ES2293269T3

ES2293269T3 - Procedimiento para el funcionamiento de una instalacion de energia eolica.

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Publication number: ES2293269T3
Application number: ES04739202T
Authority: ES
Inventors: Aloys Wobben
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2008-03-16
Anticipated expiration: 2024-05-14
Also published as: BRPI0410476A; DE10323785A1; DK1642026T3; CN1795332A; AR044549A1; NZ543684A; KR20060008327A; US20070154310A1; CN100406718C; AU2004240994A1; EP1642026A1; CA2526032C; KR100775897B1; US8393864B2; JP2006528307A; ATE375448T1; EP1642026B1; DE502004005220D1; CA2526032A1; PL1642026T3

Abstract

Procedimiento para detectar la formación de hielo durante el funcionamiento de una instalación de energía eólica, con los pasos: - registro de los valores de parámetros de funcionamiento predefinidos de la instalación de energía eólica mediante sensores adecuados (paso 13), - registro de un valor de al menos una primera condición límite predefinida, a saber la temperatura exterior en la zona de la instalación de energía eólica (paso 19), - comparación de los valores registrados con valores almacenados de los parámetros de funcionamiento, caracterizado porque en caso de diferencias de los valores de los parámetros de funcionamiento registrados con respecto a los valores de parámetros de funcionamiento almacenados, y en función del valor registrado de las condiciones límite, a saber la temperatura exterior en la zona de la instalación de energía eólica (paso 19), o bien los valores de parámetros de funcionamiento almacenados se adaptan a los valores de parámetros de funcionamiento registrados (pasos 20, 21, 22), o bien, se influye en el funcionamiento de la instalación de energía eólica (pasos 26 a 29), asimismo en función de los valores de los parámetros de funcionamiento registrados, predefinidos (pasos 24, 25).

Description

Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica.

La invención se refiere a un procedimiento para detectar la formación de hielo durante el funcionamiento de una instalación de energía eólica, tal como se describe en el preámbulo de la reivindicación 1. Asimismo, la invención se refiere a una instalación de energía eólica según el preámbulo de la reivindicación 8.

El término "parámetro" o ``parámetro de funcionamiento'' se entiende aquí en el sentido de un parámetro registrado directamente, pero también en el sentido de un valor de parámetro deducido de un valor registrado.

Por la solicitud de patente estadounidense US2002/0000723A1 se conoce un sistema de control para una instalación de energía eólica con medios sensoriales para registrar valores de medición, utilizándose los valores de medición para determinar la medida de una carga de la turbina de la instalación de energía eólica, que se produce en función de una condición límite. En caso de una carga excesiva de la instalación de energía eólica, su funcionamiento se puede manipular o ajustar en función de la carga registrada.

Por la solicitud de patente estadounidense US2003/0057703A1 se conoce un aparato de control para turbinas eólicas, en el que el aparato de control regula la carga del par de giro en función de una carga medida en distintos ramales de accionamiento en éstas.

Desde hace algún tiempo ya se están fabricando instalaciones de energía eólica en tales cantidades que se puede hablar de una fabricación en serie. No obstante, finalmente, cada instalación de energía eólica es única, porque también en la fabricación en serie se producen diferencias con respecto a las especificaciones óptimas. Como se sabe, esto no es ni mucho menos un fenómeno exclusivo de la fabricación en serie de instalaciones de energía eólica. Más bien, en muchos ámbitos de la vida cotidiana existen valores especificados y un intervalo de tolerancia admisible, dentro del cual se aceptan y no resultan problemáticas las diferencias de los valores predefinidos.

Dado que las palas de rotor de las instalaciones de energía eólica se fabrican con un porcentaje extraordinariamente alto de trabajo manual, alcanzando unas dimensiones considerables, también cada pala de rotor individual es única. Una instalación de energía eólica con tres palas de rotor presenta, por tanto, tres piezas únicas tan sólo en el rotor. Por esta razón, ningún rotor de una instalación de energía eólica es igual a otro y el solo recambio de una pala de rotor cambia el rotor entero - dentro del intervalo de tolerancia.

De manera correspondiente se distinguen también los comportamientos de funcionamiento de cada instalación de energía eólica del de otras instalaciones de energía eólica, aunque sean del mismo tipo. Aunque las diferencias estén dentro del intervalo de tolerancia admisible, pueden conducir a pérdidas de rendimiento.

Las instalaciones de energía eólica y, en particular, sus partes dispuestas en el exterior, en la zona de las góndolas, tales como el rotor, pero también el anemómetro, corren el peligro de cubrirse de hielo en invierno. Una formación de hielo en el anemómetro puede provocar fácilmente mediciones erróneas, que a su vez conducen a un control inadecuado de las instalaciones de energía eólica.

La formación de hielo en el rotor entraña el peligro de que por el lanzamiento de hielo puedan sufrir daños personas y objetos que se encuentren en el entorno de la instalación de energía eólica. Dado que en el caso de la formación de hielo en las palas de rotor es imprevisible cuándo se desprenderá qué cantidad de hielo, la instalación de energía eólica debe pararse especialmente en caso de la formación de hielo en las palas de rotor para evitar el peligro para el entorno.

En el estado de la técnica se han conocido varias propuestas de solución para evitar estos problemas. Por ejemplo, están disponibles anemómetros calentables. La calefacción de estos anemómetros debe evitar de antemano la formación de hielo. Sin embargo, una calefacción de este tipo no constituye ninguna seguridad total contra la formación de hielo en el anemómetro, porque por una parte puede fallar la calefacción y, por otra parte, ni siquiera una calefacción en condiciones de funcionamiento es capaz de evitar la formación de hielo a cualquier temperatura baja.

También se han conocido varios conceptos para las palas de rotor. Así, se pueden calentar palas de rotor para evitar, a su vez, cualquier formación de hielo. Sin embargo, precisamente en el caso de instalaciones de energía eólica grandes con palas de rotor correspondientemente, el consumo de energía es enorme. Por el documento DE19528862A1, se conoce un sistema, en el que tras producirse una formación de hielo, la instalación se para y entonces se calientan las palas de rotor para eliminar de esta manera la formación de hielo en las palas de rotor, optimizando en la medida de lo posible el uso energético. Sin embargo, en el estado de la técnica, la detección de la formación de hielo se produce frecuentemente al registrar desequilibrios en el rotor, que resultan cuando el rotor lanza una parte del hielo formado.

Sin embargo, este primer lanzamiento de hielo supone ya un peligro para el entorno y, dado que en la medida que aumenta el tamaño de las palas de rotor aumenta también su masa, el lanzamiento de cantidades relativamente pequeñas de hielo no conduce a un desequilibrio registrable, por lo que resulta difícil la detección fiable de la formación de hielo.

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Por consiguiente, la presente invención tiene el objetivo de poder adaptar a alteraciones el funcionamiento de una instalación de energía eólica.

Según la invención, el objetivo se consigue con un procedimiento con las características según la reivindicación 1 y una instalación de energía eólica con las características según la reivindicación 8.

La invención se basa en el conocimiento de que, bajo un punto de vista pragmático, también la formación de hielo (transitoria, causada por condiciones meteorológicas) en una pala de rotor es una alteración de la forma de la pala de rotor. De ello resulta que una formación de hielo en las palas de rotor de una instalación de energía eólica conduce siempre a una alteración del perfil aerodinámico y, por tanto, a una merma del rendimiento de la instalación de energía eólica. Sin embargo, también por diferencias de las palas de rotor con respecto a la forma óptima predefinida, condicionadas por la fabricación, y por el ensuciamiento paulatino de las palas de rotor durante el funcionamiento se producen diferencias de esta forma y, por tanto, diferencias en la cuantía de la potencia generada.

Si ahora se registran parámetros de funcionamiento predefinidos, como la velocidad del viento, el ángulo de inclinación de las palas de rotor y la potencia generada, éstos se pueden comparar con los valores almacenados en la instalación de energía eólica. Teniendo en consideración la condición límite de la temperatura exterior, de la cual se puede deducir si se puede o no producir la formación de hielo, o bien, los valores almacenados en la instalación de energía eólica pueden adaptarse a la situación real, o bien, se influye correspondientemente en el funcionamiento de la instalación.

La condición límite de la temperatura exterior puede vigilarse con un sensor de temperatura. Si resulta una temperatura exterior de 2ºC o más, la formación de hielo queda descartada de forma fiable, y por tanto, es seguro que una diferencia de los valores no se debe a la formación de hielo, sino a diferencias por tolerancias, por ejemplo en el perfil de la pala de rotor. Al pasar por debajo de una temperatura de 2ºC, la formación de hielo ya no puede descartarse de manera segura. Por consiguiente, en caso de un cambio de los valores de parámetros no se puede descartar la formación de hielo y, por ello, se influye en el funcionamiento de la instalación, por ejemplo parando la instalación.

Para poder adaptar los valores de parámetros, almacenados en la instalación, continuamente a la instalación y para evitar la detección errónea de una formación de hielo, los valores de parámetros almacenados en la instalación pueden adaptarse correspondientemente en el caso de la aparición (repetida) de diferencias. Para adaptar estos valores de parámetros, se determina una diferencia entre el valor de parámetro almacenado y el valor de parámetro registrado y, según la diferencia, se pueden modificar los valores de los parámetros almacenados con una ponderación predefinida. Esta ponderación puede ser, por ejemplo, una fracción del importe de la diferencia para que una alteración única no conduzca a una modificación significante de los valores de parámetro almacenados.

Los valores de los parámetros y/o de la condición límite pueden registrarse durante un intervalo de tiempo predefinible, por ejemplo 60 seg., o durante una cantidad predefinible de ciclos de medición, para reducir la influencia de resultados individuales aleatorios.

Dado que el control de la instalación de energía eólica se realiza en función de la velocidad del viento con diferentes parámetros, los parámetros empleados varían preferentemente en función de una segunda condición límite. Por debajo de la velocidad del viento, a la que la instalación genera la potencia nominal, el control se produce por la potencia generada y depende, entre otras cosas, de la velocidad del viento. Por lo tanto, de manera correspondiente, la potencia generada permite sacar conclusiones sobre la velocidad del viento. Al alcanzar y sobrepasar la velocidad nominal del viento, la instalación genera siempre la potencia nominal. En este intervalo, el control se realiza modificando el ángulo de inclinación de las palas de rotor. De manera correspondiente, al ángulo de inclinación de las palas de rotor puede asignarse una velocidad de viento. Por lo tanto, en función del alcance de la potencia nominal como condición límite, el parámetro puede cambiar entre la potencia generada y el ángulo de inclinación de la pala de rotor.

A continuación, se describe un ejemplo de realización de la invención con la ayuda de las figuras. Muestran:

La figura 1 un diagrama de flujo del procedimiento según la invención;

la figura 2 un diagrama de flujo de una forma de realización alternativa del procedimiento;

la figura 3 un ejemplo de una curva característica estándar, predefinida, y curvas características determinadas por medidas; y

la figura 4 una representación para ilustrar la modificación de los valores de parámetros almacenados.

En el diagrama de flujo representado en la figura 1, los distintos pasos están designados por referencias. El paso 10 es el comienzo del diagrama de flujo. En el paso 11 se comprueba si se trata de la primera puesta en servicio de esta instalación de energía eólica o no. La rama que se extiende hacia abajo simboliza la respuesta "sí", y la rama que se extiende hacia la derecha simboliza la respuesta "no". Si se trata de una primera puesta en servicio, en el paso 12, en una memoria se introducen valores estándar, típicos de la instalación. Si no se trata de una primera puesta en servicio, se salta este paso 12.

En el paso 13, se registra la potencia P_{real} generada, el ángulo de inclinación \alpha de la pala de rotor y la velocidad del viento V_{w}. En el paso 14 se comprueba si la potencia generada P_{real} es la potencia nominal P_{N}. Si es el caso, se procede al paso 15 a través de la ramificación inferior. En éste, como parámetro se elige el ángulo de inclinación \alpha de la pala de rotor. Si la potencia generada no es la potencia nominal, es decir, si es inferior a la potencia nominal, se usa la ramificación derecha y la ejecución continúa con el paso 16, en el que como parámetro se elige la potencia generada P_{real}. En el siguiente paso 19 se comprueba si la temperatura exterior u es de al menos 2ºC o más. Si es el caso, la ejecución continúa con el paso 20 a través de la ramificación inferior.

El registro de la temperatura exterior u puede realizarse mediante un termómetro. Evidentemente, también puede estar presente otro termómetro, eventualmente en otro lugar de instalación, pudiendo ser comprobadas las temperaturas registradas por estos termómetros en cuanto a su plausibilidad entre sí.

En el paso 20, en función del parámetro determinado en los pasos 14, 15 y 16, el ángulo de inclinación \alpha de pala o la potencia generada P_{real}, se determina la velocidad del viento V_{K} correspondiente a partir de los datos almacenados en la instalación de energía eólica. En el paso 21 se comprueba si la velocidad del viento registrada difiere de la velocidad del viento almacenada. Si es el caso, la ejecución continúa a través de la ramificación inferior y en el paso 22 se determina un nuevo valor para el valor de parámetro almacenado y se almacena en la instalación de energía eólica.

Este nuevo valor se multiplica por un factor de 0,05 como factor de ponderación y se suma al valor actual, teniendo en cuenta el signo. Si resulta un valor menor, 1/20 de la diferencia se sustrae del valor almacenado; si resulta un valor mayor, a dicho valor se suma 1/20 de la diferencia. Después de almacenar este nuevo valor definido, comienza un nuevo registro de la potencia generada P_{real}, del ángulo de inclinación \alpha de la pala de rotor y de la velocidad del viento V_{w}, y la secuencia se vuelve a ejecutar comenzando por el paso 13.

Evidentemente, el factor de ponderación puede adoptar también cualquier otro valor adecuado. Es obvio que en caso de un factor de ponderación mayor, la adaptación de los valores almacenados a los valores registrados se realiza más rápidamente que en caso de un factor de ponderación menor.

El factor de ponderación puede modificarse, por ejemplo, también en función del importe de la diferencia entre el valor registrado y el valor almacenado. Cuanto mayor sea la diferencia, tanto menor podrá será el factor de ponderación, por ejemplo, para reducir la influencia por una gran diferencia o al revés.

Alternativamente, se puede renunciar a un factor de ponderación. En su lugar, la adaptación de los valores almacenados a los valores registrados puede realizarse independientemente, o gradualmente en función de las diferencias, con importes predefinidos. Por lo tanto, la adaptación puede realizarse siempre con un valor w, o bien, para un primer intervalo predefinido del importe diferencial se utiliza un primer valor w_{1} predefinido, para un segundo intervalo predefinido del importe diferencial se usa un segundo valor w_{2}, para un tercer intervalo un valor w_{3}, etc..

Si el valor determinado en el paso 20 no difiere en medida significante del valor almacenado, puede continuar la ejecución del paso 21 a través de la ramificación derecha, omitiendo el paso 22. De manera correspondiente, este paso 22 se puede ahorrar reduciendo la carga para el procesador empleado.

Si en el paso 19 se detecta que la temperatura no asciende a al menos 2ºC, la formación de hielo en las palas de rotor ya no se puede detectar de manera segura. Correspondientemente, la secuencia se ramifica, a través de la ramificación lateral, al paso 23. En el paso 23, a su vez, según el parámetro registrado, se determina la velocidad del viento V_{W} asignada al valor de parámetro almacenado.

En el paso 24 se comprueba si (teniendo en cuenta un intervalo de tolerancias) la velocidad del viento V_{K} determinada a base de los valores de parámetros almacenados, coincide con la velocidad del viento V_{W} registrada. Si es el caso, la secuencia vuelve al paso 13, a través de la ramificación lateral, y la secuencia continúa a su vez con el registro de la potencia generada P_{real}, del ángulo de inclinación \alpha de palas de rotor y la velocidad del viento V_{W}.

Si en el paso 24 se detecta que la velocidad del viento V_{W} registrada no coincide con la velocidad del viento V_{K} determinada a base de los valores almacenados, en el paso 25 se comprueba si la velocidad del viento V_{W} registrada es inferior a la velocidad del viento V_{K} determinada a partir de los valores de parámetros.

Si es el caso, la secuencia continúa a través de la ramificación inferior, y en el paso 26 se supone una formación de hielo en el anemómetro, ya que de la potencia generada por la instalación o del ángulo de inclinación de palas resulta que la velocidad del viento tiene que ser superior a la registrada por el anemómetro.

Si la velocidad del viento V_{W} registrada no es inferior a la velocidad del viento V_{K} determinada a base de los valores de parámetro almacenados, la secuencia continúa, a través de la rama lateral, en el paso 25.

Puesto que por el paso 24 se sabe que la velocidad del viento registrada V_{W} no es igual a la velocidad del viento determinada a partir de los valores de parámetros V_{K} almacenados, y debido a que la velocidad del viento V_{W} registrada tampoco es inferior a la velocidad del viento V_{K} determinada a base de los valores de parámetro almacenados, tiene que ser mayor. Sin embargo, si a esta velocidad mayor del viento se genera una menor potencia o se registra un menor ángulo de inclinación de las palas del rotor, resulta automáticamente que está alterado el comportamiento aerodinámico de las palas del rotor. Dado que por el paso 19 se sabe que la temperatura es inferior a 2ºC, no se puede descartar la formación de hielo en las palas del rotor. Por consiguiente, en el paso 27 se supone ahora una formación de hielo en las palas del rotor.

Tanto una formación de hielo en el anemómetro, supuesta en el paso 26, como la formación de hielo en las palas del rotor, supuesta en el paso 27 conduce en el paso 28 a una parada de la instalación. De este modo se evita en todo caso de forma segura cualquier peligro para el entorno.

La secuencia total finaliza entonces en el paso 29.

En el diagrama de flujo representado en la figura 2, los distintos pasos están designados por referencias. El paso 10 es el comienzo del diagrama de flujo. En el paso 11 se comprueba si se trata o no de la primera puesta en servicio de esta instalación de energía eólica. La rama que se extiende hacia abajo simboliza la respuesta "sí", la rama que se extiende hacia la derecha simboliza la respuesta "no". Si se trata de una primera puesta en servicio, en el paso 12, en una memoria se almacenan valores estándar típicos de la instalación. Si no se trata de una primera puesta en servicio se salta este paso 12.

En el paso 13 se registran la potencia generada P_{real}, el ángulo de inclinación \alpha de las palas del rotor y la velocidad del viento V_{W}. En el paso 14 se comprueba si la potencia generada P_{real} es la potencia nominal P_{N}. Si es el caso, la secuencia continúa con el paso 15, a través de la ramificación inferior. En éste, como parámetro se elige el ángulo de inclinación \alpha de las palas del rotor. Si la potencia generada no es la potencia nominal, es decir, si por consiguiente es inferior a la potencia nominal, se utiliza la ramificación derecha y la secuencia continúa con el paso 16, en el que como parámetro se elige la potencia generada P_{real}.

En el paso 17, conforme al parámetro seleccionado en el paso 15 ó 16, se determina la velocidad del viento V_{K} almacenada, asignada. A dicha velocidad del viento V_{K} se asigna un intervalo de tolerancias con un ancho predefinido. Este ancho puede variar, por ejemplo, en función de la ubicación de la instalación de energía eólica.

En ubicaciones con un mayor peligro para el entorno, por ejemplo cerca de edificios, mediante un estrecho intervalo de tolerancias se puede realizar una reacción rápida del control de la instalación de energía eólica a diferencias de los valores almacenados. Para este estrecho intervalo de tolerancias se han determinado valores empíricos de \pm0,5 m/seg. a \pm2 m/seg., preferentemente \pm1,2 m/s. Para zonas con menos riesgo se ha mostrado que resulta adecuado un intervalo de \pm1 m/seg. a \pm3 m/seg., preferentemente de \pm2 m/s.

En el paso 18 se comprueba si la velocidad del viento V_{W} registrada teniendo en cuenta el intervalo de tolerancias coincide con la velocidad del viento V_{K} determinado a partir de los valores almacenados. Si es el caso, la secuencia continúa a través de la rama derecha del paso 18 y vuelve al paso 13. En éste se vuelven a registrar la velocidad del viento V_{W}, el ángulo de inclinación \alpha de las palas del rotor y la potencia generada P_{real}.

Si la velocidad del viento V_{W} registrada no coincide con la velocidad del viento V_{K} almacenada (evidentemente también teniendo en cuenta el intervalo de tolerancias), la secuencia continúa en el paso 18 por la ramificación inferior al paso 19.

En el paso 19 se comprueba si la temperatura exterior u es de al menos 2ºC o más. Si es el caso, la secuencia continua a través de la ramificación inferior al paso 20.

En el paso 20, en función de los parámetros determinados en los pasos 14, 15 y 16, la velocidad del viento V_{K} o la potencia generada P_{real}, se determina la velocidad del viento V_{K} correspondiente, a partir de los datos almacenados en la instalación, así como su diferencia. En el paso 22 se determina un nuevo valor para el valor de parámetro almacenado y se almacena en la instalación de energía eólica.

Este nuevo valor se multiplica por un factor de 0,05 como factor de ponderación y se suma al valor actual teniendo en cuenta el signo. Es decir, si resulta un valor menor, 1/20 de la diferencia se sustrae del valor actual almacenado; en cambio, si resulta un valor mayor, se suma 1/20 de la diferencia a este valor. Una vez almacenado este nuevo valor determinado, comienza un nuevo registro de la potencia generada P_{real}, del ángulo de inclinación \alpha de las palas de rotor y de la velocidad del viento V_{W}, y la secuencia se vuelve a ejecutar comenzando por el paso 13.

Evidentemente también aquí, para el factor de ponderación son válidas las observaciones hechas en la descripción relativa a la figura 1.

Si en el paso 19 se detecta que la temperatura no es de al menos 2ºC, ya no se puede descartar de forma segura una formación de hielo en las palas del rotor. Por consiguiente, la secuencia se ramifica al paso 25 a través de la ramificación lateral.

En el paso 25 se comprueba si la velocidad del viento V_{W} registrada es inferior a la velocidad del viento V_{K} determinada a partir de los valores de parámetros.

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Si es el caso, la secuencia continúa a través de la ramificación inferior y en el paso 26 se supone una formación de hielo en el anemómetro, porque de la potencia P_{real} generada por la instalación o del ángulo de inclinación \alpha de las palas resulta que la velocidad del viento tiene que ser superior a la registrada por el anemómetro.

Si la velocidad del viento V_{W} registrada no es inferior a la velocidad del viento V_{K} determinada a partir de los valores de parámetros almacenados, la secuencia continua con el paso 25 a través de la ramificación lateral.

Dado que por el paso 24 se conoce que la velocidad del viento V_{W} registrada no es igual a la velocidad del viento V_{K} determinada a partir de los valores de parámetros almacenados, y debido a que la velocidad del viento V_{W} registrada tampoco es inferior a la velocidad del viento V_{K} determinada a partir de los valores de parámetros almacenados, por consiguiente tiene que superior. Sin embargo, si a esta velocidad mayor del viento se genera una menor potencia o se registra un menor ángulo de inclinación de las palas de rotor, resulta obligatoriamente que está alterado el comportamiento aerodinámico de las palas de rotor. Dado que por el paso 19 se conoce que la temperatura es inferior a 2ºC, no se puede descartar la formación de hielo en las palas del rotor. Por consiguiente, en el paso 27 se supone una formación de hielo en las palas del rotor.

Tanto una formación de hielo en el anemómetro, supuesta en el paso 26, como una formación de hielo de las palas de rotor, supuesta en el paso 27, conduce en el paso 28 a una parada de la instalación. De este modo, se evita en todo caso de forma segura cualquier peligro para el entorno.

Entonces, la secuencia total finaliza en el paso 29.

La figura 3 muestra una representación con tres curvas características. En la abscisa del sistema de coordenadas se indica la velocidad del viento V_{W}. La velocidad del viento V_{W} es hasta la velocidad nominal del viento V_{N} la magnitud relevante, a la que la instalación de energía eólica alcanza su potencia nominal. Por encima de esta velocidad del viento V_{N}, el parámetro relevante es el ángulo de inclinación \alpha de las palas de rotor. Para mayor claridad, esto, sin embargo, no está representado en la figura.

En la ordenada está representada la potencia P. Se indica la potencia nominal P_{N}.

La curva continua sirve de ejemplo para los valores de parámetros estándar almacenadas en la instalación de energía eólica durante la primera puesta en servicio de la misma. La curva discontinua representa una primera curva característica específica de la instalación, formada por la adaptación de los valores estándar almacenados a los valores registrados, y la curva en puntos y rayos constituye un segundo ejemplo de otra curva característica específica de la instalación, formada también por la adaptación de los valores estándar a los valores estándar registrados. Evidentemente, para una instalación de energía eólica puede ser válida siempre sólo una curva característica específica de la instalación.

La primera curva característica discontinua, que se extiende por debajo de la curva característica continua, ya indica que la potencia real generada por la instalación se encuentra por debajo de la potencia representada en los parámetros estándar. La segunda curva característica en puntos y rayos, en cambio, representa mayores potencias en el intervalo hasta la velocidad nominal del viento V_{N}.

Por debajo de la velocidad nominal del viento V_{N} se utiliza el parámetro P_{real}. De la curva característica discontinua resulta que la potencia P_{1} se genera a una velocidad del viento V_{2} registrada. De una curva característica estándar (continua) resulta para la potencia P_{1} una velocidad del viento V_{1} que es inferior a la velocidad del viento V_{2} registrada. Por lo tanto, la velocidad del viento V_{2} registrada con la potencia P_{1} es superior a la velocidad del viento V_{1} determinada a partir de los valores almacenados. A una temperatura inferior a 2ºC, según la invención, la instalación de energía eólica se desconectaría por la suposición de una formación de hielo en las palas del rotor.

A una temperatura de al menos 2ºC o más resultaría la diferencia \DeltaV = V_{2} - V_{1}. Como valor de corrección, se añade \DeltaV/20 al valor almacenado y se deposita en la memoria en lugar del valor actual. Dado que la diferencia \DeltaV tiene un signo positivo, el valor almacenado se desplaza en dirección hacia valores mayores, es decir en la dirección hacia V_{2} con 1/20 del importe de la diferencia.

La curva en puntos y rayas muestra una diferencia en el sentido contrario, Con la potencia P_{1} se registra una velocidad del viento V_{3} que es inferior a la velocidad del viento V_{1} determinada a partir de la curva característica estándar. La diferencia V_{3} - V_{1} arroja a su vez \DeltaV y \DeltaV/20 se suma como valor de corrección al valor almacenado. Dado que en este caso, sin embargo, la diferencia \DeltaV es negativa, se suma un valor de signo negativo al valor almacenado, por consiguiente se sustrae \DeltaV/20. Por lo tanto, también aquí, el valor almacenado se adapta con 1/20 de la diferencia, teniendo en cuenta el signo, es decir en la dirección hacia V_{3}.

Al alcanzar o sobrepasar la potencia nominal, es decir, la velocidad nominal del viento V_{N}, como parámetro ya no se registra la potencia generada P_{real}, sino el ángulo de inclinación \alpha de las palas de rotor. La siguiente secuencia corresponde a la descripción anterior. A partir del ángulo de inclinación\alpha de las palas de rotor, mediante la curva característica estándar (curva característica continua), se registra la velocidad del viento asignada. Ésta se compara con la velocidad del viento registrada. Si de ello resultasen diferencias, éstas se procesarán de la manera descrita anteriormente.

La figura 4 es una representación aumentada de la sección de las curvas características representadas en la figura 3, en un intervalo inferior a la velocidad nominal del viento V_{N}. En esta figura 4, las velocidades del viento están registradas como en la figura 3.

Por la representación ampliada se puede ver mejor la diferencia. La velocidad del viento de referencia es la velocidad del viento V_{1} determinada a partir de los valores almacenados. Ésta se sustrae de la velocidad del viento V_{2}, V_{3} registrada. De manera correspondiente, resulta una \DeltaV. Para la diferencia V_{2} - V_{1}, \DeltaV tiene un signo positivo. Para la diferencia V_{3} - V_{1}, sin embargo, \DeltaV tiene un signo negativo.

Para evitar una influencia demasiado grande de estas diferencias en los valores almacenados, la diferencia se pondera con un factor predefinido. En el presente caso, este factor es 0,05.

Para adaptar los valores almacenados a la instalación de energía eólica individual, la diferencia ponderada, es decir, en este caso \DeltaV/20, se suma al valor V_{1} almacenado, y al aparecer una diferencia a una temperatura exterior inferior a 2ºC se supone una formación de hielo y se para el funcionamiento de la instalación de energía eólica.

Para no tener que reaccionar a cualquier pequeña diferencia \DeltaV, puede estar previsto un intervalo de tolerancia. En la figura, éste está designado por -T para el límite inferior y +T para el límite superior. En caso de diferencias \DeltaV en el intervalo de tolerancias, la instalación se mantiene en funcionamiento y no se modifican los valores almacenados en la instalación de energía eólica. Evidentemente, el intervalo de tolerancias puede valer, por ejemplo, sólo para el control de funcionamiento de la instalación de energía eólica. Entonces, incluso en caso de ligeros cambios se adaptan los valores almacenados, pero la instalación se mantiene en funcionamiento incluso a temperaturas inferiores a 2ºC.

Los valores para el intervalo de tolerancias pueden ajustarse individualmente en función de la ubicación de la instalación de energía eólica individual. Donde para una ubicación basta con una tolerancia de \pm2 m/seg., para otra ubicación del mismo tipo de instalación se requiere un intervalo de tolerancias de \pm1,2 m/s.

A una velocidad del viento V_{1} de 10 m/2, a \pm1,2 m/seg. como tolerancia resulta un límite superior de 11,2 m/seg. y un límite inferior de 8,8 m/s. Por lo tanto, los parámetros pueden adaptarse dentro de este intervalo de 8,8 m/seg. a 11,2 m/seg., pero la instalación se seguirá manteniendo en funcionamiento incluso a bajas temperaturas exteriores.

En la figura, V_{1} es 10 m/seg., V_{2} es 12 m/seg. y V_{3} asciende a 8,5 m/s. Por tanto, resulta \DeltaV = V_{2} - V_{1} = 2 m/s. La adaptación del valor almacenado se realiza con 1/20, es decir, en este ejemplo 0,1 m/s. Dado que el signo es positivo, V_{1} se cambia a 10,1 m/s.

Para una diferencia \DeltaV = V_{3} - V_{1} resulta un valor de 8,5 m/seg. - 10 m/seg. = -1,5 m/s. Por lo tanto, la adaptación de V_{1} se realiza a su vez con \DeltaV/20, es decir - 0,075 m/s. Por tanto, V_{1} se cambia a 9,925 m/s.

El factor de ponderación determina con qué rapidez los valores almacenados se adaptan a los valores registrados. Cuánto mayor sea este factor, tanto más rápidamente se realiza la adaptación.

Sin embargo, también influye el registro de los valores. Habitualmente, en el ámbito de las instalaciones de energía eólica, especialmente los valores ambientales como la temperatura o la velocidad del viento no se determinan mediante una medición individual, sino mediante una pluralidad de ciclos de medición, por ejemplo 30, o a través de un período de tiempo predefinido de por ejemplo 60 seg. A partir de estos resultados se deducen entonces los valores, por ejemplo, como medio aritmético o geométrico.

Claims

1. Procedimiento para detectar la formación de hielo durante el funcionamiento de una instalación de energía eólica, con los pasos:

-: registro de los valores de parámetros de funcionamiento predefinidos de la instalación de energía eólica mediante sensores adecuados (paso 13),

-: registro de un valor de al menos una primera condición límite predefinida, a saber la temperatura exterior en la zona de la instalación de energía eólica (paso 19),

-: comparación de los valores registrados con valores almacenados de los parámetros de funcionamiento,

caracterizado porque en caso de diferencias de los valores de los parámetros de funcionamiento registrados con respecto a los valores de parámetros de funcionamiento almacenados, y en función del valor registrado de las condiciones límite, a saber la temperatura exterior en la zona de la instalación de energía eólica (paso 19), o bien los valores de parámetros de funcionamiento almacenados se adaptan a los valores de parámetros de funcionamiento registrados (pasos 20, 21, 22), o bien, se influye en el funcionamiento de la instalación de energía eólica (pasos 26 a 29), asimismo en función de los valores de los parámetros de funcionamiento registrados, predefinidos (pasos 24, 25).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque al sobrepasar un valor límite de la condición límite se adaptan los valores de parámetros de funcionamiento almacenados, y al quedar por debajo del valor límite se influye en el funcionamiento de la instalación de energía eólica.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la adaptación de los valores de parámetros de funcionamiento almacenados se realiza con una ponderación predefinida del importe de la diferencia del valor de parámetro de funcionamiento almacenado.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los valores de parámetros de funcionamiento registrados y/o las condiciones límite se registran durante un intervalo de tiempo predefinible.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los valores de parámetros de funcionamiento y/o las condiciones límite se registran durante un número predefinible de ciclos de medición.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los parámetros de servicio utilizados varían en función de una segunda condición límite.

7. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque al sobrepasar un valor límite de la segunda condición límite se utilizan valores de primeros parámetros de funcionamiento, y al quedar por debajo del valor límite de la segunda condición límite se utilizan valores de segundos parámetros de funcionamiento.

8. Instalación de energía eólica con un dispositivo para detectar la formación de hielo en las palas de rotor de la instalación de energía eólica, con sensores para registrar los valores de parámetros de funcionamiento predefinidos y al menos un valor de una condición límite, a saber la temperatura exterior en la zona de la instalación de energía eólica, y para comparar los valores de parámetros de funcionamiento con valores almacenados de los parámetros de funcionamiento, caracterizada porque el dispositivo presenta medios que al diferir los valores de parámetros de funcionamiento registrados de los valores de parámetros de funcionamiento almacenados y en función del valor registrado de la condición límite, a saber la temperatura exterior en la zona de la instalación de energía eólica (paso 19), o bien, se adaptan los valores de parámetros de funcionamiento almacenados, o bien, se influye en el funcionamiento de la instalación de energía eólica, también en función de los parámetros de funcionamiento registrados, predefinidos.

9. Instalación de energía eólica según la reivindicación 8, caracterizada porque el dispositivo comprende un microprocesador.