BR112021004983A2 - método de adaptar configuração de emissão de ruído de diversas turbinas eólicas, método de controlar a velocidade rotacional de diversas turbinas eólicas, controlador de parque eólico, e parque eólico - Google Patents

Abstract

MÉTODO DE ADAPTAR CONFIGURAÇÃO DE EMISSÃO DE RUÍDO DE DIVERSAS TURBINAS EÓLICAS, MÉTODO DE CONTROLAR A VELOCIDADE ROTACIONAL DE DIVERSAS TURBINAS EÓLICAS, CONTROLADOR DE PARQUE EÓLICO,E PARQUE EÓLICO. A presente invenção refere-se a método de adaptar configuração de emissões de ruído (15) de diversas turbinas eólicas (3), o método compreendendo: determinar níveis totais de ruído relacionados à turbina eólica (9, 13) em diversas localizações (7); determinar, entre os diversos locais, um local crítico (7c) tendo um nível de ruído total mais crítico, em particular mais alto, relacionado à turbina eólica (9c); se o nível de ruído total mais crítico relacionado à turbina eólica (9c) está acima de um limiar de ruído (11c): reduzir a configuração de emissão de ruído da turbina eólica (3b) tendo a relação mais elevada de ruído para impacto de energia. Refere-se ainda a método de controlar velocidade rotacional de diversas turbinas eólicas, ao controlador de parque eólico, e ao próprio parque eólico.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO

DE ADAPTAR CONFIGURAÇÃO DE EMISSÃO DE RUÍDO DE DIVERSAS TURBINAS EÓLICAS, MÉTODO DE CONTROLAR A VELOCIDADE ROTACIONAL DE DIVERSAS TURBINAS EÓLICAS, CONTROLADOR DE PARQUE EÓLICO, E PARQUE EÓLICO". Campo da Invenção

[0001] A presente invenção refere-se: a método de adaptar configuração de emissão de ruído de diversas turbinas eólicas, a controlador de parque eólico, a parque eólico e a método de controlar a emissão de ruído de uma única ou de diversas turbinas eólicas. Antecedentes da Técnica

[0002] Turbinas eólicas geram ruído durante a operação, isto é, quando as mesmas estão girando e produzindo energia elétrica. Assim, turbinas eólicas que emitem ruído perturbam o ambiente. Em locais onde as turbinas eólicas são instaladas próximas a edifícios, tais como edifícios particulares, a emissão de ruído pode ser exigido ficar abaixo de um nível máximo legal de pressão sonora. Em particular, a pressão sonora total em um local vizinho pode ser necessária não exceder um determinado nível de limiar.

[0003] De modo a convencionalmente reduzir a emissão de ruído a partir de turbinas eólicas, a velocidade rotacional (do rotor no qual diversas pás do rotor são montadas) foi reduzida. A redução da velocidade rotacional resulta na redução do ruído emitido. Na medida em que o torque é normalmente limitado, a energia máxima será também reduzida, quando a velocidade rotacional é reduzida. Assim, métodos convencionais para reduzir ruído irá normalmente resultar em uma significante redução na produção de energia elétrica anual, tipicamente 2% - 4% menos anualmente por decibel de redução de ruído.

[0004] Também o ângulo de passo da pá tem um impacto da emissão de ruído e pode ser configurado em combinação com um ponto de ajuste da velocidade.

[0005] Convencionalmente, o nível máximo de ruído para cada velocidade do vento pode ser calculado e uma redução fixa de ruído como uma função da velocidade do vento é definido para as turbinas em um parque eólico. Desse modo, o ruído em diversos locais vizinhos pode ser mantido abaixo do limite de ruído. Desse modo, convencionalmente, é assumido que a velocidade do vento é o mesmo para todas as turbinas eólicas no parque eólico e que todas as turbinas eólicas estão em operação.

[0006] Os métodos convencionalmente conhecidos de controle de ruído podem ter em particular a desvantagem de que a energia elétrica ou produção de energia elétrica é consideravelmente reduzida.

[0007] Assim, pode ter a necessidade de um método de adaptação de pontos de ajuste de velocidade de rotação, pode ter a necessidade de um método de controle da velocidade de rotação de várias turbinas eólicas e pode ter a necessidade de um controlador de parque eólico e um parque eólico, onde os regulamentos de emissão de ruído são atendidos e a produção de energia do parque eólico é aprimorada. Sumário da Invenção

[0008] Esta necessidade pode ser alcançada pelo assunto de acordo com as reivindicações independentes. Modalidades vantajosas da presente invenção são descritas pelas reivindicações dependentes.

[0009] De acordo com uma modalidade da presente invenção é proporcionado um método de adaptar emissão de ruído (em particular adaptar os pontos de ajuste da velocidade rotacional) de diversas turbinas eólicas, o método compreendendo: determinar níveis totais de ruído relacionados à turbina eólica em um único ou em diversos locais; determinar, entre os diversos locais, um local crítico tendo um nível de ruído total mais crítico relacionado à turbina eólica, em particular mais alto; se o nível de ruído total mais crítico relacionado à turbina eólica é acima de um limiar de ruído (por exemplo, definido para o local crítico):

reduzir a emissão de ruído (em particular reduzir um ponto de ajuste da velocidade rotacional) da turbina eólica tendo a relação mais elevada de ruído para impacto de energia (por exemplo, para o local crítico ou média em relação a todos os locais).

[00010] Como usado no pedido atual, adaptar emissão de ruído de diversas turbinas eólicas pode incluir (por exemplo, combinados) adaptar um conjunto de parâmetros operacionais relacionados a ruído que inclui deslocamento de ângulo de passo e/ou velocidade rotacional, em particular velocidade máxima, e/ou deslocamento do desalinhamento do ângulo de guinada.

[00011] Ademais, reduzir a emissão de ruído pode incluir adaptar os pontos de ajuste dos parâmetros operacionais relacionados a ruído tais como para reduzir ruído.

[00012] Em particular, adaptar emissão de ruído de diversas turbinas eólicas pode incluir adaptar pontos de ajuste da velocidade rotacional das turbinas eólicas. Ademais, reduzir a emissão de ruído pode incluir reduzir um ponto de ajuste da velocidade rotacional. Medidas adicionais podem ser aplicadas para adaptar, em particular reduzir, a emissão de ruído, tais como mudar os ângulos de passo da pá, ângulo de guinada, definir outros valores de referência elétricos etc.

[00013] O nível de ruído em geral pode se referir à pressão sonora ou potência do som ou os valores de dB dos referidos. O nível de ruído total relacionado à turbina eólica em um particular dos diversos locais pode não compreender ruído que não é relacionado a qualquer das turbinas eólicas do parque eólico, mas pode ser relacionado a outro ruído ambiental, tais como a partir do tráfego, trabalho de construção, indústria e assim por diante. Cada um de um nível de ruído total relacionado à turbina eólica para cada um dos diversos locais pode ser determinado a partir de níveis de ruído individuais relacionados a turbina eólica, tais como por adicionar os referidos níveis. Os níveis totais de ruído relacionados à turbina eólica podem, por exemplo, ser determinados usando um modelo de ruído modelando a emissões de ruído de cada turbina eólica dependendo das condições operacionais e/ou condições ambientais e/ou distância e/ou direção para o respectivo um dos diversos locais. Modelos de ruído conhecidos de modo convencional podem ser utilizados para este fim, como é conhecido daqueles versados na técnica. Desse modo, por exemplo, qualquer modelo de propagação (por exemplo, Nord2000 ou modelo ISO, etc.) pode ser utilizado.

[00014] Um ou mais dos diversos locais pode experienciar níveis totais de ruído relacionados à turbina eólica que estão abaixo dos respectivos limiares de ruído. Outro dos diversos locais pode experienciar níveis de ruído que estão acima dos respectivos níveis de ruído. O local crítico é o local entre os diversos locais que tem o nível de ruído total mais crítico relacionado à turbina eólica. Por exemplo, esse local crítico pode ter o nível de ruído total mais elevado relacionado à turbina eólica entre todos os outros locais. Para esse local crítico, a redução de ruído pode ser necessária. Assim, se o nível de ruído total mais crítico relacionado à turbina eólica está acima de um limiar de ruído, então um ponto de ajuste da velocidade rotacional de pelo menos uma turbina eólica pode ser reduzida. A turbina eólica que tem a relação mais elevada de ruído para impacto de energia para o local crítico pode ter a melhor perspectiva para reduzir o ruído enquanto reduz a produção de energia apenas marginalmente. Assim, esta turbina eólica particular que tem a maior relação de ruído para impacto de energia para o local crítico é selecionada e seu ponto de ajuste de velocidade de rotação é reduzido.

[00015] O método pode então ser ciclicamente repetido. Por exemplo, em um próximo círculo ou em uma próxima rodada, outro local pode ser determinado como um local crítico e outra turbina eólica pode ser ajustada com relação ao seu ponto de ajuste da velocidade rotacional de modo também a reduzir o ruído no novo local crítico determinado. O método pode realizara um ciclo durante todo o tempo operacional do parque eólico ou das turbinas eólicas. Desse modo, pode ser garantido que as necessidades de emissão de ruído são alcançadas ao mesmo tempo em que a produção de energia não é extraordinariamente reduzida.

[00016] A relação de ruído para impacto de energia pode ser considerada como uma relação entre o nível de ruído e a produção de energia da respectiva turbina eólica. Se a relação de ruído para impacto de energia é grande, a emissão de ruído é reduzida por uma grande quantidade quando a produção de energia é diminuída (o que envolve reduzir a velocidade rotacional). Se a relação de ruído para impacto de energia é baixa, a emissão de ruído da respectiva turbina eólica é apenas relativamente reduzida quando a produção de energia é reduzida (o que envolve reduzir a velocidade rotacional). Assim, escolher a turbina eólica tendo a relação mais elevada de ruído para impacto de energia para a redução de seu ponto de ajuste da velocidade rotacional pode ser mais eficaz para reduzir o nível de ruído no local crítico. A respectiva relação de ruído para impacto de energia pode ser armazenada para todas as turbinas eólicas individuais, por exemplo, em uma tabela de observação, e pode compreender as colunas, por exemplo, ruído, energia e a relação de ruído para impacto de energia. Em modalidades particulares, a relação de impacto de energia para uma turbina eólica considerada pode ser constante não dependendo da produção de energia.

[00017] De acordo com uma modalidade da presente invenção, o nível de ruído total mais crítico relacionado à turbina eólica é aquele dos níveis de ruído total relacionados à turbina eólica para o qual uma diferença de ruído entre o nível de ruído total relacionado à turbina eólica em um local considerado e o limite de ruído definido para o local considerado é máxima.

[00018] Se por exemplo, todos os níveis totais de ruído relacionados à turbina eólica para todos os locais estão acima dos respectivos limiares de ruído, o nível de ruído total mais crítico relacionado à turbina eólica pode ser um que é mais alto acima do respectivo limiar.

[00019] Se por exemplo, de acordo com outro exemplo, todos os níveis totais de ruído relacionados à turbina eólica estão abaixo do respectivo limiar, o nível de ruído total mais crítico relacionado à turbina eólica pode ser um que está mais próximo abaixo do respectivo limiar. O diferença de ruído entre um nível de ruído total relacionado à turbina eólica de um local considerado e o limiar de ruído definido para o local considerado pode ser calculado em um modo simples e também o máximo das referidas diferenças de ruído pode ser determinado, a partir do qual o nível de ruído total mais crítico relacionado à turbina eólica pode ser derivado e assim também o local crítico pode ser derivado em um modo simples. Desse modo, o método pode ser simplificado e acelerado.

[00020] De acordo com uma modalidade da presente invenção, reduzir um ponto de ajuste da velocidade rotacional da turbina eólica tendo a relação mais elevada de ruído para impacto de energia é realizado por uma predeterminada redução de velocidade e/ou mudança do ângulo de passo da pá.

[00021] Quando a velocidade rotacional é reduzida por uma predeterminada redução de velocidade, o método pode ser simplificado. Em outras modalidades, um ponto de ajuste da velocidade rotacional pode ser diminuído por uma redução que pode depender, por exemplo, da diferença de ruído entre o nível de ruído que é gerado pela turbina eólica considerada no local crítico e o respectivo limiar. Desse modo, uma redução de ruído mais efetiva pode ser alcançada.

[00022] De acordo com uma modalidade da presente invenção, o método ainda compreende se o nível de ruído mais crítico relacionado à turbina eólica no local crítico é abaixo do limiar de ruído (por exemplo, definido nos locais críticos): aumentando um ponto de ajuste da velocidade rotacional da turbina eólica tendo a relação de ruído mais baixa para impacto de energia (por exemplo, para o local crítico), desse modo não excedendo a velocidade rotacional nominal.

[00023] Se o nível de ruído mais crítico relacionado à turbina eólica for abaixo do limiar de ruído, então todos os níveis de ruído relacionados à turbina eólica em todos os locais estarão abaixo do limiar de ruído. Assim, se qualquer uma das turbinas eólicas é operada abaixo da velocidade nominal, uma ou mais das referidas turbinas eólicas (reduzidas) podem ser operadas em velocidades rotacionais relativamente mais altas. Nessa situação, a turbina eólica tendo o menor impacto no nível de ruído no local crítico é determinada e a sua respectiva velocidade rotacional é aumentada. Desse modo, o risco de que um ou mais dos limiares de ruído são excedidos é reduzida, enquanto a produção de energia pode ser aumentada.

[00024] De acordo com uma modalidade da presente invenção, aumentando a velocidade rotacional da turbina eólica tendo a relação de ruído mais baixa para impacto de energia é realizado por um predeterminado aumento de velocidade. Quando a velocidade rotacional da turbina eólica tendo a relação de ruído mais baixa para impacto de energia é aumentada por um predeterminado aumento de velocidade, o método pode ser aprimorado e acelerado e simplificado. Em outras modalidades, o incremento pelo qual a velocidade rotacional é aumentada pode depender do respectivo nível de ruído total mais crítico relacionado à turbina eólica ou a diferença entre o nível de ruído total mais crítico relacionado à turbina eólica e o respectivo limiar de ruído. Se por exemplo, essa diferença é (negativa e) relativamente grande (como valor absoluto), a velocidade rotacional da turbina eólica considerada pode ser aumentada por uma quantidade maior do que no caso onde essa diferença é (negativa e) relativamente pequena (em valores absolutos). Desse modo, produção de energia ou produção de energia pode ser aumentada sem violar os requisitos de nível de ruído.

[00025] De acordo com uma modalidade da presente invenção, determinar os níveis totais de ruído relacionados à turbina eólica nos diversos locais compreende: determinar níveis de ruído relacionados à turbina eólica individual nos diversos locais para cada uma das diversas turbinas eólicas, em particular aplicar um modelo de ruído; e determinar os níveis totais de ruído relacionados à turbina eólica nos diversos locais com base nos níveis de ruído relacionados à turbina eólica individual nos diversos locais, em particular por formar uma soma de níveis de ruído individuais relacionados a turbina eólica.

[00026] Todos os pares de localização de turbina eólica de turbinas eólicas e localizações podem ser considerados e as respectivas contribuições de ruído de cada turbina eólica para cada um dos diversos locais podem ser determinadas, em particular usando o modelo de ruído. Os níveis de ruído individuais relacionados a turbina eólica para um local considerado podem então ser somados para determinar um nível de ruído total relacionado à turbina eólica para esse local considerado. Desse modo, o método pode ser simplificado.

[00027] De acordo com uma modalidade da presente invenção, o método ainda compreende determinar a turbina eólica tendo a relação mais elevada de ruído para impacto de energia (por exemplo, para o local mais crítico); e/ou determinar a turbina eólica tendo a relação de ruído mais baixa para impacto de energia (por exemplo, para o local mais crítico).

[00028] A determinação da relação de impacto de ruído para energia mais alta e/ou mais baixa pode também envolver a aplicação de um modelo que não apenas modela as emissões de ruído, mas também a produção de energia da turbina eólica. A relação de ruído para impacto de energia pode (em geral ou na presente modalidade) também ser calculada como uma derivação de ruído como uma função da produção de energia.

[00029] De acordo com uma modalidade da presente invenção, determinar níveis totais de ruído relacionados à turbina eólica e/ou determinar níveis de ruído individuais relacionados a turbina eólica nos diversos locais é com base em: uma velocidade rotacional atual da respectiva turbina eólica e/ou um ângulo de passo da respectiva turbina eólica e/ou um ângulo de guinada da respectiva turbina eólica e/ou uma distância entre a respectiva turbina eólica e o respectivo local e/ou ângulo de direção entre um eixo de rotação da respectiva turbina eólica e o respectivo local e/ou pelo menos um parâmetro de ar, em particular temperatura do ar e/ou umidade do ar e/ou pressão do ar, e/ou uma direção da nacele e/ou pelo menos um nível de ruído medido.

[00030] Para determinar os níveis de ruído velocidade do vento e/ou direção do vento pode não ser necessário para ser diretamente medido ou pode não ser necessário. Em vez disso, a velocidade do vento pode ser estimada com base em ângulo de passo e/ou velocidade do rotor e/ou produção de energia.

[00031] Em vez da direção do vento, a posição da nacele pode ser usada para a determinação de níveis de ruído. Se a turbina é configurada para ter um deslocamento de desalinhamento de guinada, é a posição da nacele e não a direção do vento que é importante para um padrão de emissão de ruído.

[00032] Desse modo, todos os parâmetros relevantes para modelar de modo apropriado e preciso as emissões de ruído e/ou produção de energia e/ou a velocidade rotacional da turbina eólica pode estar disponível para o método. Diferentes modelos de ruído podem necessitar de um ou mais dos parâmetros acima mencionados como entrada.

[00033] De acordo com uma modalidade da presente invenção, o método ainda compreende ajustar um ponto de ajuste de deslocamento de guinada e/ou ponto de ajuste de ângulo de passo para pelo menos uma turbina eólica, em particular a turbina eólica tendo a relação mais elevada de ruído para impacto de energia (por exemplo, para o local crítico). Inclinar o ângulo da lâmina na direção positiva reduzirá o ruído. Inclinar o ângulo da lâmina pode normalmente ter uma relação ruído/energia mais baixa do que alterar o ajuste de velocidade.

[00034] Desse modo, por exemplo, a direção de emissão de ruído gerada por uma turbina eólica particular pode ser alterada a fim de não (ou apenas ligeiramente) afetar o nível de ruído conforme determinado em um determinado local, em particular o local mais crítico.

[00035] De acordo com uma modalidade da presente invenção, etapas do método são realizadas repetidamente, em particular regularmente com um predeterminado intervalo de tempo, em particular entre 30 segundos e 5 minutos, e/ou em que o método é realizado por um controlador do parque central. O método pode ser realizado durante normal operação do parque eólico.

[00036] De acordo com uma modalidade da presente invenção, as localizações são posições nas quais os níveis de ruído são necessários alcançar determinados critérios, em particular estar abaixo de limiares de ruído. Assim, quando o método é realizado, regulações locais relativas a níveis de ruído podem ser alcançadas.

[00037] De acordo com uma modalidade da presente invenção, diversos locais de limiares de ruído específicos são definidos ou todos os limiares de ruído são os mesmos. Por exemplo, limiares de ruído podem ser definidos em alojamentos em torno do parque eólico.

[00038] De acordo com uma modalidade da presente invenção é proporcionado um método de controlar a velocidade rotacional de diversas turbinas eólicas, o método compreendendo: realizar um método de acordo com uma das modalidades precedentes; e ajustar as velocidades rotacionais das turbinas eólicas de acordo com os determinados pontos de ajuste da velocidade rotacional.

[00039] Além disso, um controlador de parque eólico que é adaptado para controlar ou realizar um método de adaptar pontos de ajuste da velocidade rotacional de diversas turbinas eólicas e/ou que é adaptado para realizar um método de controlar a velocidade rotacional de diversas turbinas eólicas é proporcionado, como descrito em uma ou mais das modalidades acima mencionadas.

[00040] Além disso, um parque eólico que compreende o controlador de parque eólico é proporcionado de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[00041] Os aspectos definidos acima e outros aspectos da presente invenção são evidentes a partir dos exemplos de modalidades a serem descritos a seguir e são explicados com referência aos exemplos de modalidades. A presente invenção será descrita em mais detalhes a seguir com referência a exemplos de modalidades, mas aos quais a presente invenção não está limitada. Breve Descrição dos Desenhos

[00042] A Figura 1 ilustra de modo esquemático um parque eólico de acordo com uma modalidade da presente invenção que inclui um controlador de parque eólico de acordo com uma modalidade da presente invenção que é adaptado para realizar um método de acordo com uma modalidade da presente invenção; e

[00043] A Figura 2 mostra gráficos que ilustram o desempenho de um método de acordo com uma modalidade da presente invenção comparado a um método convencional.

Descrição Detalhada

[00044] A ilustração nos desenhos é em forma esquemática.

[00045] O parque eólico 1 de acordo com uma modalidade da presente invenção compreende diversas turbinas eólicas 3a, 3b, 3c, 3d tendo respectivos rotores 2 nos quais as pás do rotor 4 são montadas e ainda compreende um controlador de parque eólico 5 de acordo com uma modalidade da presente invenção que é adaptado para controlar ou realizar um método de adaptar pontos de ajuste da velocidade rotacional de diversas turbinas eólicas 3a, 3b, 3c, 3d e/ou é adaptado para realizar um método de controlar a velocidade rotacional de diversas turbinas eólicas 3a, 3b, 3c, 3d de acordo com modalidades da presente invenção.

[00046] Desse modo, durante o método, níveis totais de ruído relacionados à turbina eólica são determinados em diversas localizações 7a, 7b, 7c, 7d que podem ser localizadas em alojamentos, por exemplo, em torno do parque eólico 1. Os níveis totais de ruído relacionados à turbina eólica (de acordo com um primeiro cenário) são indicados pelas respectivas colunas 9a, 9b, 9c, 9d tendo uma altura que corresponde à resistência dos níveis totais de ruído relacionados à turbina eólica. Colunas 11a,..., 11d indicam os respectivos limiares de ruído também ilustrados como colunas, a sua altura indicando a resistência do limiar de ruído.

[00047] Durante o método, no primeiro cenário local um local crítico 7c, é determinado tendo um nível de ruído total mais crítico, em particular mais alto, relacionado à turbina eólica 9c.

[00048] Em particular, a diferença entre um nível de ruído total relacionado à turbina eólica 9c e o respectivo limiar de ruído 11c para o local 7c é mais alto entre todos os locais 7a, 7b, 7c, 7d. Assim, o local 7c é determinado como o local crítico. Como pode ser observado a partir das colunas 9c, 11c, o nível de ruído total mais crítico relacionado à turbina eólica 9c está acima do limiar de ruído 11c. Nesse primeiro cenário, é identificada a turbina eólica (no exemplo ilustrado a turbina eólica 3b) que tem a relação mais elevada de ruído para impacto de energia.

[00049] Em particular, a turbina eólica 3b está mais próxima do local crítico 7c e a redução do seu ponto de ajuste da velocidade rotacional resulta de um modo mais eficaz em uma redução do nível de ruído como observado no local 7c. Assim, um ponto de ajuste da velocidade rotacional da turbina eólica 3b é reduzido, por exemplo, por uma predeterminada redução de velocidade. O método é então continuamente e repetidamente realizado.

[00050] De acordo com outro segundo cenário suportado pelo método em vez dos níveis totais de ruído relacionados à turbina eólica 9a, 9b, 9c, 9d, os níveis totais de ruído relacionados à turbina eólica 13a, 13b, 13c, 13d são determinados. Como pode ser observado a partir da Figura 1, todos os referidos níveis de ruído no segundo cenário considerado estão abaixo dos respectivos limiares de ruído 11a, 11b, 11c, 11d. Além disso, de qualquer maneira, um local crítico (no local de exemplo ilustrado 7d) é determinado como aquele cujo nível de ruído total relacionado à turbina eólica 13d está mais próximo do respectivo limiar 11d. Assim, a diferença de ruído entre o nível de ruído total relacionado à turbina eólica 13d e o respectivo limiar de ruído 11d é máxima entre todos os locais 7a, 7b, 7c, 7d.

[00051] Em uma etapa adicional do método (no segundo cenário), a turbina eólica (no exemplo considerado a turbina eólica 3a) é identificada tendo uma relação de ruído mais baixa para impacto de energia para o local crítico 7d. De fato, a partir da Figura 1 se torna óbvio que a turbina eólica 3a é mais distante a partir do local crítico 7d. Em outra etapa do método, um ponto de ajuste da velocidade rotacional da turbina eólica 3a é aumentada, em particular, por um predeterminados aumento de velocidade.

[00052] Deve ser entendido que o nível de ruído total relacionado à turbina eólica em cada local é calculado como a soma de nível de ruído individual relacionado à turbina eólica como gerado pelas turbinas eólicas individuais 3a, 3b, 3c, 3d. Os níveis de ruído individuais relacionados a turbina eólica são calculados usando um modelo de ruído. Para ajustar a emissão de ruído (em particular ajustar ponto de ajuste da velocidade rotacional), o controlador de parque eólico 5 fornece sinais de controle 15a, 15b, 15c, 15d aos controladores 6 das respectivas turbinas eólicas 3a, 3b, 3c, 3d. Além disso, o controlador do parque central recebe dados operacionais 17a, 17b, 17c, 17d a partir das turbinas eólicas individuais com base nos quais, usando um modelo de ruído, o controlador central determina os respectivos níveis de ruído nas respectivas localizações. O controlador do parque 5 pode receber também informação local relativa aos diversos locais 7a, 7b, 7c, 7d, e/ou outros dados ambientais relativos ao vento 14, tais como velocidade do vento, direção do vento etc.

[00053] Uma modalidade da presente invenção é utilizar que as turbinas não estão experimentando as mesmas condições (nível de fonte de ruído diferente, por exemplo, devido à operação de acionamento), e a emissão do ruído da turbina não é a mesma para diferentes ângulos em relação ao rotor da turbina (diretividade da fonte de ruído). Além disso, o amortecimento do som durante a propagação para os vizinhos, por exemplo, os locais 7a, 7b, 7c, 7d (por exemplo, devido à absorção de ar) pode depender das condições atmosféricas.

[00054] A Figura 2 ilustra em um sistema de coordenadas tendo uma abcissa 19 que indica o objetivo de ruído mínimo em decibéis e tendo uma ordenada 21 indicando a porcentagem, uma distribuição (histograma) do objetivo de ruído histórico calculado. Assim, 0 decibel significa que o ruído está exatamente no limite de ruído, 1 decibel significa que o ruído poderia ser 1 decibel mais alto e ainda permanecer abaixo do limite. Desse modo, a curva 23 mostra a distribuição do objetivo de ruído com o método de controle de ruído convencional. A curva 25 mostra um exemplo de uma distribuição alcançada usando modalidades da presente invenção com controle de ruído ativo simulado, onde o ruído é aumentado para ficar abaixo do limite.

[00055] De acordo com uma modalidade da presente invenção, um controlador do parque central é proporcionado que está calculando a configuração de emissão de ruído para todas as turbinas eólicas no parque eólico 1. Desse modo, de acordo com uma modalidade, a configuração de emissão de ruído (em particular, o ponto de ajuste da velocidade rotacional (s)) pode ser recursivamente calculado pelas etapas a seguir: a. Calcular o impacto de ruído atual de cada uma das turbinas eólicas para todos os locais vizinhos relevantes, por exemplo, localizações 7a, 7b, 7c, 7d. b. Calcular o ruído total atual (por exemplo, 9a, 9b, 9c, 9d ou 13a, 13b, 13c, 13d) para todos os locais vizinhos relevantes (por exemplo, local 7a, 7b, 7c, 7d) c. Identificar o local vizinho com o nível de ruído mais crítico (mais alto). d. Calcular a turbina com a relação de impacto mais alta e mais baixa de ruído/energia (em particular para o local vizinho crítico ou para uma média de todos os locais) e. Se o nível de ruído é mais alto do que o nível de limiar, então reduzir a configuração de emissão de ruído, em particular o ponto de ajuste da velocidade da turbina eólica com a relação de impacto mais alta de ruído/energia por uma pequena quantidade. f. Se o nível de ruído é mais baixo do que o nível de limiar, então aumentar a configuração de emissão de ruído, em particular o ponto de ajuste da velocidade, da turbina eólica com o mais baixo impacto que é reduzido por uma pequena quantidade.

[00056] As etapas acima 1 a 6 podem, por exemplo, ser repetidas por exemplo, a cada 1 minuto (ou em um intervalo de tempo mais longo/mais curto).

[00057] De acordo com uma modalidade da presente invenção, o cálculo de ruído pode ser com base em dados para a emissão de ruído da turbina como uma função da direção, distância, velocidade do rotor, e ângulo de passo. Também poderia ser estendido com dependência dos níveis de som medidos com um ou mais microfones, em qualquer lugar entre ou além da turbina eólica e os locais vizinhos. Desta forma, um controlador de ciclo fechado pode ser obtido.

[00058] O limiar de ruído pode depender das regulamentações de ruido local e pode ser uma função da velocidade do vento da turbina ou média de turbinas próximas a um local vizinho e pode também ser uma função do tempo e do dia. Também poderia ser estendido com uma margem de segurança em função da turbulência e densidade do ar ou outros fatores que afetam o ruído.

[00059] Além de calcular o ponto de ajuste de velocidade ideal, conforme descrito acima, o controlador de parque central (por exemplo, o controlador 5) também pode introduzir deslocamentos de guinada intencionais ou outras mudanças de controle (como ângulo de passo) para as turbinas individuais. Por exemplo, um deslocamento de guinada pode afetar o ruído de origem das turbinas eólicas alterando a intensidade da turbulência e a velocidade média do fluxo. Além disso, um deslocamento de guinada intencional também pode afetar os níveis de ruído vizinhos devido à diretividade do ruído da turbina eólica. Em vez de simplesmente reduzir (redução de velocidade) a turbina mais crítica, poderia ser mais eficiente (em termos de produção anual de energia) guiar a turbina para desviar a radiação de ruído principal do vizinho mais próximo.

[00060] Simulações preliminares com dados de dois parques eólicos existentes indicam que a produção anual de energia pode ser aumentada em até 4% com esta tecnologia, dependendo de quão avançado é o modelo de ruído.

[00061] Além disso, um microfone pode ser instalado em cada local e, em seguida, controlar o nível de ruído de acordo com esse nível de ruído medido, alcançando assim um feedback de circuito fechado. No entanto, pode ser difícil distinguir o ruído gerado pelas turbinas eólicas de outros ruídos ambientais, como o ruído do tráfego ou o choro de um bebê.

[00062] Deve ser observado que o termo "compreendendo" não exclui outros elementos ou etapas e "um" ou "uma" não exclui uma pluralidade. Também os elementos descritos em associação com diferentes modalidades podem ser combinados. Também deve ser observado que os sinais de referência nas reivindicações não devem ser interpretados como limitando o escopo das reivindicações.

Claims (15)

REIVINDICAÇÕES

1. Método de adaptar configuração de emissão de ruído (15) de diversas turbinas eólicas (3), caracterizado pelo fato de que compreende: determinar níveis totais de ruído relacionados à turbina eólica (9, 13) em diversas localizações (7); determinar, entre os diversos locais, uma localização crítica (7c) tendo um nível de ruído total mais crítico, em particular mais alto, relacionado à turbina eólica (9c); se o nível de ruído total mais crítico relacionado à turbina eólica (9c) está acima de um limiar de ruído (11c): reduzir a configuração de emissão de ruído, em particular o ponto de ajuste da velocidade rotacional, da turbina eólica (3b) tendo a relação mais elevada de ruído para impacto de energia.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o nível de ruído total mais crítico relacionado à turbina eólica (9c, 13d) é que um dos níveis totais de ruído relacionados à turbina eólica para o qual a diferença de ruído entre um nível de ruído total relacionado à turbina eólica (9, 13) de um local considerado (7) e o limiar de ruído (11) definido para o local considerado é máximo.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que reduzir a configuração de emissão de ruído, em particular ponto de ajuste da velocidade rotacional, da turbina eólica (3) tendo a relação mais elevada de ruído para impacto de energia é realizado por uma predeterminada redução de velocidade.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: se o nível de ruído mais crítico relacionado à turbina eólica (13d) no local crítico está abaixo do limiar de ruído (11d): aumentar a configuração de emissão de ruído, em particular o ponto de ajuste da velocidade rotacional, da turbina eólica (3a) tendo a relação de ruído mais baixa para impacto de energia, desse modo não excedendo a velocidade nominal rotacional.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que aumentando a velocidade rotacional da turbina eólica (3a) tendo a relação de ruído mais baixa para impacto de energia é realizada por um predeterminado aumento de velocidade.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que determinar os níveis totais de ruído relacionados à turbina eólica (9, 13) nos diversos locais compreende: determinar os níveis de ruído individuais relacionados a turbina eólica nos diversos locais para cada uma das diversas turbinas eólicas, em particular aplicar um modelo de ruído; e determinar os níveis totais de ruído relacionados a turbina eólica nos diversos locais com base nos níveis de ruído individuais relacionados a turbina eólica nos diversos locais, em particular por formar uma soma de níveis de ruído individuais relacionados a turbina eólica.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: determinar a turbina eólica (3b) tendo a relação mais elevada de ruído para impacto de energia; e/ou determinar a turbina eólica (3a) tendo a relação de ruído mais baixa para impacto de energia.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que determinar níveis totais de ruído relacionados a turbina eólica (9, 13) e/ou determinar níveis de ruído individuais relacionados a turbina eólica nos diversos locais é com base em:

uma velocidade rotacional atual da respectiva turbina eólica e/ou um ângulo de passo da respectiva turbina eólica e/ou um ângulo de guinada da respectiva turbina eólica e/ou uma distância entre a respectiva turbina eólica e o respectivo local e/ou ângulo de direção entre a eixo de rotação da respectiva turbina eólica e o respectivo local e/ou pelo menos um parâmetro de ar, em particular a temperatura do ar e/ou a umidade do ar e/ou a pressão do ar, e/ou a direção da nacele e/ou pelo menos um nível de ruído medido.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: ajustar um ponto de ajuste de deslocamento de guinada e/ou o ponto de ajuste de ângulo de passo a pelo menos uma turbina eólica, em particular a turbina eólica tendo a relação mais elevada de ruído para impacto de energia.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que as etapas do método são realizadas repetidamente, em particular regularmente com um predeterminado intervalo de tempo, em particular entre 30 segundos e 5 minutos, e/ou em que o método é realizado por um controlador do parque central.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que as localizações (7) são posições nas quais os níveis de ruído são necessários alcançar determinados critérios, em particular ser abaixo de limiares de ruído.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações

1 a 11, caracterizado pelo fato de que diversos locais limiares de ruído específicos (11) são definidos ou todos os limiares de ruído são os mesmos.

13. Método de controlar a velocidade rotacional de diversas turbinas eólicas, caracterizado pelo fato de que compreende: realizar método, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12; e ajustar a velocidade rotacional das turbinas eólicas de acordo com a determinada configuração de emissões de ruído.

14. Controlador de parque eólico (5), caracterizado pelo fato de que é adaptado para controlar ou realizar método, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13.

15. Parque eólico (1), caracterizado pelo fato de que compreende um controlador de parque eólico (5), como definido na reivindicação 14.