BRPI0410476B1

BRPI0410476B1 - Process for detecting ice formation on rotor blades of a wind power installation, and, wind power installation

Info

Publication number: BRPI0410476B1
Application number: BRPI0410476-5A
Authority: BR
Inventors: Wobben Aloys
Original assignee: Wobben Aloys
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2017-09-12
Also published as: WO2004104412A1; JP4690327B2; CN1795332A; NZ543684A; DE10323785A1; CA2526032C; DK1642026T3; JP2006528307A; DE10323785B4; AU2009202364B2; US7857586B2; KR100775897B1; US20070154310A1; CN100406718C; DE502004005220D1; JP2009203985A; ES2293269T3; EP1642026B1; US8393864B2; EP1642026A1

Abstract

"processo para a operação de uma instalação de energia eólica, e, instalação de energia eólica". a presente invenção refere-se a um processo para a operação de uma instalação de energia eólica, com as seguintes etapas: detecção dos valores de determinados parâmetros de operação por meio de sensores adequados, detecção de pelo menos uma de condições de limite, comparação dos valores detectados com valores armazenados dos parâmetros de operação. além disto, a invenção se refere a uma instalação de energia eólica para a realização do processo. por conseguinte, o objetivo da presente invenção é poder adaptar a operação de uma instalação de energia eólica a condições de alteração, pelo qual, de acordo com o processo, se diferenças entre os parâmetros detectados e os parâmetros armazenados ocorrerem e na dependência das condições de limite, ou os ou os valores de parâmetro armazenados são adaptados aos valores de parâmetros detectados, ou a operação da instalação de energia eólica é alterada, como uma função dos valores de parâmetro detectados. de acordo com a invenção, sobre bases pragmáticas, o congelamento de uma lâmina de rotor é considerada uma alteração (induzida temporariamente pelo tempo) na forma de lâmina de rotor. o congelamento das lâminas de rotor assim, sempre leva a uma alteração no perfil aerodinâmico e conseqüentemente, a uma redução em potência da instalação de energia eólica. todavia, tolerâncias de fabricação conduzem a desvios a partir da forma ótima das lâminas de rotor e também o ensujamento gradual das lâminas de rotor durante a operação levam a desvios a partir da dita forma e, assim a alterações na quantidade da potência gerada.

Description

“PROCESSO PARA DETECÇÃO DE FORMAÇÃO DE GELO SOBRE LÂMINAS DE ROTOR DE UMA INSTALAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA, E, INSTALAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA” [001] A presente invenção diz respeito a um processo para detectar a formação de gelo sobre lâminas de rotor de uma instalação de energia eólica, a ser realizado durante operação da instalação de energia eólica, com as seguintes etapas: detectar os valores de parâmetros de operação predeterminados daquela instalação de energia eólica por meio de sensores apropriados, detectar um valor de pelo menos uma primeira condição limite predeterminada, a saber, temperatura externa na região da instalação de energia eólica, comparar os valores detectados com valores armazenados dos parâmetros de operação. A invenção também diz respeito a uma instalação de energia eólica para a realização do processo.

[002] Aqui, a palavra “parâmetro(s)” ou a expressão “parâmetro(s) de operação” é utilizada no sentido de um parâmetro diretamente detectado, mas também no sentido de um valor de parâmetro derivado de um valor detectado.

[003] Do documento US-A1-2002/0000723, é conhecido um sistema de controle para uma instalação de energia eólica, com meios sensoriais para a detecção de valores medidos, os referidos valores medidos sendo usados para a determinação da extensão de uma carga de uma turbina da instalação de energia eólica que ocorre em função de uma condição limite. Em caso de uma carga em excesso sobre a instalação de energia eólica, sua operação pode ser influenciada ou ajustada com base na carga detectada.

[004] Do documento US-A1-2003/0057703, é conhecido um aparelho de controle para turbinas eólias, em que o aparelho de controle regula torque de carga em função de uma carga medida em distintos pontos de acionamento nele.

[005] Instalações de energia eólica já vêm sendo fabricadas por algum tempo em tais quantidades, que é muito aceitável se falar acerca de fabricação em série. Não obstante, cada instalação de energia eólica é eventualmente única, porque desvios, a partir dos ajustes ótimos, também ocorrem na fabricação em série. Como se sabe, este não é, muito menos, um fenômeno da fabricação em série exclusivo de instalações de energia eólica. Ainda assim, em muitas áreas da vida cotidiana existem valores-padrão e uma faixa de tolerância aceitável, no interior da qual desvios a partir dos valores predeterminados são aceitáveis e não resultam questões problemáticas.

[006] Já que as lâminas de rotor das instalações de energia eólica são produzidas com uma percentagem extraordinariamente alta de trabalho manual, atingindo consideráveis dimensões, cada lâmina de rotor individual é também única. Assim, uma instalação de energia eólica com três lâminas de rotor já tem três lâminas únicas no seu rotor. Por conseguinte, um rotor de uma instalação de energia eólica não é igual a outro e, mesmo a troca de uma lâmina de rotor, altera o rotor inteiro, dentro da faixa de tolerância.

[007] De modo correspondente, o comportamento de operação de cada instalação de energia eólica também se difere daquele de outras instalações de energia eólica, mesmo quando essas são do mesmo tipo. Ainda que os desvios estejam dentro da faixa de tolerância aceitável, eles podem, ainda assim, levar a perdas de potência.

[008] Instalações de energia eólica e, mais especialmente, suas partes dispostas no exterior, na área das gôndolas, tais como o rotor, como também o anemômetro,ficam sujeitos a riscos de congelamento, especialmente no inverno. O congelamento do anemômetro pode, facilmente, conduzir a erros de medição, os quais, por sua vez, resultam num controle inadequado daquela instalação de energia eólica.

[009] Congelamento de rotor envolve o risco de indivíduos e coisas na área da instalação de energia eólica serem feridos e danificadas, respectivamente, em virtude de gelo que é lançado. Quando tais lâminas de rotor estão cobertas com gelo, não pode ser previsto quando ou quanto gelo cairá, e a instalação de energia eólica tem de ser paralisada, em especial, em virtude do congelamento das lâminas de rotor, a fim de prevenir um perigo para o ambiente.

[0010] No estado da técnica, várias propostas se tomaram conhecidas a fim de evitar este problema. Assim, por exemplo, anemômetros aquecidos estão disponíveis. Aquecedores de tais anemômetros devem evitar o congelamento ou formação de gelo antecipada. No entanto, um aquecedor deste tipo não é uma proteção completa contra o congelamento do anemômetro, pois, por um lado, o aquecedor podería falhar, e, por outro lado, nem mesmo um aquecedor em uma condição de operação seria capaz de evitar a formação de gelo a temperaturas arbitrariamente baixas.

[0011] Vários conceitos também se tomaram conhecidos para lâminas de rotor. Por exemplo, as lâminas de rotor poderão ser aquecidas para prevenir qualquer formação de gelo. Todavia, para grandes instalações de energia eólica com lâminas de rotor correspondentemente grandes, o consumo necessário de potência é enorme. Do documento DE-A1-19528862, é conhecido um sistema no qual a instalação é paralisada, após a ocorrência de congelamento, e, então, as lâminas de rotor são aquecidas, para eliminar congelamento das lâminas de rotor, com o uso de energia tão otimizado quanto possível. Todavia, a detecção de congelamento no estado da técnica é frequentemente feita ao detectar o rotor desbalanceado, o que resulta quando o rotor lança uma parte do gelo formado.

[0012] Não obstante, já na primeira vez em que gelo é lançado, há um perigo para a área, e, à medida que o tamanho das lâminas de rotor aumenta, a sua massa também cresce, tal que o lançamento de quantidade(s) relativamente pequena(s) de gelo não leve a um desbalanceamento detectável, pelo que uma detecção confiável da formação de gelo se tome difícil.

[0013] Por conseguinte, é um objetivo da presente invenção ser capaz de adaptar a operação de uma instalação de energia eólica a alterações.

[0014] Tal objetivo é atingido de acordo com a invenção através de um processo do tipo inicialmente mencionado, porém com os aspectos genuínos da reivindicação 1, e uma instalação de energia eólica com os aspectos genuínos da reivindicação 8.

[0015] A invenção é baseada no conhecimento de que, sob um ponto de vista pragmático, a formação de gelo (temporária, provocada por condições meteorológicas) sobre uma lâmina de rotor também representa uma alteração da forma da lâmina de rotor. Dela resulta em que uma formação de gelo sobre as lâminas de rotor de uma instalação de energia eólica sempre conduz a uma alteração do perfil aerodinâmico e, assim, a um efeito negativo sobre a potência da instalação de energia eólica. Contudo, desvios dependentes da fabricação de lâminas de rotor a partir da forma ótima predeterminada, e a oxidação gradual das lâminas de rotor durante a operação, também levam a desvios em termos da potência gerada.

[0016] Agora, se predeterminados parâmetros de operação, tais como, velocidade do vento, ângulo de ataque das lâminas de rotor e a potência gerada, forem detectados, estes podem ser comparados com os valores armazenados na instalação de energia eólica. Considerando-se a condição limite da temperatura externa, a partir da qual pode-se deduzir se o congelamento (ou a formação de gelo) pode sobretudo ocorrer ou não, ou se valores armazenados na instalação de energia eólica podem ser adaptados à situação real/efetiva ou se a operação da instalação é influenciada correspondentemente.

[0017] A condição limite da temperatura externa pode ser monitorada com um sensor de temperatura. Se tal temperatura externa for de 2°C ou mais, então o congelamento é seguramente descartado, e, por conseguinte, um desvio dos valores não deve ser seguramente atribuído ao congelamento, mas sim aos desvios de tolerâncias, por exemplo, no perfil da lâmina de rotor. Caso aquela temperatura caia abaixo de 2°C, congelamento ou formação de gelo não pode mais ser confiavelmente descartado. Assim sendo, se os valores de parâmetros se alterarem, o congelamento ou a formação de gelo não pode ser descartado, e, portanto, a operação da instalação é influenciada, por exemplo, paralisando-a.

[0018] Para se poder adaptar os valores de parâmetros,armazenados em tal instalação, a alterações contínuas na instalação, e não levar a uma detecção errônea de uma formação de gelo, os valores dos parâmetros armazenados na instalação poderão ser adaptados correspondentemente no caso do surgimento (repetido) de desvios. Para adaptar estes valores de parâmetros, uma diferença é determinada entre o valor de parâmetro armazenado e o valor de parâmetro detectado, e, segundo a dita diferença, os valores dos parâmetros armazenados podem ser alterados com uma ponderação predeterminada. A ponderação pode ser, por exemplo, uma fração do valor da diferença, tal que uma alteração única não leve a uma mudança significativa dos valores de parâmetros armazenados.

[0019] Os valores dos parâmetros e/ou da condição limite poderão ser detectados durante um período de tempo que possa ser previamente definido, por exemplo, 60 s, e/ou durante um número previamente definido de ciclos de medição, a fim de reduzir a influência de eventos individuais aleatórios.

[0020] Já que o controle da instalação de energia eólica é efetuado com diferentes parâmetros em função da velocidade do vento, os parâmetros usados, preferencialmente, variam em função de uma segunda condição limite. Abaixo da velocidade do vento, na qual tal instalação gera a potência nominal, aquela instalação é controlada pela potência gerada; e, é dependente de, dentre outros fatores, da velocidade do vento. Correspondentemente, tal velocidade do vento pode ser determinada a partir da potência gerada. Quando a velocidade nominal do vento é alcançada e excedida, a instalação (turbina) sempre gera a potência nominal. Nesta faixa, a instalação é controlada por meio de alteração do ângulo de ataque das lâminas de rotor. Correspondentemente, ao ângulo de ataque das lâminas de rotor poderá estar atribuída uma velocidade do vento. Portanto, em função do alcance da potência nominal como uma condição limite, o parâmetro pode alterar entre a potência gerada e o ângulo de ataque da lâmina de rotor.

[0021] Uma forma de realização da invenção é explicada em maiores detalhes abaixo com referência às figuras. Estas mostram: Figura 1, um fluxograma do processo de acordo com a presente invenção;

Figura 2, um fluxograma de uma forma de realização alternativa do processo;

Figura 3, um exemplo de uma curva característica padrão, predeterminada, e curvas características determinadas por medições; e Figura 4, uma representação para ilustrar a modificação daqueles valores de parâmetros armazenados.

[0022] As etapas individuais estão designadas com sinais de referência no fluxograma mostrado na Figura 1. A etapa 10 é o início do fluxograma. Na etapa 11, se comprova se esta é a primeira execução ou não desta instalação de energia eólica. Ramificação que se estende para baixo simboliza resposta “sim” e ramificação que se estende para a direita simboliza resposta “não”. Se esta for a primeira execução da instalação, então na etapa 12, valores padrão típicos são registrados numa memória. Se esta não for a primeira execução, tal etapa 12 é saltada.

[0023] Na etapa 13, a potência real gerada PiSt, o ângulo de ataque ada lâmina de rotor, e a velocidade do vento Vw são detectados. Já na etapa 14, se comprova se tal potência real gerada PiSt é a potência nominal PN. Se este for o caso, o processo continua através da ramificação inferior para a etapa 15. Aqui, o ângulo de ataque αda lâmina de rotor é selecionado como o parâmetro. Se a potência gerada não é a potência nominal, i.e. se for inferior à potência nominal, a ramificação para a direita é usada e o processo continua com a etapa 16, onde a potência real gerada PiSt é selecionada como o parâmetro. Na etapa seguinte 19, se comprova se a temperatura externa ué de pelo menos 2°C ou mais. Se for o caso, o processo continua com a etapa 20 através da ramificação inferior.

[0024] A detecção da temperatura externa u pode ser efetuada mediante um termômetro. Naturalmente, outro termômetro pode também estar presente, eventualmente num outro local da instalação,em que as temperaturas detectadas por estes termômetros a respeito de sua plausibilidade, uma com a outra, podem ser comprovadas.

[0025] Na etapa 20, em função do parâmetro determinado nas etapas 14, 15 e 16, do ângulo de ataque ar da lâmina de rotor ou potência real gerada Pist, a velocidade do vento Vk correspondente é determinada a partir dos dados armazenados na instalação de energia eólica. A seguir, tal velocidade do vento Vk é comparada com aquela velocidade do vento Vw detectada. Na etapa 21, se comprova se a velocidade do vento detectada se difere da velocidade do vento armazenada. Se for o caso, o processo continua através da ramificação inferior, e na etapa 22, determina-se um novo valor para o valor de parâmetro armazenado e ele fica armazenado na instalação de energia eólica.

[0026] Esse novo valor é multiplicado por um fator de 0,05, como um fator de ponderação, e é somado ao valor atual, levando em conta seu sinal. Se isto resultar em um valor menor, então, 1/20 da diferença é subtraído do valor armazenado; se isso resultar em um valor mais alto, então, 1/20 da diferença é somado a esse valor. Após armazenar este novo valor determinado, a potência real gerada PiSt, o ângulo de ataque orda lâmina de rotor e a velocidade do vento Vw são novamente detectados e o processo é executado de novo na sequência começando pela etapa 13.

[0027] Naturalmente, o dito fator de ponderação também pode assumir qualquer outro valor adequado. Aqui, é óbvio que para um fator de ponderação maior, a adaptação dos valores armazenados aos valores detectados é efetuada mais rapidamente do que para um fator de ponderação menor.

[0028] O fator de ponderação também pode ser alterado, por exemplo, em função do total da diferença entre o valor detectado e o valor armazenado. Quanto maior for a diferença, menor será o fator de ponderação, por exemplo, para reduzir a influência em virtude de uma grande diferença, ou vice-versa.

[0029] Altemativamente, um fator de ponderação pode ser eliminado. No seu lugar, a adaptação dos valores armazenados aos valores detectados pode ser efetuada de modo independente, ou gradualmente em função das diferenças, com quantidades predeterminadas. Logo, a adaptação pode ser sempre efetuada com um valor w, ou para uma primeira faixa predeterminada da quantidade de diferença, um primeiro valor wi predeterminado é usado, e para uma segunda faixa predeterminada da quantidade de diferença, um segundo valor W2 é usado e para uma terceira faixa, um terceiro valor W3, etc.

[0030] Se o valor determinado na etapa 20 não se distinguir de maneira significativa do valor armazenado, o processo da etapa 21 através da ramificação para a direita poderá continuar, contornando a etapa 22. Correspondentemente, tal etapa 22 pode ser economizada, reduzindo a carga sobre o processador que é usado.

[0031] Na etapa 19, se for detectado que a temperatura não vai até pelo menos 2°C, o congelamento ou formação de gelo sobre as lâminas de rotor não pode mais ser confiavelmente determinado. Correspondentemente, o processo se desvia, através da ramificação lateral, à etapa 23. Na etapa 23, por sua vez, de acordo com o parâmetro detectado, a velocidade do vento Vw associada com o valor de parâmetro armazenado é determinada.

[0032] Na etapa 24, é comprovado que (considerando-se uma faixa de tolerâncias) a velocidade do vento Vk, determinada com base nos valores dos parâmetros armazenados, coincide com a velocidade do vento Vw detectada. Se este for o caso, o processo retoma através da ramificação lateral à etapa 13 e o processo continua, por sua vez, com a detecção da potência real gerada PjSt, o ângulo de ataque ada lâmina de rotor, e a velocidade do vento Vw- [0033] Na etapa 24, quando for determinado que a velocidade do vento Vw detectada não coincide com aquela velocidade do vento VK, determinada com base nos valores armazenados, na etapa 25 é comprovado se a velocidade do vento Vw detectada é menor do que a velocidade do vento Vk determinada a partir dos valores de parâmetros.

[0034] Se este for o caso, o processo continua através da ramificação inferior e, na etapa 26, congelamento ou uma formação de gelo no anemômetro é assumido, já que, da potência gerada pela instalação, ou do ângulo de ataque da lâmina resulta que tal velocidade do vento tem que ser superior a detectada pelo anemômetro.

[00351 Se a velocidade do vento Vw detectada não for menor do que a velocidade do vento VK determinada com base naqueles valores de parâmetro armazenados, o processo continua através da ramificação lateral na etapa 25. [00361 Posto que é conhecido pela etapa 24 que a velocidade do vento Vw detectada não é igual à velocidade do vento determinada a partir dos valores de parâmetros, V«, armazenados, e devido à velocidade do vento Vw detectada ser tampouco menor do que a velocidade do vento VK determinada com base nos valores de parâmetros armazenados, ela tem, portanto, que ser maior. Contudo, se para esta velocidade maior do vento, uma menor potência for gerada ou um menor ângulo de ataque da lâmina de rotor for detectado,tem-se que automática e necessariamente está alterado o comportamento aerodinâmico das lâminas de rotor. Já que é conhecido pela etapa 19 que a temperatura é inferior aos 2°C, o congelamento ou a formação de gelo sobre tais lâminas de rotor não pode ser descartado. Por conseguinte, na etapa 27, é agora assumido congelamento ou formação de gelo sobre as lâminas do rotor, [0037J Tanto uma formação de gelo no anemômetro, assumida na etapa 26, como a formação de gelo nas lâminas do rotor, assumida na etapa 27, levam a uma paralisação da instalação na etapa 28. Assim, o perigo para o ambiente é confiavelmente impedido em qualquer caso.

[0038] Todo o processo então termina na etapa 29.

[00391 No fluxograma ilustrado na Figura 2, as etapas individuais estão designadas com os sinais de referência. A etapa 10 é o início do fluxograma. Na etapa 11, sc comprova se esta é a primeira execução ou não desta instalação de energia eólica. A ramificação que se estende para baixo simboliza resposta “sim” e a ramificação que se estende para a direita simboliza resposta “não”. Se for a primeira execução, então, valores padrão típicos da instalação são armazenados numa memória na etapa 12. Se não for a primeira execução, a etapa 12 é saltada.

[0040] Na etapa 13, a potência real gerada PiSt, o ângulo de ataque ar da lâmina de rotor, e a velocidade do vento Vw são detectados. Já na etapa 14, se comprova se tal potência real gerada PiSt é a potência nominal PN. Se este for o caso, o processo continua através da ramificação inferior com a etapa 15. Aqui, o ângulo de ataque ar da lâmina de rotor é selecionado como o parâmetro. Se a potência gerada não é a potência nominal, i.e. se for inferior à potência nominal, a ramificação para a direita é usada e o processo continua com a etapa 16, onde a potência real gerada PjSt é selecionada como o parâmetro.

[0041] Na etapa 17, de acordo com o parâmetro selecionado na etapa 15 ou 16, a velocidade do vento Vk armazenada, e associada, é determinada. Uma velocidade do vento Vk é associada a uma faixa de tolerâncias com uma largura que pode ser previamente definida. Essa largura pode variar, por exemplo, em função da localização da instalação de energia eólica.

[0042] Em locais com um alto risco para o ambiente, por exemplo, na redondeza de edifícios, uma rápida reação do controle da instalação de energia eólica a desvios dos valores armazenados pode ser feita através de uma estreita faixa de tolerâncias. Para esta estreita faixa de tolerâncias, foram determinados valores empíricos de ±0,5 m/s até ±2 m/s e, de preferência, ±1,2 m/s. Para áreas com menores riscos, uma faixa de ±1 m/s até ±3 m/s e, de preferência, ±2 m/s, é dada como apropriadamente útil.

[0043] Na etapa 18, é comprovado que aquela velocidade do vento Vw detectada, considerando-se a faixa de tolerâncias, coincide com a velocidade do vento VK determinada a partir dos valores armazenados. Se este for o caso, o processo continua através da ramificação para a direita da etapa 18 e retoma à etapa 13. Aqui, a velocidade do vento Vw, o ângulo de ataque ar da lâmina de rotor, e a potência real gerada PiSt, são novamente detectados.

[0044] Se a velocidade do vento Vw detectada não coincide com aquela velocidade do vento VK armazenada (naturalmente, considerando-se igualmente a faixa de tolerâncias), o processo continua na etapa 18 através da ramificação inferior para a etapa 19.

[0045] Na etapa 19, se comprova se a temperatura externa ué de pelo menos 2°C ou mais. Se for o caso, o processo continua através da ramificação inferior para a etapa 20.

[0046] Na etapa 20, em função dos parâmetros determinados nas etapas 14,15 e 16, da velocidade do vento VK ou potência real gerada PiSt, a velocidade do vento Vk correspondente é determinada, a partir dos dados armazenados na instalação, bem como a sua diferença. Na etapa 22, um novo valor para o valor de parâmetro armazenado é determinado e ele fica armazenado na instalação de energia eólica.

[0047] Esse novo valor é multiplicado por um fator de 0,05, como um fator de ponderação, e é somado ao valor atual, levando em conta seu sinal. Ou seja, caso isto resulte num valor menor, 1/20 da diferença é subtraído do valor atual armazenado; ao contrário, caso resulte num valor maior, 1/20 da diferença é somado a este valor. Uma vez armazenado este novo valor determinado, a dita potência real gerada PiSt, o dito ângulo de ataque ada lâmina de rotor, e a dita velocidade do vento Vw são mais uma vez detectados, e o processo é executado de novo na sequência começando pela etapa 13.

[0048] Naturalmente, as observações feitas na descrição, com respeito a Figura 1, também se aplicam aqui para o fator de ponderação.

[0049] Na etapa 19, se for determinado que a temperatura não é de pelo menos 2°C, então congelamento ou uma formação de gelo nas lâminas do rotor já não pode mais ser confiavelmente descartado. Por conseguinte, o processo continua para a etapa 25 através da ramificação lateral.

[0050] Na etapa 25, é comprovado se velocidade do vento Vw detectada é menor do que a velocidade do vento Vk determinada a partir dos valores de parâmetros.

[0051 ] Se for o caso, o processo continua através da ramificação inferior e, na etapa 26, congelamento ou formação de gelo no anemômetro é assumido, porque da potência real PiSt gerada pela instalação ou do ângulo de ataque a da lâmina resulta no fato de que a velocidade do vento tem que ser maior do que a detectada pelo anemômetro.

[0052] Se a velocidade do vento Vw detectada não for menor do que a velocidade do vento VK determinada a partir de referidos valores de parâmetros armazenados, o processo continua com a etapa 25 através da ramificação lateral.

[0053] Visto que é conhecido pela etapa 24 que a velocidade do vento Vw detectada não é igual à velocidade do vento Vk determinada a partir dos valores de parâmetros armazenados, e devido à velocidade do vento detectada Vw tampouco ser menor do que a velocidade do vento Vk determinada a partir dos valores de parâmetros armazenados, ela deve ser, portanto, maior. Todavia, se para esta velocidade maior do vento, uma menor potência for gerada ou um menor ângulo de ataque da lâmina de rotor for detectado, tem-se que automática e necessariamente está alterado o comportamento aerodinâmico das lâminas de rotor. Já que é conhecido pela etapa 19 que a temperatura é inferior aos 2°C, o congelamento ou a formação de gelo sobre tais lâminas de rotor não pode ser descartado. Por conseguinte, na etapa 27, se supõe congelamento ou formação de gelo sobre as lâminas do rotor.

[0054] Tanto uma formação de gelo no anemômetro, assumida na etapa 26, como a formação de gelo nas lâminas do rotor, assumida na etapa 27, levam a uma paralisação da instalação na etapa 28. Assim, o perigo para o ambiente é confiavelmente impedido em qualquer caso.

[0055] Todo o processo então termina na etapa 29.

[0056] Figura 3 exibe uma representação com três curvas características. A velocidade do vento Vw é identificada na abscissa do sistema de coordenadas. Aqui, a velocidade do vento Vw é parâmetro relevante até a velocidade do vento nominal VN, na qual a instalação de energia eólica atinge sua potência nominal. Acima de tal velocidade do vento Vn, o ângulo de ataque «da lâmina de rotor é parâmetro relevante. Porém, por questão de clareza, isto não é representado na figura.

[0057] Potência P é representada na ordenada. A potência nominal Pn é indicada.

[0058] Considerando-se que a curva contínua serve de exemplo para os valores de parâmetros padrão armazenados na instalação de energia eólica por meio de sua primeira execução. Já a curva descontínua representa uma primeira curva característica e específica da instalação, formada pela adaptação daqueles valores padrão armazenados aos valores detectados, e a curva de traços e pontos constitui um segundo exemplo de outra curva característica e específica daquela instalação, também formada pela adaptação de tais valores padrão armazenados aos valores padrão detectados. Naturalmente, apenas uma curva característica e específica da instalação pode se aplicar a uma instalação de energia eólica.

[0059] A primeira curva característica descontínua, que se estende para baixo da curva característica contínua já indica que a potência real gerada pela instalação se situa abaixo da potência representada nos parâmetros padrão. Ao contrário, a segunda curva característica de traços e pontos representa maiores potências na faixa até a velocidade do vento nominal Vn.

[0060] Abaixo da velocidade do vento nominal Vn, o parâmetro PiSt é usado. Da curva característica descontínua, tem-se que a potência Pi é gerada numa velocidade do vento V2 detectada. De uma curva característica padrão (contínua), tem-se, para aquela potência Pi, uma velocidade do vento Vi que é inferior à velocidade do vento V2 detectada. Portanto, a velocidade do vento V2 detectada com a potência Pi, é, assim, maior do que a velocidade do vento Vi, determinada a partir dos valores armazenados. Em uma temperatura abaixo de 2°C, de acordo com a invenção, a instalação de energia eólica seria desligada sob a suposição de congelamento ou formação de gelo nas lâminas do rotor.

[0061] Numa temperatura de pelo menos 2°C ou mais, seria formada a diferença AV = V2 - Vi. Como valor de correção, AV/20 é adicionado ao valor armazenado e é armazenado na memória, em lugar do valor atual. Posto que a diferença AV tem um sinal positivo, o valor armazenado é movido na direção de maiores valores, isto é, na direção de V2 com 1/20 da quantidade da diferença.

[0062] A curva de traços e pontos ilustra um desvio no sentido oposto. Com a potência Pi, uma velocidade do vento V3 é detectada, a qual é menor do que a velocidade do vento Vi determinada a partir da curva característica padrão. A diferença V3 - Vi acarreta, por sua vez, em AV; e, AV/20 é somado como o valor de correção ao valor armazenado. Contudo, neste caso, considerando-se que a diferença AV é negativa, um valor com sinal negativo é somado ao valor armazenado, consequentemente, AV/20 é subtraído. Portanto, aqui também, o valor armazenado é adaptado com 1/20 da diferença, levando em conta o sinal, a saber, na direção de V3.

[0063] Ao atingir ou exceder a potência nominal, isto é, a velocidade do vento nominal, Vn, a potência real gerada PiSt já não é mais detectada como o parâmetro, mas, em lugar desta, o ângulo de ataque a das lâminas de rotor. O processo a seguir corresponde à descrição acima explicada. A partir do ângulo de ataque cr de lâminas de rotor, por meio da curva característica padrão (curva característica contínua), a velocidade do vento associada é determinada. Esta é comparada com a velocidade do vento detectada. Aqui, se resultar diferenças a partir delas, elas serão processadas da maneira como descrita anteriormente.

[0064] A Figura 4 é uma representação ampliada da secção das curvas características ilustradas na Figura 3, numa faixa inferior à velocidade do vento nominal Vn- Nesta Figura 4, as velocidades do vento estão registradas tal como na Figura 3.

[0065] Por intermédio da representação ampliada, a diferença pode ser vista mais facilmente. A velocidade do vento de referência é a velocidade do vento Vi que é determinada a partir dos valores armazenados. Esta é subtraída da velocidade do vento V2, V3 detectada. De forma corresponde, AV é gerado. Para a diferença V2 - Vi, AV tem um sinal positivo. Para a diferença V3 - Vi, no entanto, AV tem um sinal negativo.

[0066] A fim de impedir uma influência demasiadamente grande de tais desvios nos valores armazenados, a diferença é ponderada com um fator que é previamente definido. No presente caso, este valor é de 0,05.

[0067] Para adaptar os valores armazenados à dita instalação de energia eólica individual, a diferença ponderada, nesse caso, AV/20, é somada ao valor Vi armazenado, e quando do surgimento de uma diferença numa temperatura externa abaixo de 2°C, assume-se um congelamento ou uma formação de gelo e a operação da instalação de energia eólica é paralisada.

[0068] Para não ter que reagir a cada desvio, arbitrariamente, pequeno AV, uma faixa de tolerâncias pode ser prevista. Isto é designado na figura com -T para o limite inferior e +T para o limite superior. Em casos de desvios, AV, na faixa de tolerâncias, a instalação continua a operar, e não são alterados tais valores armazenados na instalação de energia eólica. Naturalmente, a faixa de tolerâncias pode ser aplicável, por exemplo, apenas para o controle operacional da instalação de energia eólica. Assim, os valores armazenados serão adaptados até mesmo em casos de ligeiras alterações, mas a instalação ainda continuará a ser operada até mesmo em temperaturas abaixo de 2°C.

[0069] Os valores para aquela faixa de tolerâncias podem ser ajustados individualmente em função do local da instalação de energia eólica individual. Onde a faixa de tolerâncias de ±2 m/s é suficiente para um local da instalação, a faixa de tolerâncias de ±1,2 m/s é necessária para outro local da instalação do mesmo tipo de instalação.

[0070] Numa velocidade do vento Vi de 10 m/s, um limite superior de 11,2 m/s e um limite inferior de 8,8 m/s são dados para ±1,2 m/s como uma tolerância. Dentro desta faixa de 8,8 m/s a 11,2 m/s, os parâmetros podem ser, portanto, adaptados, mas a instalação continuará a operar, inclusive em baixas temperaturas externas.

[0071] Na figura, seja Vi = 10 m/s, V2 = 12 m/s, e V3 = 8,5 m/s. Logo, AV = V2 - Vi = 2 m/s. A adaptação do valor armazenado é realizada com 1/20, ou seja, neste exemplo, 0,1 m/s. Uma vez que o sinal é positivo, Vj é alterada, correspondentemente, para 10,1 m/s.

[0072] Para uma diferença AV = V3 - Vj, no caso acima, um valor que resulta é -1,5 m/s (8,5 m/s - 10 m/s). Adaptação de Vi é realizada, por sua vez, com AV/20, e, assim, = - 0,075 m/s. Portanto, Vi é alterada para 9,925 m/s.

[0073] Tal fator de ponderação determina quão rápido aqueles valores armazenados são adaptados aos valores detectados. Quanto maior for tal fator, mais rápida será realizada a adaptação.

[0074] Não obstante o acima exposto, a detecção dos valores também influencia. Tipicamente, na área de instalações de energia eólica, especialmente os valores ambientais, tais como temperatura ou velocidade do vento, não são determinados mediante uma única medição, mas, em vez disso, mediante uma pluralidade de ciclos de medição, por exemplo, de 30, ou através de um período de tempo predeterminado, por exemplo, de 60 s. A partir de tais resultados, os valores são então inferidos, por exemplo, como média aritmética ou geométrica.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Processo para detecção de formação de gelo sobre lâminas de rotor de uma instalação de energia eólica, durante operação daquela instalação de energia eólica, compreendendo as seguintes etapas: - detectar os valores de parâmetros de operação predeterminados da instalação de energia eólica por meio de sensores apropriados (etapa 13), - detectar um valor de pelo menos uma primeira condição limite predeterminada, a saber, a temperatura externa na região da instalação de energia eólica (etapa 19), - comparar os valores detectados com valores armazenados dos parâmetros de operação, caracterizado pelo fato de que, quando os valores de parâmetros de operação detectados se desviam daqueles valores de parâmetros de operação armazenados e então, em função daquele valor detectado das condições limite, a saber, da temperatura externa na região da instalação de energia eólica (etapa 19), ou os valores de parâmetros de operação armazenados são adaptados aos valores de parâmetros de operação detectados (etapas 20. 21,22) ou a operação daquela instalação de energia eólica é influenciada (etapas 26-29) em função também dos valores de parâmetros de operação predeterminados detectados (etapas 24, 25).

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, quando um valor-1 imite da condição limite é excedido, os valores de parâmetros de operação armazenados são adaptados e, quando o valor cai abaixo do valor-1 imite, a operação da instalação de energia eólica é influenciada.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a adaptação dos valores dc parâmetros de operação armazenados é efetuada com uma ponderação predeterminada da quantidade do desvio a partir do valor de parâmetro de operação armazenado.

4. Processo de acordo com qualquer urna das reivindicações I -3, caracterizado pelo fato de que os valores de parâmetros de operação detectados e/ ou condições limite são detectados durante um período de tempo predeterminável.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4, caracterizado pelo fato de que aqueles valores de parâmetros de operação e/ou condições limite são detectados durante um número predeterminado de ciclos de medição.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-5, caracterizado pelo fato de que os parâmetros de operação utilizados variam em função de uma segunda condição limite.

7. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de, quando um valor-limite da segunda condição limite é excedido, valores de primeiros parâmetros de operação serem usados e, quando o valor cai abaixo do valor-limite da segunda condição limite, valores de segundos parâmetros de operação serem usados.

8. Instalação de energia eólica, a qual possui um dispositivo para a detecção de formação de gelo sobre lâminas de rotor da instalação de energia eólica, com sensores para detectar os valores de parâmetros de operação predeterminados e pelo menos um valor de uma condição limite, a saber, aquela temperatura externa na região da instalação de energia eólica, e para comparar os valores de parâmetros de operação com valores armazenados dos parâmetros de operação, caracterizada pelo fato de o dispositivo ter meios que, quando os valores de parâmetros de operação detectados se desviam daqueles valores dos parâmetros de operação armazenados e, em função daquele valor detectado da condição limite, a saber, daquela temperatura externa na região da instalação de energia eólica (etapa 19), ou adaptam aqueles valores de parâmetros de operação armazenados ou influenciam operação da instalação de energia eólica em função também dos valores de parâmetros de operação predeterminados detectados.

9. Instalação de energia eólica de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o dispositivo inclui um microprocessador.