soquetes 45, na superfície da lâmina de turbina de vento. Estes sistemas e soquetes podem começar a falhar em operarem corretamente conforme puderem se tornar entupidos, incluindo potencialmente estando cobertos com gelo ou outro resíduo. Da mesma forma, os transmissores 30 podem reduzir a eficácia ou a eficiência de transmissão caso estejam cobertos com gelo ou outros resíduos.

[0031] Como tal, o sistema presente em vários arranjos pode ser configurado para a detecção de uma falha de componentes de transmissão e detecção, e ser capaz de reagir para liberar um resíduo ou aquecer o gelo, de modo a permitir que os componentes de detecção e transmissão acústica retomem uma operação normal e de novo provejam retorno e dados para o sistema para uma transmissão acústica ótima.

[0032] Por exemplo, em vários arranjos, o sistema exposto é configurado para ser capaz de detectar leituras com falha ou impróprias a partir de componentes utilizados para a determinação de condições de operação apropriadas. O sistema pode ser configurado para a provisão da remoção de umidade, resíduo e gelo de soquetes em uma turbina de vento usando-se ar, incluindo ar pressurizado, elementos de aquecimento e elementos similares, conforme entendido por alguém versado na técnica. Por exemplo, em pelo menos uma configuração, um elemento de aquecimento resistivo é enrolado em torno de um soquete, de modo a evitar a formação de gelo. O elemento de aquecimento resistivo pode servir a múltiplas finalidades, incluindo a fusão de gelo e a determinação da temperatura. O sistema pode ser configurado também para ser capaz de tomar medidas para remediar as condições impróprias. Por exemplo, mediante uma determinação de leituras com falha ou impróprias, o sistema pode ser capaz de tomar uma medida para suprir ar à alta pressão para soquetes para desalojamento de resíduos que podem estar impedindo uma operação apropriada dos

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12/20 soquetes e de outros componentes de detecção. Da mesma forma, o sistema também ou alternativamente pode ser configurado para aquecer o gelo que pode ter se formado sobre os soquetes na lâmina de turbina, de modo a corrigir erros ou uma operação imprópria e retornar o sistema para o funcionamento e a operação apropriados. Como tal, o sistema pode ser configurado para a execução de purga e/ou descongelamento utilizando ar à alta pressão e/ou calor suprido a partir de um aquecedor para erradicar umidade, gelo, resíduo ou outros objetos estranhos problemáticos que podem obstruir a detecção, a monitoração, a operação ou similar com respeito a turbinas de vento e às lâminas em si.

[0033] Em alguns aspectos, um controlador local para uma ou mais turbinas de vento pode receber instruções ou sinais a partir de um controlador mestre, potencialmente localizado remotamente e operável para controlar as transmissões emanando a partir de uma pluralidade de transmissores em uma pluralidade de turbinas de vento. Por exemplo, pode haver apenas um único controlador no cubo de uma turbina de vento, sendo operacionalmente acoplado aos transmissores 40 localizados ao longo do comprimento de cada lâmina. O controlador único pode receber sinais ou instruções a partir de um controlador principal localizado em outro lugar.

[0034] Em alguns arranjos, pode haver múltiplos controladores ou componentes ou subcomponentes de um único controlador, cada um controlando um subconjunto dos transmissores de uma única turbina de vento. Por exemplo, pode haver um controlador por lâmina, de modo que cada transmissor em uma primeira lâmina seja controlado por um primeiro controlador e cada transmissor de uma segunda lâmina seja controlado por um segundo controlador. Alternativamente, pode haver um controlador por frequência de transmissão, de modo que os transmissores em um primeiro agrupamento (o qual pode estar localiPetição 870160039586, de 27/07/2016, pág. 15/38

13/20 zado em qualquer uma das lâminas da turbina de vento) transmitam em uma primeira frequência, e os transmissores de um segundo agrupamento (de novo, o qual pode estar localizado em uma ou mais das lâminas das turbinas de vento) podem transmitir em uma segunda frequência. Outros agrupamentos de transmissores de uma única turbina de vento e de transmissores de múltiplas turbinas de vento são possíveis e estão no escopo da exposição.

[0035] O controlador pode ter a capacidade de controlar a frequência de transmissão para um ou mais dos transmissores. Conforme pode ser visto na TABELA 1, várias espécies de morcego podem transmitir sons em uma faixa de frequência de 15 quilohertz (kHz) a 125 kHz. É notado que, na extremidade inferior da faixa, o som emitido a partir do morcego pode ser audível por seres humanos, com as frequências ultrassônicas tipicamente definidas como aquelas além de 20 kHz. Assim sendo, embora potencialmente referidos aqui como transmissores “ultrassônicos”, em alguns aspectos, os transmissores acústicos podem transmitir sinais em frequências as quais são audíveis por seres humanos.

Espécies de Morcego	Frequências de Transmissão
Morcego de ferradura grande	83 kHz
Morcego de ferradura pequeno	95 a 125 kHz
Morcego de bigodes	30 a 80 kHz
Morcego de franjas	30 a 80 kHz
Morcego de água	30 a 80 kHz
Morcego rato grande	30 a 70 kHz
Morcego de Bechstein	30 a 80 kHz
Morcego anão	40 a 45 kHz
Morcego hortelão	28 a 80 kHz
Morcego arborícola grande	15 a 50 kHz
Morcego negro	30 a 70 kHz

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Morcego orelhudo castanho	15 a 50 kHz
Morcego orelhudo cinza	15 a 50 kHz

TABELA 1 [0036] O controlador pode ter a capacidade de ativar o sistema durante períodos com atividade de morcego. Os morcegos tipicamente estão ativos apenas durante as horas noturnas normais, geralmente do crepúsculo até o amanhecer. O controlador pode ativar os transmissores apenas durante estas horas. Como um outro exemplo, os morcegos são sensíveis a temperatura, vento e precipitação, e o controlador pode receber dados climáticos como uma entrada e fazer uma determinação quanto a se uma ativação dos transmissores ultrassônicos é garantida. Como um outro exemplo, as espécies de morcego podem ser migratórias, e os transmissores ultrassônicos podem se ativar durante uma temporada de migração. Como um outro exemplo, o controlador pode receber um sinal de um dispositivo, indivíduo ou organização responsável pela provisão de uma indicação que a vida selvagem tem probabilidade de estar presente na vizinhança da turbina de vento. Isto pode ser um sensor de proximidade, uma organização de monitoração de morcegos ou um indivíduo que esteja encarregado de determinar visualmente se a vida selvagem está perto da turbina de vento.

[0037] O controlador pode ter outras capacidades, além de ou como uma alternativa para aquelas discutida acima. O controlador pode operar para o controle da frequência de transmissão de um ou mais transmissores, de modo que a frequência percebida de sinais chegando a ou convergindo em um ponto no espaço longe do transmissor esteja na ou perto de uma frequência desejada. Por exemplo, as lâminas nas quais o transmissor está localizado podem estar rodando, e vários efeitos acústicos, tal como o efeito Doppler, podem criar uma frequência percebida mais alta ou mais baixa do que a frequência transmitida

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15/20 a alguma distância da turbina de vento. Um sinal emanando de um transmissor em uma lâmina atraindo até um ponto no espaço pode ser percebido em uma frequência mais alta, e um sinal emanando a partir de um transmissor em uma lâmina se movendo para longe do ponto no espaço pode ser percebido a uma frequência mais baixa.

[0038] A figura 5 ilustra um cenário de exemplo no qual um controle de frequência variável pode ser usado. Um morcego 60 pode ter uma velocidade no ar de 15 metros por segundo, e pode requerer aproximadamente 1 segundo para reagir a um som percebido e se desviar ou mudar seu percurso de voo. A detenção do morcego 60 quanto a um ferimento em potencial ou à morte a partir de um impacto com a turbina de vento 10 pode requerer, portanto, que ondas de som 70, as quais podem ser ondas de som ultrassônico, tenham um efeito de detenção a aproximadamente 15 metros das lâminas da turbina de vento. Conforme discutido acima, um controlador (não mostrado na figura 5) pode controlar um ou mais transmissores nas lâminas de turbina de vento 10, de modo que, em uma localização do morcego maior do que ou igual à distância de segurança de 15 metros, o morcego perceba uma frequência de detenção. Esta frequência de detenção pode ser mais alta ou mais baixa do que a frequência dos sinais transmitidos pelos transmissores da turbina de vento 10. Em alguns casos, a frequência dos sinais transmitidos pelos transmissores pode não ser uma frequência de detenção, quando transmitida.

[0039] Conforme discutido acima, cada transmissor pode ser capaz de produzir sinais tendo frequências através de uma faixa de frequências potenciais. O controlador pode operar para variar a frequência do sinal produzido em um ou mais transmissores, por uma referência (por exemplo) à velocidade de rotação da lâmina. Isto pode resultar em uma faixa menor de frequências percebidas no ponto no espaço. Uma outra característica que pode ser usada pelo controlador para

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16/20 controle da frequência de transmissão pode ser o número de lâminas que tenham transmissores. Por exemplo, os sinais se propagando a partir de transmissores em múltiplas lâminas podem se adicionar ou subtrair de cada outro, conforme eles viajarem através do ar. O controlador pode controlar um ou mais dos transmissores para se melhorar ou reduzir a adição ou subtração de sinal.

[0040] Uma outra estratégia de controle pode ser alternar as transmissões de um ou mais transmissores, por exemplo, habilitar a transmissão do sinal acústico quando a lâmina estiver localizada em uma ou mais posições em sua rotação. Por exemplo, se for feita uma analogia do plano de rotação com um mostrador de relógio, os transmissores em uma primeira lâmina podem ser ativados quando a lâmina estiver na posição de 12 horas e na posição de 6 horas, e os transmissores podem ser desativados quando a lâmina estiver na posição de 3 horas e na posição de 9 horas. Uma segunda lâmina pode ter o ciclo oposto, e pode ativar em 3 horas e 9 horas e desativar em 12 horas e 6 horas. Conforme discutido em outro lugar, um ou mais fatores, tais como o número de lâminas, a velocidade de rotação, o número de transmissores, o número de lâminas tendo transmissores, padrões migratórios, horário do dia, temperatura ou outras condições climáticas e similares podem ser entradas para o controlador na determinação de um esquema de alternância.

[0041] Em alguns aspectos, uma entrada para o controlador pode ser um ou mais coeficientes, ou equações, calculados como parte de um modelo acústico desenvolvido. De acordo com o modelo acústico desenvolvido, os transmissores podem ser ativados ou desativados como resultado de uma determinação da quantidade requerida e da orientação de arranjo ótima para adequação das exigências acústicas locais a uma ou mais turbinas de vento. Isto pode ser, por exemplo, com base nas espécies de morcego documentadas por uma pesquisa

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17/20 de campo local na turbina de vento, e uma determinação quanto ao espectro de ecolocalização requerido para a mitigação ou a eliminação de encontros da vida selvagem com a turbina de vento.

[0042] Mediante uma determinação de um modelo acústico aplicável a uma ou mais turbinas de vento, instruções de controlador podem ser geradas e transmitidas para o controlador ou os controladores de uma ou mais turbinas de vento. Uma modificação do modelo acústico pode ocorrer em resposta a um retorno ou a uma pesquisa de campo adicional.

[0043] Devido a fatores regulamentares, de fabricação e econômicos, um hardware posto em uma turbina de vento pode ser requerido para conformidade com normas, tal como a norma IEC 61400, e os transmissores e controladores podem ser selecionados ou projetados para estarem em conformidade com essas normas. Como um outro exemplo, certos fabricantes e operadores de turbina de vento podem requerer que os componentes do sistema tenham uma classificação IP65. Uma classificação IP65 assegura que o sistema não permita o ingresso de poeira, e pode ser capaz de suportar uma aspersão de água de jatos de água por 3 minutos a 12,5 litros por minuto, com uma pressão de 30 kPa a uma distância de 3 metros.

[0044] Na figura 6, um diagrama de blocos de exemplo de um controlador 50, o qual pode ser um dispositivo de computação, é mostrado. O controlador contém um barramento de sistema 608, cujo barramento é um conjunto de linhas de hardware usadas para a transferência de dados dentre os componentes de um dispositivo de computação ou um sistema de processamento. O barramento 608 é essencialmente um condutor compartilhado que conecta elementos diferentes de um controlador (por exemplo, um processador, um armazenamento em disco, memória, portas de entrada / saída, portas de rede, etc.), que permite a transferência de informação entre os elementos. É afixada

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18/20 ao barramento de sistema 608 uma interface de dispositivo de I/O 610 para a conexão de vários dispositivos de entrada e saída (por exemplo, um teclado, um mouse, visores, impressoras, fontes de informação, servidores, dispositivos de computação, transmissores, etc.) para o controlador. A interface de rede 612 permite que o dispositivo de computação se conecte a vários outros dispositivos afixados a uma rede (não mostrada). A memória 614 provê um armazenamento volátil para instruções de software de computador 616 e dados 618 usados para a implementação de aspectos descritos aqui (por exemplo, controle da transmissão de um ou mais transmissores para a redução ou a eliminação da atividade de vida selvagem perto de uma turbina de vento). O armazenamento de cisco 620 provê um armazenamento não volátil para as instruções de software de computador 622 e os dados 624 usados para a implementação de vários aspectos da presente exposição. A unidade de processamento central 626 também é afixada ao barramento de sistema 608 e provê a execução de instruções de computador.

[0045] Em um aspecto, as rotinas de processamento 616 e 622, bem como os dados 618 e 624 são um produto de programa de computador, incluindo um meio que pode ser lido em computador (por exemplo, um meio de armazenamento removível, tais como um ou mais DVD-ROMs, CD-ROMs, disquetes, fitas, etc.) que provê pelo menos uma porção das instruções de software para a implementação de aspectos da presente exposição. O produto de programa de computador pode ser instalado por qualquer procedimento de instalação de software adequado, conforme é bem conhecido na técnica. Pelo menos uma porção das instruções de software também pode ser transferida por um cabo, uma conexão de comunicação e/ou sem fio. Os meios que podem ser lidos em computador incluem todos os meios que podem ser lidos em computador, mas não incluem sinais de proPetição 870160039586, de 27/07/2016, pág. 21/38

19/20 pagação transitórios.

[0046] Um ou mais aspectos podem ser concretizados em dados usáveis ou legíveis em computador e/ou instruções executáveis em computador, tal como em um ou mais módulos de programa, executados por um ou mais computadores ou outros dispositivos descritos aqui. Geralmente, os módulos de programa incluem rotinas, programas, objetos, componentes, estruturas de dados, etc. que executam tarefas em particular ou implementam tipos de dados abstratos em particular, quando executados por um processador em um computador ou outro dispositivo. Os módulos podem ser escritos em uma linguagem de programação de código fonte que é subsequentemente compilada para execução, ou podem ser escritos em uma linguagem de script, tal como (mas não limitando) HTML ou XML. As instruções executáveis em computador podem ser armazenadas em um meio que pode ser lido em computador, tal como um disco rígido, um disco ótico, meios de armazenamento removíveis, uma memória de estado sólido, uma RAM, etc. Conforme será apreciado por alguém de conhecimento comum na técnica, a funcionalidade dos módulos de programa pode ser combinada ou distribuída conforme desejado em várias modalidades. Além disso, a funcionalidade pode ser concretizada no todo ou em parte em equivalentes de firmware ou hardware, tais como circuitos integrados, arranjos de porta programáveis no campo (FPGA), e similares. As estruturas de dados em particular podem ser usadas para se implementarem mais efetivamente um ou mais aspectos, e essas estruturas de dados são contempladas no escopo de instruções executáveis em computador e dados usáveis em computador descritos aqui.

[0047] Embora os aspectos tenham sido particularmente mostrados e descritos com referência a modalidades de exemplo dos mesmos, será entendido que várias mudanças na forma e nos detalhes

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20/20 podem ser feitas, sem que se desvie do escopo e do espírito identificados pelas reivindicações em apenso.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Lâmina de turbina de vento, caracterizada pelo fato de compreender:

uma pluralidade de soquetes; e uma pluralidade de transmissores acústicos dispostos nos soquetes configurados para a transmissão de um sinal acústico compreendendo uma ou mais frequências.
2. Lâmina de turbina de vento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de cada transmissor acústico na pluralidade de transmissores acústicos ser configurado para a transmissão de um sinal compreendendo uma frequência ultrassônica.
3. Lâmina de turbina de vento, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de a frequência ultrassônica estar em uma faixa de 20 kHz a 125 kHz.
4. Lâmina de turbina de vento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de um primeiro conjunto de transmissores acústicos na pluralidade de transmissores acústicos ser configurado para a transmissão de um sinal compreendendo uma primeira frequência ultrassônica, e em que um segundo conjunto de transmissores acústicos na pluralidade de transmissores acústicos é configurado para a transmissão de um sinal compreendendo uma segunda frequência ultrassônica diferente da primeira frequência ultrassônica.
5. Lâmina de turbina de vento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de os transmissores acústicos serem montados nos soquetes através de um acoplamento de baioneta.
6. Lâmina de turbina de vento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de ainda compreender:

um controlador configurado para controle de transmissões acústicas dos transmissores acústicos.
7. Método, caracterizado pelo fato de compreender:

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2/4 o controle, por um dispositivo de computação, de uma pluralidade de transmissores acústicos dispostos em lâminas de uma turbina de vento, em que o controle da pluralidade de transmissores acústicos compreende habilitar os transmissores por um primeiro período de tempo e desabilitar os transmissores para um segundo período de tempo.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o controle da pluralidade de transmissores acústicos ainda compreender o direcionamento da pluralidade de transmissores acústicos para a extração de um primeiro sinal compreendendo uma primeira frequência durante o primeiro período de tempo.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a pluralidade de transmissores acústicos ainda compreender habilitar os transmissores por um terceiro período de tempo e direcionar a pluralidade de transmissores acústicos para a extração de um segundo sinal compreendendo uma segunda frequência diferente da primeira frequência durante o terceiro período de tempo.
10. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a primeira frequência ser uma frequência na faixa de 15 kHz a 125 kHz.
11. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a primeira frequência ser uma frequência ultrassônica.
12. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o transmissor acústico na pluralidade de transmissores acústicos ser inserido em um soquete disposto em uma lâmina da turbina de vento.
13. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de um primeiro transmissor acústico na pluralidade de transmissores acústicos ser disposto em uma primeira lâmina da turbina de vento, e um segundo transmissor acústico na pluralidade de transmisPetição 870160039586, de 27/07/2016, pág. 25/38

3/4 sores acústicos ser disposto em uma segunda lâmina da turbina de vento.
14. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de ainda compreender:

a transmissão de uma instrução de controle para o controlador, a referida instrução de controle compreendendo uma indicação da primeira frequência.
15. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o controlador da pluralidade de transmissores acústicos ainda compreender o direcionamento de um primeiro conjunto de transmissores acústicos a partir da pluralidade de transmissores acústicos para a extração de um sinal compreendendo uma primeira frequência, e o direcionamento de um segundo conjunto de transmissores acústicos a partir da pluralidade de transmissores acústicos para a extração de um sinal compreendendo uma segunda frequência.
16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de o primeiro conjunto de transmissores acústicos compreender transmissores diferentes do segundo conjunto de transmissores acústicos.
17. Sistema de turbina de vento, caracterizado pelo fato de compreender:

uma turbina de vento compreendendo uma ou mais lâminas, cada lâmina compreendendo uma pluralidade de soquetes;

uma pluralidade de transmissores acústicos, em que um número de transmissores acústicos na pluralidade de transmissores acústicos é menor do que ou igual a um número de soquetes na pluralidade de soquetes, cada transmissor acústico na pluralidade de transmissores acústicos disposto em um subconjunto da pluralidade de soquetes; e um controlador configurado para controlar pelo menos um

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4/4 transmissor acústico controlado na pluralidade de transmissores acústicos.
18. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de o controlador compreender um transmissor de controle sem fio e pelo menos um transmissor acústico controlado compreender um receptor de controle sem fio, pelo menos um transmissor acústico controlado sendo controlado pelo controlador através da transmissão de uma instrução de controle a partir do controlador através do transmissor de controle sem fio e do receptor de controle sem fio.
19. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de um sensor de pressão ser disposto em um soquete não no subconjunto da pluralidade de soquetes.
20. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de o controle de pelo menos um transmissor acústico controlado compreender o direcionamento de pelo menos um transmissor acústico controlado para a extração de um sinal compreendendo uma frequência ultrassônica.

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