BRPI0409480B1

BRPI0409480B1 - Instalação de energia eólica, e, parque eólico

Info

Publication number: BRPI0409480B1
Application number: BRPI0409480-8A
Authority: BR
Inventors: Wobben Aloys
Original assignee: Wobben Aloys
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2018-03-06
Also published as: AU2004233380A1; SI1623115T1; CN1802505A; AR044066A1; JP4246764B2; ATE435975T1; US20090289455A1; EP1623115A1; CY1109342T1; DE10318695B4; JP2006524297A; ES2327233T3; US7619321B2; CA2521107C; DE10318695A1; PL1623115T3; US7777362B2; DK1623115T3; US20090289454A1; KR20060008914A

Abstract

"processo para operação de uma instalação de energia eólica, instalação de energia eólica, e, parque eólico". quando do planejamento e construção de instalações de energia eólica, as detrações visuais a serem esperadas por parte da instalação de energia eólica sobre o meio ambiente desempenha um papel crescentemente importante na aprovação e aceitação. se, por exemplo, uma instalação de energia eólica é colocada na proximidade de uma residência, é possível, quando o sol está em posições desfavoráveis, que a instalação de energia eólica ou o seu rotor esteja entre o sol e a residência. se a luz do sol não é afetada por nuvens, o rotor em rotação constantemente projeta uma sombra (sincronização estroboscópica) sobre a propriedade. a projeção de sombra causada pela instalação de energia eólica sobre as propriedades vizinhas é freqüentemente percebida pelos residentes com sendo muito enervante. mesmo quando a instalação de energia eólica satisfaz as exigências legais de aprovação, não existe, todavia, sempre a garantia que o efeito indesejado de projeção de sombra seja impedido. o objetivo da presente invenção é prover uma instalação de energia eólica, por meio da qual a regulagem de projeção de sombra é melhorada. este objetivo é atingido por meio de um processo para operação de uma instalação de energia eólica no qual uma primeira intensidade de luz é detectada em uma região de irradiação direta de luz e uma segunda intensidade de luz é detectada em uma região sombreada, e no qual a instalação de energia eólica é desligada se a diferença entre a primeira intensidade de luz e a segunda intensidade de luz é maior do que um valor predeterminado.

Description

(54) Título: INSTALAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA, E, PARQUE EÓLICO (51) Int.CI.: F03D 11/00; F03D 7/02 (30) Prioridade Unionista: 24/04/2003 DE 103 18 695.6 (73) Titular(es): ALOYS WOBBEN (72) Inventor(es): ALOYS WOBBEN / 9 “INSTALAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA, E, PARQUE EÓLICO” [0001] Quando do planejamento e construção de instalações de energia eólica, as detrações visuais a serem esperadas por parte da instalação de energia eólica sobre o meio ambiente desempenha um papel crescentemente importante na aprovação e aceitação. Se, por exemplo, uma instalação de energia eólica é colocada na proximidade de uma residência, é possível, quando o sol está em posições desfavoráveis, que a instalação de energia eólica ou o seu rotor esteja entre o sol e a residência. Se a luz do sol não é afetada por nuvens, o rotor em rotação constantemente projeta uma sombra (sincronização estroboscópica) sobre a propriedade. A projeção de sombra causada pela instalação de energia eólica sobre as propriedades vizinhas é freqüentemente percebida pelos residentes com sendo muito enervante. Mesmo quando a instalação de energia eólica satisfaz as exigências legais de aprovação, não existe, todavia, sempre a garantia que o efeito indesejado de projeção de sombra seja impedido.

[0002] A patente alemã DE 199 29 970 A1 descreve um sistema de regulagem de projeção de sombra, no qual a intensidade de luz é detectada para deduzir a partir dela se uma sombra sobretudo pode ocorrer.

[0003] Será notado, todavia, que um adequado nível de intensidade de luz é apenas um dos pré-requisitos para que uma sombra ocorra. Um outro pré-requisito é, por exemplo, ar claro. Sob condições visuais nebulosas, a luz é difusa, de modo que apenas luz mas não formação de sombras ocorre, apesar de alto nível de intensidade de luz. Um controle de uma instalação de energia eólica, o qual é baseado na intensidade de luz, pode resultar em um desligamento, embora não existam sombras.

[0004] O objetivo da presente invenção é prover uma instalação de energia eólica, por meio da qual aquela desvantagem é superada.

[0005] De acordo com a invenção, este objetivo é atingido por meio

Petição 870170001822, de 10/01/2017, pág. 10/21 de um processo para operação de uma instalação de energia eólica como exposto na reivindicação 1. Desenvolvimentos vantajosos são descritos nas reivindicações dependentes.

[0006] A invenção é baseada no conhecimento de que a projeção de sombra pode ocorrer somente em uma dada posição do sol e com dadas condições de luz ou cobertura por nuvens, se existir irradiação solar direta com um elevado nível de intensidade de luz. Todavia, como cobertura por nuvens não pode ser detectada diretamente, mas, apesar de tudo, pode resultar em luz difusa, em que não ocorre sombra significante, uma diferença em claridade entre luz e sombra, a qual pode ser facilmente detectada, é usada. Se a diferença ficar abaixo de um valor predeterminado, não ocorre, por conseguinte, sombra claramente perceptível e, portanto, não existe necessidade da instalação de energia eólica ser desligada.

[0007] Por outro lado, uma sombra prejudicial pode ocorrer mesmo quando existir um nível comparativamente baixo de intensidade de luz. Isto pode ser novamente facilmente determinado por meio da detecção da diferença em claridade entre luz e sombra.

[0008] Como é conhecido, a posição do sol é dependente do período do ano e o instante do dia e pode ser determinada por meio de programas de medição ou de cálculo para qualquer ponto de imissão relevante (este é o local [região] em que projeção de sobra pode ocorrer). A base para desligamento com base em sombra de uma instalação de energia eólica é, por conseguinte, os instantes ou tempos calculados nos quais projeção de sobre pode ocorrer em respeito a um residente na vizinhança (no ponto de imissão) por causa da posição do sol e da disposição geográfica da instalação. Em paralelo com os instantes previamente determinados com respeito à posição do sol, a diferença entre luz e sombra é determinada por meio de sensores de luz e, assim, a plausibilidade de ocorrer projeção de sobra é verificada. É somente se uma sombra ocorrer durante os instantes predeterminados com

Petição 870170001822, de 10/01/2017, pág. 11/21 respeito à posição do sol, nos quais uma sombra pode ser projetada no ponto de imissão, que ocorre o desligamento com base em sobra da instalação de energia eólica.

[0009] No caso da instalação de energia eólica de acordo com a invenção, o desligamento com base em sombra pode ser implementado por meio de um dispositivo de entrada/exibição (monitor de LC). Para esta finalidade, os ajustes ou valores dos níveis atuais de intensidade de luz e a diferença de desligamento entre luz e sombra podem ser lidos. Em adição, é possível ver no visor o estado que o desligamento tem no instante atual, isto é, se ele está ligado ou desligado, ou se está ativo ou inativo, respectivamente. Em um menu separado, a alimentação dos instantes de desligamento podem ser predeterminados ou carregados.

[00010] No modo “desligamento por sombra”, os parâmetros primeira intensidade de luz atual (com incidência direta de luz) (valor em %), segunda intensidade de luz (em uma região sombreada) (valor em %), diferença de desligamento (valor em %), desligamento por sombra (ligado/desligado) ou desligamento por sombra (ativo/inativo) são exibidos. A este respeito, a diferença de desligamento é um valor da diferença entre a primeira intensidade de luz (irradiação direta de luz) e a segunda intensidade de luz (sombreada), em que a instalação de energia eólica deve ser desligada. Se, por exemplo, a instalação de energia eólica está muito próxima a um ponto de imissão, a sombra que é projetada pode ser perturbadora mesmo quando o céu está ligeiramente encoberto. Por conseguinte, neste caso (a instalação de energia eólica está muito próxima ao ponto de imissão em questão), a instalação deve receber um menor valor para a diferença de desligamento, do que para a situação onde o ponto de imissão está mais afastado da instalação de energia eólica. Com respeito aos níveis de intensidade de luz, um valor de baixa percentagem significa um baixo nível de intensidade de luz (por exemplo quando o céu está encoberto) e alto valor de percentagem significa

Petição 870170001822, de 10/01/2017, pág. 12/21 uma forte intensidade de luz, por exemplo irradiação direta do sol, que indica que a irradiação solar não é perturbada por cobertura por nuvens ou névoa. O desligamento por sombra (ligado/desligado) indica se este está sobretudo ativado. O desligamento por sombra (ativo/inativo) significa se a instalação está atualmente desligada porque uma sombra está sendo projetada.

[00011] Se, para a diferença, um valor acima da diferença de desligamento é determinada e se, ao mesmo tempo, existir uma coincidência na janela de tempo alimentada, o que leva em conta a irradiação solar ou a posição do sol, a instalação de energia eólica pára automaticamente, se o desligamento com base em sobra é comutado para o estado “ligado”. Embora a instalação seja paralisada por causa da sombra que está sendo projetada, uma correspondente mensagem de estado aparece no menu principal do dispositivo de indicação.

[00012] O valor da diferença de desligamento pode ser alterado por meio de entradas adequadas. Visto que a sombra das lâminas de rotor se tornam mais fracas com crescente distância em relação ao ponto de imissão e, em algum ponto, perde totalmente sua significância, a sombra projetada tem um efeito desfavorável com crescente distância somente quando uma maior diferença é envolvida. A diferença de desligamento tem que ser ajustada de acordo com os fatores locais porque a diferença de desligamento também depende dos fatores geográficos no local.

[00013] As condições de luz são também continuamente medidas após a instalação parar. A instalação de energia eólica novamente começa a funcionar automaticamente, se a diferença de desligamento cair abaixo de seu valor especificado por uma duração de mais do que 2 minutos, preferivelmente 10 minutos, ou a sombra se moveu (em virtude de uma alteração na posição do sol ou por causa da trajetória do sol), por uma tal extensão que não mais existem efeitos adversos em virtude de projeção de sombra no ponto de imissão.

Petição 870170001822, de 10/01/2017, pág. 13/21 / 9 [00014] Os instantes para a ocorrência da projeção de sombra são editados para alimentação por meio de um menu. A este respeito, os valores são compostos de um dado de início e um dado de fim e um instante de partida e um instante de parada. Os valores alimentados podem ser alterados, expandidos ou apagados a qualquer tempo, o que pode ser efetuado por meio de entrada manual ou por meio da leitura em um programa adequado.

[00015] Os instantes com respeito à posição do sol são alimentados no formato de tempo de inverno. Os anos passados são também levados em conta na programação.

[00016] Os instantes para desligamento com base em sombra podem ser sempre chamados no instante atual ou posteriormente por meio de uma monitoração remota, de modo que é possível prover comprovação com respeito à manutenção.

[00017] Uma instalação de energia eólica para realização do processo precedente inclui um aparelho de processamento de dados, no qual as posições do sol ou dados que representam as mesmas são armazenados. A instalação de energia eólica também inclui uma pluralidade de, e preferivelmente três, sensores de luz. Estes sensores são dispostos em relação uniformemente espaçada em torno da instalação.

[00018] Com três sensores, existe, desta maneira, um espaçamento de 120° entre os sensores respectivos, se eles são dispostos em um círculo fictício em torno da instalação de energia eólica. Quando do uso de três sensores, um é sempre sujeito a incidência direta de luz e pelo menos um outro sensor é disposto em uma região sombreada. Por conseguinte, é sempre possível determinar a diferença em intensidade de luz.

[00019] A invenção é descrita em maior detalhe em seguida por meio de uma forma de realização, a título de exemplo.

[00020] A figura 1 mostra uma vista lateral de uma instalação de energia eólica de acordo com a invenção,

Petição 870170001822, de 10/01/2017, pág. 14/21 a figura 2 mostra uma vista plana simplificada de uma seção transversal através da torre, acima dos sensores de luz, a figura 3 mostra uma vista lateral ilustrando o efeito de projeção de sombra em duas diferentes posições do sol, e a figura 4 mostra uma vista plana do efeito de projeção de sombra também em duas diferentes posições do sol.

[00021] A figura 1 mostra uma vista lateral simplificada da instalação de energia eólica 1.

[00022] Esta instalação de energia eólica 1 inclui uma torre 10, em cujo cabeçote é disposta uma gôndola 12 com lâminas de rotor 14. Dispostos a uma altura predeterminada na torre 10 estão sensores 16, os quais detectam a intensidade de luz. A disposição dos sensores 16 em uma altura predeterminada substancialmente previne que eles sejam sujeitos à danificação ou manipulação maliciosa.

[00023] A este respeito, a altura pode ser selecionada de tal maneira que os sensores 16 podem ser alcançados a um custo razoável, a fim de, por exemplo, serem limpados ou também substituídos. Será apreciado que é também possível prover o aquecimento para os sensores 16 para prevenir ou eliminar o congelamento deles.

[00024] Como uma alternativa à montagem dos sensores 16 sobre a torre 10 da instalação de energia eólica 1, será apreciado que os sensores 16 também podem ser montados em mastros separados (não mostrados) ou em outros dispositivos adequados.

[00025] A figura 2 é uma vista simplificada em seção transversal através da torre 10 da instalação de energia eólica 1, acima dos sensores 16. Pode ser visto desta figura que, neste caso, três sensores 16 são preferivelmente dispostos em espaçamentos uniformes na periferia externa da torre 10. O espaçamento entre os sensores é, por conseguinte, de 120°.

[00026] Em virtude da seção transversal circular da torre 10, metade da

Petição 870170001822, de 10/01/2017, pág. 15/21 superfície periférica da torre 10, isto é, uma região de 180°, é sempre exposta à incidência direta de luz. Por conseguinte, a outra metade da superfície periferia (novamente 180°) estará na sombra. O uso de pelo menos três sensores, por conseguinte, significa que é certo que pelo menos um fique exposto à incidência direta de luz e pelo menos um está na sombra.

[00027] Por conseguinte, em qualquer momento desejado no tempo, a intensidade de luz, quando irradiação direta de luz é envolvida, e a intensidade de luz na sobra, podem ser detectadas, e a sua diferença pode ser determinada. Esta diferença pode ser determinada por meio do sistema de controle da instalação e usada diretamente para o controle de acordo com a invenção da instalação de energia eólica.

[00028] A figura 3 mostra uma instalação de energia eólica, por exemplo do tipo E-40 da Enercon, a qual está a uma dada distância E a partir de uma casa 2. Esta casa 2 também pode ser referida como o ponto de imissão A.

[00029] Quando o sol aparece pela manhã e também por todo o dia na estação de inverno, o sol somente se eleva até uma baixa altura - sempre quando observado a partir do ponto de imissão A - de modo que, quando o sol está na posição I, o ângulo de incidência é β I.

[00030] Se o sol se elevar para uma altura mais alta - posição II do sol que envolve um ângulo diferente de incidência β II dos raios do sol. Aqueles ângulos de incidência β I e β II (é possível contemplar quaisquer outros ângulos de incidência) dos raios do sol também se estabelecem quando em geral uma sobra pode ser projetada diretamente no ponto de imissão A.

[00031] O cenário ilustrado na figura 3 é mostrado mais uma vez também na figura 4, a partir de uma outra perspectiva. Quando o sol está no sudeste (mais uma vez considerado a partir do ponto de imissão), os raios do sol incidem sobre a instalação de energia eólica em um ângulo α Instalação de energia eólica - em relação ao eixo oeste-leste.

Petição 870170001822, de 10/01/2017, pág. 16/21 [00032] Tão logo o sol tenha se deslocado ainda mais na direção do sul, os raios do sol são incidentes sobre a instalação de energia eólica 1 em um outro ângulo α II.

[00033] É somente quando a posição do sol, que é uma função do local geográfico sobre a terra bem como dos ângulos de incidência α e β, prover que a sombra da instalação de energia eólica é incidente sobre o ponto de imissão A, que a instalação de energia eólica é desligada, se a diferença entre luz e sombra está acima de um valor predeterminado, mais especificamente a diferença de desligamento. A diferença de desligamento dependente não somente da incidência de luz, mas também da distância em relação ao ponto de imissão. Se uma instalação de energia eólica está muito próxima do ponto de imissão em questão, a sombra projetada que ocorre pode ser enervante mesmo quando o céu está ligeiramente encoberto. Em uma tal situação, por conseguinte, a instalação de energia eólica deveria obter um valor mais baixo para a diferença de desligamento do que para a situação onde o ponto de imissão está mais afastado da instalação de energia eólica.

[00034] Se a diferença está abaixo da diferença de desligamento, a instalação de energia eólica - independentemente da posição do sol - não é desligada e ainda pode gerar energia elétrica. Uma tal situação ocorre em particular quando o céu está fortemente nublado.

[00035] Quanto mais longe uma instalação de energia eólica está do ponto de imissão, quanto correspondentemente mais curtos são os instantes dentro dos quais em geral um efeito de projeção de sombra pode ocorrer no ponto de imissão.

[00036] A diferença pode ser medida diretamente no ponto de imissão A ou na instalação de energia eólica. Como o ponto de imissão e a instalação de energia eólica são relativamente próximos um do outro, os valores de intensidade de luz medidos na instalação de energia eólica são também válidos para o ponto de imissão A.

Petição 870170001822, de 10/01/2017, pág. 17/21 [00037] A diferença propriamente dita pode ser medida, por exemplo, com uma pluralidade de sensores de luz cujos valores são processados por um aparelho de processamento de dados, associados com a instalação de energia eólica. As posições do sol, nas quais a projeção de sombra pode ocorrer, no ponto de imissão, são também programadas neste aparelho de processamento. Será facilmente apreciado que aquelas posições de ‘projeção de sombra' do sol são diferentes para cada instalação de energia eólica e, por conseguinte, o aparelho de processamento de dados armazenou, para cada instalação de energia eólica, uma posição diferente do sol, na qual uma sombra pode ser projetada.

[00038] Será apreciado que é também possível que, no caso de um parque eólico disposto na proximidade de um ponto de imissão, onde um efeito de projeção de sombra deve ser evitado, isto pode ser controlado por meio de um aparelho de processamento de dados central, o qual desliga uma respectiva instalação de energia eólica individual de um parque eólico quando aquela instalação causar uma sombra a ser projetada no ponto de imissão. [00039] Se uma sombra é projetada, a instalação de energia eólica não é imediatamente desligada, mas somente quando a sombra tiver sido projetada por um certo período de tempo, por exemplo entre 5 e 10 minutos.

[00040] Se uma sombra não está mais sendo projetada, por exemplo porque nuvens apareceram entre o sol e a instalação de energia eólica, é também possível prover que o sistema não ligue imediatamente a instalação de energia eólica novamente, mas aguarde por um certo tempo, por exemplo entre 5 e 10 minutos, e proveja a ligação da instalação de energia eólica e cause com que ela funcione novamente somente quando a diferença estiver abaixo da diferença de desligamento dentro daquele período de tempo.

X [00041] É também possível programar outras posições do sol para a instalação de energia eólica, se isto for necessário, além de posições de desligamento do sol que já foram programadas.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Instalação de energia eólica compreendendo um aparelho de processamento de dados que controla a instalação de energia eólica e no qual são armazenadas as posições do sol ou valores representativos a este respeito, nos quais um desligamento da instalação pode ser efetuado, caracterizada pelo fato de que a instalação de energia eólica é acoplada com pelo menos três sensores de luz, que são uniformemente espaçados em torno da instalação de energia eólica e por meio dos quais a respectiva intensidade de luz e sombra atual ou a intensidade de luz e sombra determinada sobre um certo tempo é medida, e que os dados determinados pelos sensores de luz são processados pelo aparelho de processamento de dados e um desligamento da instalação de energia eólica é efetuado se a diferença entre luz e sombra está acima de um valor predeterminado quando é considerada uma predeterminada posição do sol.
2. Instalação de energia eólica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a instalação de energia eólica é pelo menos temporariamente desligada em uma predeterminada posição do sol.
3. Instalação de energia eólica, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as predeterminadas posições do sol, nas quais um desligamento da instalação pode ser disparado, são armazenadas no aparelho de processamento de dados.
4. Instalação de energia eólica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a diferença entre luz e sombra é determinada por meio de uma pluralidade de sensores de luz e uma avaliação pode ser efetuada a partir da diferença determinada por meio de um programa de processamento de dados.
5. Instalação de energia eólica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que as posições do sol ou valores representativos a este respeito são armazenados no aparelho de

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2 / 2 processamento de dados que, em que o desligamento da instalação de energia eólica pode ser efetuado com base nos valores armazenados.
6. Instalação de energia eólica, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a instalação de energia eólica tem um dispositivo de indicação, por meio do qual o estado de desligamento com base em sombra pode ser reproduzido.
7. Instalação de energia eólica, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizada pelo fato de que, além das posições do sol armazenadas, posições novas do sol para outros pontos de imissão podem ser armazenadas, o que é efetuado por meio de uma correspondente programação.
8. Parque eólico, caracterizado pelo fato de que compreende várias instalações de energia eólica conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7.

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