ES2343822A1

ES2343822A1 - Mejoras en la disposicioon estructural de aerogeneradores.

Info

Publication number: ES2343822A1
Application number: ES200701206A
Authority: ES
Inventors: Manuel Torres Martinez
Original assignee: Mtorres Olvega Industrial Sl; Torres Olvega Ind S L M
Current assignee: Mtorres Olvega Industrial Sl; Torres Olvega Ind S L M
Priority date: 2007-05-07
Filing date: 2007-05-07
Publication date: 2010-08-10
Anticipated expiration: 2027-05-07
Also published as: ES2343822B1; EP1990537A2; US20080277942A1; EP1990537A3

Abstract

Mejoras en la disposición estructural de aerogeneradores, utilizándose un rotor eólico (1) de cuatro, cinco o más palas, respecto del cual el generador eléctrico (2) se dispone distanciado, con unión entre ambos mediante un eje (3) en el que es susceptible la incorporación de un dispositivo multiplicador (6).

Description

Mejoras en la disposición estructural de aerogeneradores.

Sector de la técnica

La presente invención está relacionada con los aerogeneradores formados con un rotor de palas captador de la acción del viento para actuar el giro de un generador de producción eléctrica, proponiendo unas características estructurales que mejoran la funcionalidad y el rendimiento de dichos aerogeneradores.

Estado de la técnica

Los aerogeneradores provistos con un generador de producción eléctrica asociado a un rotor de palas de accionamiento por la acción del viento, disponen convencionalmente el generador, dentro del cuerpo del aerogenerador, próximo al rotor de palas que va dispuestos en la parte delantera exterior de dicho cuerpo del aerogenerador.

Con esta disposición, entre el generador y el rotor de palas queda un espacio muy reducido, en el que no es accesible la entrada de operarios, de modo que para las operaciones de mantenimiento que requieran actuaciones en esa zona, hay que desmontar el rotor de palas, por lo que tales operaciones resultan muy costosas.

Por otra parte, para aerogeneradores multipolares de grandes potencias, por cada r.p.m. que se reduce el giro del rotor, el coste del generador aumenta un 7,5%, de modo que, por ejemplo, si una pala se diseña para soportar una velocidad máxima de 80 m/seg en su extremo, puede girar a 2 r.p.m. más que si se diseña para girar solo a 70 m/seg, lo que supone un 15% de menor costo del generador en el primer caso que en el segundo.

Ahora bien, para grandes palas el rendimiento por m^{2} de la superficie de barrido disminuye, por lo que es preferible montar sobre el buje más palas con menor longitud, lo que permite un mayor número de r.p.m. del buje, favoreciendo el costo del generador y aumentando su rendimiento energético.

Y por otro lado, para grandes potencias, al reducir el número de revoluciones del rotor aumentan las cargas que soporta la raíz de las palas, afectando directamente a los rodamientos del pich, lo que obliga a unos rodamientos especiales muy costosos, por lo que también es preferible aumentar el número de palas en el rotor, para repartir las cargas, reduciendo así el coste del montaje del buje.

A modo de ejemplo, un aerogenerador de 3 MW tiene las siguientes magnitudes:

- Entrehierro = 7 m

- Ancho del estator = 0,85 m

- Velocidad de giro = 18,5 r.p.m.

Con las cuales características, el campo magnético en movimiento equivale a 346 m^{2}/minuto, suficiente para generar 3 MW a 18,5 r.p.m. con cuatro palas de 41,5 metros.

Para pasar a 5 MW habría que disponer dos aerogeneradores como el descrito, pero con cuatro palas de 53,5 metros a 14,5 r.p.m., ya que un generador con esas características produce 2,5 MW, de manera que se pueden instalar dos generadores idénticos que giren a 14,5 r.p.m., generando cada uno de ellos 2,5 MW.

Para una generación de mayores potencias es necesario además disponer una caja multiplicadora entre el rotor eólico y el generador, combinando con un número adecuado de palas en el rotor eólico, ya que para dichas potencias mayores hay que reducir las revoluciones del generador, lo que supone aumentar las dimensiones y los costes, dificultando el transporte y la fabricación debido a los grandes componentes necesarios.

En ese sentido, para generar, por ejemplo, 7,5 MW a 11,5 r.p.m., son necesarias cuatro palas de 65,5 metros y una caja multiplicadora con entrada de 11,5 r.p.m. y salida de 44 r.p.m., equivalente a una multiplicación de 3,82; mientras que para generar 10 MW se necesitarían 5 palas de 75 metros, girando a 10,5 r.p.m. y una caja multiplicadora con eje de entrada de 10,5 r.p.m. y salida de 58,8 r.p.m., equivalente a una multiplicación de 5,6.

Objeto de la invención

De acuerdo con la invención se proponen unas mejoras en la realización estructural de los aerogeneradores, mediante las cuales se obtienen unas características que favorecen la disponibilidad funcional de los aerogeneradores de aplicación y la posibilidad de llegar con los mismos a producciones de grandes potencias.

Según la invención, el conjunto funcional del aerogenerador se establece con el generador correspondiente alejado del rotor de palas, con un eje de conexión entre ambos que se extiende a lo largo del cuerpo del aerogenerador.

De este modo se obtiene una disposición con la que todas las partes del conjunto funcional quedan accesibles para operarios desde el interior del cuerpo del aerogenerador, lo cual favorece las operaciones de mantenimiento y/o reparación sobre el generador, sin que sea necesario desmontar el rotor de palas, con lo que se simplifican muy considerablemente los trabajos de dichas operaciones de mantenimiento y/o reparación, reduciéndose en la misma medida el tiempo de inactividad del aerogenerador, con una gran ventaja económica como consecuencia de todo ello.

En relación con el eje de accionamiento del generador se dispone un rotor eólico formado con cuatro, cinco o más palas, estando prevista la combinación de dicho rotor eólico con la incorporación de un mecanismo multiplicador del giro en el eje de unión con el generador eléctrico.

Con ello se obtiene una disposición que permite, además, la utilización de un único generador, de tipo multipolar con imanes permanentes, para formar aerogeneradores con potencias desde 3 a 10 MW.

Por todo lo cual, el objeto de la invención resulta de unas características ciertamente ventajosas, adquiriendo vida propia y carácter preferente para la formación estructural de los aerogeneradores a los que está destinada su aplicación.

Descripción de las figuras

La figura 1 muestra en vista lateral un aerogenerador realizado según la invención.

La figura 2 es una vista frontal esquemática del aerogenerador anterior.

La figura 3 es una vista ampliada en sección del aerogenerador, en un modo de realización.

La figura 4 es una vista en sección del aerogenerador, en otro modo de realización.

La figura 5 es una perspectiva del conjunto funcional del aerogenerador, según la realización de la figura 4.

Descripción detallada de la invención

El objeto de la invención se refiere a unas particulares características en la disposición estructural de los aerogeneradores de producción eléctrica formados con un rotor eólico (1) captador de la acción del viento para actuar giratoriamente a un generador (2) productor de la energía eléctrica.

Según el objeto de la invención, en la disposición funcional sobre el aerogenerador, el generador eléctrico (2) se dispone distanciado del rotor eólico (1), con unión entre ambos mediante un eje (3) que se extiende a lo largo del cuerpo (4) del aerogenerador.

Con esto se obtiene una disposición de forma que el generador (2) resulta accesible en todas sus partes desde el interior del cuerpo (4) del aerogenerador, pudiendo desarrollarse las operaciones de montaje y desmontaje del generador (2), así como las operaciones de mantenimiento y/o reparación que sean necesarias sin necesidad de desmontar el rotor eólico (1), ya que con dicha situación del generador (2) en posición alejada del rotor eólico (1), se eliminan los problemas de espacio e inaccesibilidad entre ambos que surgen en los aerogeneradores convencionales.

Según la invención, el rotor eólico (1) que se dispone acoplado al eje (3) de transmisión giratoria al generador eléctrico (2), se forma con cuatro, cinco, o más palas (5), determinando así una disposición de barrido que permite captar la acción del viento con una efectividad a la que no llegan los rotores eólicos con dos o tres palas de los aerogeneradores convencionales.

La transmisión giratoria desde el rotor eólico (1) hasta el generador eléctrico (2), puede ser directa mediante el eje (3), como en la realización de la figura 3, pero se prevé también una combinación del rotor eólico (1) de más de tres palas (5), con la incorporación de un dispositivo multiplicador (6) en el eje (3) de unión entre dicho rotor eólico (1) y el generador eléctrico (2), como en la realización de las figuras 4 y 5, con lo cual se obtiene, además, una transmisión del accionamiento giratorio desde el rotor eólico (1) hasta el generador (2), que permite, con un único generador (2) multipolar, la formación de aerogeneradores con producciones de generación energética desde 3 a 10 MW.

Claims

1. Mejoras en la disposición estructural de aerogeneradores, del tipo que comprende un rotor eólico captador de la acción del viento para actuar giratoriamente a un generador de producción eléctrica, caracterizadas porque el generador eléctrico (2) se dispone distanciado del rotor eólico (1), con unión entre ellos mediante un eje (3) que se extiende a lo largo del cuerpo (4) del aerogenerador, disponiéndose un rotor eólico (1) con cuatro, cinco o más palas (5) para captar la acción del viento.

2. Mejoras en la disposición estructural de aerogeneradores, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizadas porque la transmisión giratoria al generador eléctrico (2), desde el rotor eólico (1) de cuatro cinco o más palas (5), se combina con la incorporación de un dispositivo multiplicador (6) en el eje (3) de unión entre ambos.

3. Mejoras en la disposición estructural de aerogeneradores, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizadas porque el generador eléctrico (2) que se dispone distanciado del rotor eólico (1) se sitúa en relación con el extremo del cuerpo (4) del aerogenerador opuesto al del rotor eólico (1), facilitando así las operaciones de montaje, desmontaje, mantenimiento y reparación del generador eléctrico.

4. Mejoras en la disposición estructural de aerogeneradores, de acuerdo con la primera y tercera reivindicaciones, caracterizadas porque el generador eléctrico (2) que se dispone distanciado del rotor eólico (1) queda unido a éste a través del eje (3), ubicándose el rotor eólico (1) en un extremo de este último y el generador eléctrico (2) en el extremo opuesto.