ES2818181T3 - Parque eólico con almacenamientos de energía de aire comprimido - Google Patents

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Abstract

Un método para usar almacenamiento de energía de aire comprimido para mejorar el factor de capacidad de las turbinas eólicas distribuidas de un parque eólico, que comprende: distribuir un almacenamiento de aire (219), compresión y expansión a una multiplicidad de tanques de almacenamiento (219) y trenes de compresores-expansores (216, 217) en cada turbina eólica, proporcionando una red de intercambio de energía térmica que vincula todas los turbinas eólicas con circuitos de enfriamiento y calentamiento aislados y controlados (209, 210), y utilizar controles de supervisión a nivel de parque y controles a nivel de turbina distribuidos (215) que programan dinámicamente la producción de energía de turbina individual o el almacenamiento de energía de aire comprimido o la producción de energía de aire comprimido en concierto con los objetivos operativos del parque eólico y la optimización de la eficiencia térmica y el factor de capacidad del parque eólico.

Description

DESCRIPCIÓN
Parque eólico con almacenamientos de energía de aire comprimido
Campo técnico
La invención se refiere en general a un método y un sistema para mejorar el factor de capacidad de los recursos energéticos caracterizado por fuentes de energía intermitentes distribuidas, tales como turbinas eólicas en un parque eólico, por almacenamiento de energía térmicamente eficiente en aire comprimido. Más específicamente, la invención se refiere a un almacenamiento de energía de aire comprimido distribuido con una red de intercambio de calor para una alta eficiencia térmica.
Antecedentes de la técnica
La intermitencia y la disponibilidad de viento y recursos energéticos relacionados suelen variar con la demanda de energía, lo que da como resultado una subutilización y factores de capacidad intrínseca modestos para tales fuentes de energía. El problema de la intermitencia y la disponibilidad de algunos recursos energéticos puede mitigarse mediante la incorporación de sistemas de almacenamiento de energía para acumular energía fuera de picos de demanda de energía y liberar la energía durante picos de demanda de energía. Los dispositivos de almacenamiento de energía de aire comprimido almacenan energía mediante el uso de un motor eléctrico para comprimir aire que luego se almacena y más tarde se usa para generar electricidad al expandir el aire comprimido a través de turbinas. Los sistemas de almacenamiento de energía de aire comprimido tienen impacto ambiental y limitaciones operativas limitados, son de larga duración y representan una tecnología madura y confiable con ventajas de captura de potencia alta sobre la mayoría de los otros enfoques de almacenamiento de energía para mitigar el problema de intermitencia y disponibilidad de los recursos eólicos. El almacenamiento de energía de aire comprimido convencional que emplea formaciones subterráneas a gran escala para el almacenamiento de aire puede aumentar los factores de capacidad actuales de las turbinas eólicas de los parques eólicos terrestres en casi un factor de dos. Desafortunadamente, los recursos geológicos favorables generalmente no están disponibles colocados o cerca de la mayoría de los recursos energéticos eólicos marinos y algunos otros.
Aunque los sistemas de almacenamiento de energía de aire comprimido convencionales tienen una eficiencia de sistema limitada debido principalmente a las pérdidas de energía térmica en los trenes de compresores y expansores que operan en diferentes horarios, poseen una economía de escala muy alta y una fiabilidad que se deriva del uso de turbomáquinas convencionales probadas. Tecnologías relacionadas con eficiencias de sistema térmico potencialmente más altas que los sistemas convencionales de almacenamiento de energía de aire comprimido, como varias tecnologías de almacenamiento de energía de aire comprimido con compresor-expansor "casi" isotérmico que utilizan nuevos sistemas de compresor y expansor (por ejemplo, patentes de Estados Unidos, Bolinger 2010: US 7802426 y Fong et al. 2012: US 8182240), deben someterse a un largo y extenso desarrollo antes de que los elementos se acerquen a los niveles funcionales y de fiabilidad de los componentes convencionales de almacenamiento de energía de aire comprimido.
Los sistemas de almacenamiento de energía de aire comprimido convencionales también tienen ventajas que incluyen: el tiempo de compresión se puede optimizar según las condiciones del mercado; flexibilidad operativa; escalabilidad; bajas emisiones, ya que se puede necesitar únicamente calentamiento suplementario; suministro flexible de equipos: las turbinas de combustión y expansión y los compresores de aire son componentes estándar de la industria; menor coste de capital por kilovatio hora entregado para almacenamiento masivo, entre las tecnologías de la competencia: hidroeléctrica de bombeo, volantes de inercia, baterías, supercondensador, magnética, térmica, etc. Si bien las baterías son también rentables, tolerantes a abusos y críticas para la electrificación de sistemas de trasportación de personal, carecen de la capacidad bruta requerida para la mayoría de las regulaciones de energía eólica.
Los documentos US 6927503 B2 y EP 2952736 A2 divulgan sistemas que comprenden turbinas eólicas y tanques de almacenamiento de aire comprimido.
Un objeto de la presente invención es facilitar un sistema de almacenamiento de energía de aire comprimido de alta eficiencia térmica que utiliza componentes convencionales.
Divulgación de la invención
El almacenamiento de energía de aire comprimido actual que emplea almacenamiento de aire subterráneo a gran escala o almacenamiento de aire consolidado de otro modo tiene tecnología de cadena de compresión que utiliza interenfriadores y un posenfriador para reducir la temperatura del aire inyectado, mejorando así la eficiencia de compresión, reduciendo el requisito de volumen de almacenamiento y minimizando el estrés térmico en las paredes del volumen de almacenamiento. Con un gran número de etapas de compresor e interenfriamiento, la eficiencia teórica del sistema puede acercarse a la de la compresión adiabática. Las cadenas de turboexpansor convencionales requieren combustionar combustible para calentar el aire comprimido durante la expansión para mejorar la capacidad y la eficiencia del proceso. Enfoques adicionales para mejorar la eficiencia y aumentar la capacidad incluyen sistemas de enfriamiento, humidificación e inyección de vapor de las palas de turbina. Sin embargo, tanto el enfriamiento del aire comprimido durante la compresión como su calentamiento durante la expansión representan una pérdida significativa de energía porque la generación de calor y la utilización de calor están esencialmente separadas en el tiempo en horas de menor demanda y horas de máxima demanda. El uso de almacenamiento de energía térmica a largo plazo igualmente consolidado que está plagado de ineficiencias solo es marginalmente eficaz para aliviar la pérdida de energía. Además, la generación de energía eléctrica por unidad de capacidad de almacenamiento de aire depende de la presión de suministro de aire comprimido y los sistemas de almacenamiento de aire consolidados o subterráneos (acuíferos) tienen una capacidad de presión limitada debido a consideraciones físicas.
La presente invención comprende un método y un sistema que retiene todos los componentes probados y las opciones de mejora de capacidad relevantes del almacenamiento de energía de aire comprimido convencional, pero (1) distribuye el almacenamiento de aire, la compresión y la expansión a una multiplicidad de tanques de almacenamiento y trenes de compresor-expansor en cada turbina eólica (fuente de energía intermitente) en una parque; los tanques de almacenamiento basados en turbinas de tamaño muy reducido pueden operar a presiones mucho más altas de lo que es factible con formaciones geológicas y grandes medios de almacenamiento consolidados, superando así la pérdida de economía de escala en el sistema distribuido, (2) incluye una red de intercambio de energía térmica que vincula todas las estaciones de turbinas con circuitos de calentamiento y enfriamiento controlados bien aislados, (3) incluye funciones de control distribuidas y centrales o de supervisión para programar dinámicamente la producción de energía de turbinas eólicas individuales o el almacenamiento de energía o la producción de energía de aire comprimido, en concierto con los objetivos operativos regulares del parque eólico, incluida la optimización de la eficiencia térmica del sistema y el factor de capacidad; y (4) integra los elementos 1-3 funcional y físicamente con el parque eólico o el recurso de energía intermitente distribuida.
Las mejoras en la eficiencia y la capacidad resultan de hacer coincidir la producción de calor de las turbinas de almacenamiento de energía con la demanda de calor de las turbinas que producen energía a partir de la energía almacenada. Las fases de compresión y expansión de cada estación de turbinas ya no se acoplan directamente al ciclo global de demanda de energía en picos y fuera de picos, y el requisito de combustible convencional durante la expansión se elimina o se reduce en gran medida, pero sin la necesidad correspondiente de almacenamiento de energía térmica formal a largo plazo debido a la gestión avanzada de los intercambios de energía térmica en la red de calor. La programación óptima de las fases de almacenamiento de energía y producción y generación de energía de las turbinas se suma a los otros objetivos complejos de control de potencia y carga del parque eólico. Las turbinas eólicas están distribuidas en un área grande y no todas las turbinas se encuentran con las mismas condiciones de viento transitorias. Además, la disposición de las turbinas en el parque, ya sea dictada por las características geográficas, la dirección predominante del viento u otros factores, introduce la interacción aerodinámica de la turbina en la mezcla de control. La separación de las operaciones y los componentes de compresión y del turboexpansor implica que el tamaño del compresor se puede optimizar independientemente del diseño del turboexpansor y se pueden utilizar compresores de producción estándar en la configuración del sistema.
Breve descripción de los dibujos
Estas características y ventajas de la invención se hacen más evidentes cuando se consideran en relación con los dibujos adjuntos que transmiten la aplicación de una realización preferida a un parque eólico marino, como ejemplo, que no debe considerarse que limita su alcance a otras realizaciones o aplicaciones que la invención es capaz de contemplar. Estos dibujos, que no están a escala o de forma o forma exacta, omiten, por claridad, elementos rutinarios de estructura, equipo, software y hardware, incluidos los de anunciación, detección y control, que son obvios para un experto en la técnica, al tiempo que ilustran la método y el sistema de la invención según:
La Figura 1 es una vista general de una turbina eólica marina ejemplar que incluye la torre y el soporte;
La Figura 2 ilustra en sección transversal vertical general la torre y el soporte con las unidades correspondientes de tanque de almacenamiento de aire distribuido, unidades de compresión y expansión y elementos de derivación de los circuitos de enfriamiento y calentamiento; y
La Figura 3 ilustra una vista en planta general o disposición del parque eólico con la red de intercambio de energía térmica de circuitos de enfriamiento y calentamiento aislados interpuestos con los cables de energía eléctrica normalmente enterrados o cubiertos en el fondo del mar.
Mejor modo de realizar la invención
La Figura 1 representa generalmente una turbina eólica individual de las muchas que compondrían un parque eólico. En las figuras, los números iguales indican componentes iguales o correspondientes en todas partes. Por consiguiente, los componentes de la turbina eólica marina incluyen la turbina que consiste en la góndola 100, el rotor con las palas 101 y el buje 102. El rotor se conecta a través de un tren de accionamiento al generador que está alojado en la góndola. En la góndola y el buje se pueden incluir varios sensores y accionadores de control, como los controles de paso y guiñada (no mostrados). La góndola, las palas y el buje se montan en la parte superior de la torre 103, que incorpora una plataforma 104, conectada a una pieza de transición 105. La plataforma se dispone suficientemente por encima de la superficie marina 106, pero parte de la pieza de transición 105 está típicamente debajo la superficie marina y en el agua 107. La pieza de transición se conecta a la estructura de cimentación, un tipo del cual es el monopilote 108 ilustrado en la figura. Un segmento de longitud suficiente del monopilote 109 se incrusta en el lecho marino 110 para proporcionar una cimentación segura.
Haciendo referencia a la Figura 2, la energía generada por la turbina se transmite por el cable 200, al transformador de turbina o la unidad de control de potencia 201. La unidad de control de potencia de turbina aumenta típicamente el voltaje de la energía generada y la conecta al cable de energía eléctrica de distribución interior 202, que entra y sale de la cimentación cerca de la línea de lodo. Según la presente realización de la invención, las funciones de la unidad de control de potencia de turbina también incluyen un suministro de energía apropiado 203 para el compresor; suministro de energía apropiado a controles de flujo/bomba locales 204 en el circuito de enfriamiento derivado 205 de esa turbina y el circuito de calentamiento derivado 206; suministro de energía apropiado 207, si es necesario, para los recalentadores 212b, y recepción y acondicionamiento de energía generada desde almacenamiento 208. Debido a que las líneas del circuito de enfriamiento 209 y del circuito de calentamiento 210 están debajo de sus presiones operativas, necesita que los controles de flujo/bomba local hagan circular fluido frío desde el circuito de enfriamiento a través del compresor después del enfriador, si lo hubiera (no mostrado) y los interenfriadores 211, y regular los flujos; y hacer circular fluido caliente desde el circuito de calentamiento a través de cualquier precalentador 212 y recalentadores 212b, y regular los flujos. El fluido enfriado que sale de cualquier precalentador 212 y los recalentadores 211 b entra al circuito de enfriamiento 209, mientras que el fluido calentado que sale de los interenfriadores 211 entra al circuito de calentamiento 210. Los circuitos de potencia pueden incluir subunidades de control adicionales tales como 213. Los circuitos térmicos derivados también pueden incluir controles de flujo adicionales necesarios, como válvulas de retención, etc., que se ilustran generalmente en la Figura 2 por los dispositivos 214.
La Figura 2 también ilustra en general el sistema de control de sistema distribuido o local 215, el tren de compresores 216 y el tren de expansores/generadores 217. Todas estas unidades 215-217, dispositivos de flujo 204, 214, controles de potencia 201,213 y estructuras y accesorios asociados están contenidos en una plataforma 104 que puede ser la misma o estar separada de la plataforma de trabajo general 104 indicada en la Figura 1. El aire comprimido 218 que deja el tren de compresores 216, entra al tanque de almacenamiento de aire 219 a través de un complemento de dispositivos de control de flujo y presión 220. Suministro de aire comprimido 221 al tren de expansión/generador 217, sale del almacenamiento de aire 219 a través de un complemento de dispositivos de control de flujo y presión 222. La Figura 2 también muestra el tanque de almacenamiento de aire 219 completamente contenido en la pieza de transición 105. Sin embargo, dependiendo de su tamaño, presión de funcionamiento y material de construcción, el almacenamiento de aire puede estar contenido en uno o más de los elementos de soporte, es decir, el monopilote o la pieza de cimentación 109, la pieza de transición 105 y la torre 103. Por ejemplo, a una presión de almacenamiento de aproximadamente 80 bar y dependiendo de la regulación de presión de entrada de turbina adoptada, pueden ser necesarios aproximadamente 2500 m3 del volumen de almacenamiento para producir 20 MWh de energía, suponiendo una compresión adiabática. Este volumen se puede acomodar dentro de aproximadamente 60 m de longitud de un recipiente de almacenamiento cilíndrico de 7,3 m de diámetro interno (excluidos los elementos estructurales internos).
Haciendo referencia a la Figura 3, se muestra una distribución ilustrativa de unidades de turbina eólica 300. Se entiende que las disposiciones de parques eólicos marinos varían en patrón y número de unidades de turbinas que constituyen el parque. Las unidades de turbina se vinculan en cadenas mediante cables de distribución interior 202, descritos anteriormente. Las cadenas se vinculan a la subestación de parque o la estación de clasificación 301 a través de los cables de distribución exterior 302, y la energía sale del parque eólico o se conecta al sistema de transmisión en tierra a través del cable de exportación 303. Normalmente, los cables de energía de parque están enterrados o cubiertos en el fondo marino. Como se muestra en la Figura 3, la red de intercambio de energía térmica de los circuitos de enfriamiento 209 y los circuitos de calentamiento 210 también puede desplegarse en el fondo marino, de modo que ciertos atributos físicos y la instalación de la red de intercambio de calor pueden ser similares a la disposición y el despliegue de la red de cables de energía. Sin embargo, el patrón detallado de la red térmica, que se optimiza para las pérdidas de potencia de fluido, podría ser diferente de la ilustración de la Figura 3 pero todavía está limitado por la disposición de parque eólico y el número de unidades de turbina eólica. Las redes de energía térmica ilustradas en la Figura 3 incorporan cabezales de circuito 304 y 305, que, respectivamente, distribuyen los fluidos fríos y calientes a los circuitos de enfriamiento y calentamiento, 209 y 210. El flujo a través de los cabezales de enfriamiento y calentamiento y la presión y mezcla térmica en los circuitos de enfriamiento y calentamiento se mantienen mediante estaciones de bombeo y dispositivos asociados de control de flujo y presión, ilustrados generalmente en la Figura 3 por las bombas 306 y 307 respectivamente. La Figura 3 también ilustra en general, los sistemas de control central o de supervisión para el parque eólico y el sistema de almacenamiento de energía de aire comprimido distribuido con sistema de redes de calor 308. Los accionamientos de red de energía térmica 306 y 307, se alimentan centralmente 309 y se controlan centralmente en los sistemas de control 308. Los circuitos térmicos son circuitos cerrados, con una posible acumulación ocasional de fluido 310, en el circuito de fluido frío. Los fluidos circulantes podrían ser agua de mar, dado el entorno del recurso de energía intermitente eólica marina incluido en esta descripción, sin embargo, dicha aplicación no debe considerarse en modo alguno limitativo de esta invención.
Aplicabilidad industrial
La explotación de la invención por parte de la industria es evidente por la naturaleza de la invención y la descripción que se incluye aquí de una realización preferida. Sin embargo, se pueden aplicar consideraciones separadas para parques eólicos nuevos y parques eólicos existentes. Para un parque eólico nuevo, el diseño de la torre y el soporte de turbina eólica consideraría el tanque de alta presión de almacenamiento de aire 219, si se va a incorporar dentro de la torre y la estructura de soporte. De manera similar, en su diseño se tendría en cuenta la utilidad ampliada de la plataforma de torre 104. Para los parques eólicos existentes, el tanque de almacenamiento de aire 219 y los trenes del compresor 216 y del expansor/generador 217 pueden incorporarse, si es factible, en la torre de la turbina eólica y apoyarse a través de retroinstalaciones y refuerzos apropiados de estas estructuras o contenerse de otra manera en una estructura marina adicional diseñada apropiadamente contigua a cada unidad de turbina eólica. Tanto para parques eólicos nuevos como existentes, la red de intercambio de energía térmica de los circuitos de enfriamiento 209 y los circuitos de calentamiento 210 puede estar compuesta por tuberías y accesorios de flujo submarino no aislados y aislados, utilizando tecnología establecida para subestaciones submarinas y sistemas de tuberías de producción de petróleo/gas en alta mar.
El sistema de control de operación y gestión de parques eólicos requiere cambios significativos con respecto a los sistemas de control de parques eólicos convencionales. Por lo general, este es un sistema jerárquico de un controlador de nivel de parque 308 y un controlador de nivel de turbina 215. El control de nivel de turbina, a su vez, podría ser en tres niveles: control de supervisión de turbina, control operacional y control de subsistema, que aseguran varios accionadores, accionador de guiñada, accionadores de paso, el generador y la electrónica de potencia realizan y mantienen sus puntos de ajuste. El objetivo típico del controlador a nivel de parque es el control de la energía generada en el parque que puede necesitar rastrear alguna demanda de energía externa; y control coordinado de la producción de energía por turbinas individuales del parque para mitigar las variaciones en las condiciones de flujo de viento en los sitios de las turbinas y las interacciones aerodinámicas de las turbinas. Con operaciones típicas de turbina en cuatro regímenes: (1) la turbina no funciona - velocidad del viento por debajo de la velocidad de arranque, (2) la turbina funciona con control de velocidad - velocidad del viento por encima de la velocidad de arranque pero por debajo del valor permitido para alta velocidad de rotor, (3) la turbina funciona bajo control de potencia limitada para cargas eléctricas y mecánicas seguras - velocidad del viento por encima del valor permitido para alta velocidad del rotor pero por debajo de la velocidad del viento, y (4) turbina apagada - velocidad del viento igual o por encima de la velocidad de repliegue; el controlador de supervisión de turbina normalmente determina cuándo se pone en marcha o se detiene la turbina y realiza tareas de monitorización de estado de turbina, mientras que el controlador operativo de turbina regula la operación de la turbina en los regímenes 2 y 3. Al explotar la invención, los controles de subsistema de turbina se multiplican para incluir los componentes adicionales asociados con los trenes de compresores y expansores/generadores y el tanque de almacenamiento de aire; los objetivos de controlador a nivel de parque se amplían para incluir la regulación del flujo y el intercambio de energía en la red de calor y la optimización de la eficiencia térmica en todo el parque. Los regímenes de "operación" de cada estación de turbina (esto incluye cuando la turbina no está funcionando o cuando la turbina está apagada) se vuelven elaborados, y cada régimen incorpora combinaciones de (a) "operación" de turbina sin almacenamiento de energía de aire comprimido y producción de energía de aire comprimido, (b) "operación" de turbina con almacenamiento de energía de aire comprimido, y (c) "operación" de turbina con producción de energía de aire comprimido. Las funciones y objetivos del controlador de supervisión de turbina se elaboran en consecuencia.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Un método para usar almacenamiento de energía de aire comprimido para mejorar el factor de capacidad de las turbinas eólicas distribuidas de un parque eólico, que comprende:
distribuir un almacenamiento de aire (219), compresión y expansión a una multiplicidad de tanques de almacenamiento (219) y trenes de compresores-expansores (216, 217) en cada turbina eólica, proporcionando una red de intercambio de energía térmica que vincula todas los turbinas eólicas con circuitos de enfriamiento y calentamiento aislados y controlados (209, 210), y
utilizar controles de supervisión a nivel de parque y controles a nivel de turbina distribuidos (215) que programan dinámicamente la producción de energía de turbina individual o el almacenamiento de energía de aire comprimido o la producción de energía de aire comprimido en concierto con los objetivos operativos del parque eólico y la optimización de la eficiencia térmica y el factor de capacidad del parque eólico.
2. El método de la reivindicación 1,
caracterizado por que
las turbinas eólicas, el almacenamiento de aire distribuido (219), los sistemas de compresión y expansión, la red de intercambio de energía térmica y los sistemas de control están integrados y funcionan como un sistema para la producción de energía a demanda con una eficiencia térmica óptima, con:
energía generada a partir de turbinas eólicas utilizadas para energía de parque, incluida la satisfacción de demanda de energía, la compresión de aire y el accionamiento de los circuitos de enfriamiento y calentamiento (209, 210), la energía generada a partir del aire comprimido también se utiliza para la energía de parque,
el calor producido durante la compresión del aire se captura en la red de intercambio de calor,
y la red de intercambio de calor satisface la demanda de calor durante la expansión de aire.
3. El método de la reivindicación 1,
caracterizado por que
un sistema de control jerárquico incluye en el nivel de parque controles de regulación del flujo de fluidos e intercambio de energía en la red de calor y optimización de la eficiencia térmica en el parque eólico; y se elaboran regímenes operativos implementados por los controles a nivel de turbina para abarcar combinaciones de (1) una operación de turbina eólica, que incluye no funcionar, funcionar durante velocidades del viento por encima de una velocidad de arranque y por debajo de una velocidad del viento permitida para una velocidad alta de rotor, funcionar durante velocidades del viento superiores a una velocidad de viento permitida para una velocidad de rotor alta pero por debajo de la velocidad del viento de repliegue, y la turbina se apaga por razones de seguridad, (2) almacenamiento de energía de aire comprimido y (3) producción de energía de aire comprimido.
4. Un sistema de almacenamiento de energía de aire comprimido para mejorar el factor de capacidad de turbinas eólicas distribuidas en un parque eólico, que comprende
- un parque eólico que comprende turbinas eólicas,
- un almacenamiento de aire distribuido (219) que comprende una multiplicidad de tanques de almacenamiento (219) y trenes de compresores-expansores (216, 217) que son comprimibles y expandibles en cada turbina eólica, - una red de intercambio de energía térmica que vincula todas las turbinas eólicas con circuitos de enfriamiento y calentamiento aislados y controlados (209, 210), y
- controles de supervisión a nivel de parque y controles a nivel de turbina distribuidos (215) que están adaptados para programar dinámicamente la producción de energía de turbina individual o el almacenamiento de energía de aire comprimido o la producción de energía de aire comprimido en concierto con los objetivos operativos del parque eólico y la optimización de la eficiencia térmica y el factor de capacidad para el parque eólico.
5. El sistema de la reivindicación 4, caracterizado por que
las turbinas eólicas, el almacenamiento de aire distribuido (219), los sistemas de compresión y expansión, la red de intercambio de energía térmica y los sistemas de control están integrados y funcionan como un sistema para la producción de energía a demanda con una eficiencia térmica óptima, con:
la energía generada a partir de las turbinas eólicas utilizada para energía de parque, incluida la satisfacción de demanda de energía, la compresión de aire y el accionamiento de los circuitos de enfriamiento y calentamiento (209, 210) también se utiliza energía generada a partir del aire comprimido para la energía de parque,
el calor producido durante la compresión de aire se captura en la red de intercambio de calor, y la red de intercambio de calor satisface la demanda de calor durante la expansión de aire.
6. El sistema de la reivindicación 4, caracterizado por que
un sistema de control jerárquico incluye en el nivel de parque controles de regulación del flujo de fluidos e intercambio de energía en la red de calor y optimización de la eficiencia térmica en el parque eólico; y se elaboran regímenes operativos implementados por los controles a nivel de turbina para abarcar combinaciones de (1) una operación de turbina eólica, que incluye no funcionar, funcionar durante velocidades del viento por encima de una velocidad de arranque y por debajo de una velocidad del viento permitida para una velocidad alta de rotor, funcionar durante velocidades del viento superiores a una velocidad de viento permitida para una velocidad de rotor alta pero por debajo de la velocidad del viento de repliegue, y la turbina se apaga por razones de seguridad), (2) almacenamiento de energía de aire comprimido y (3) producción de energía de aire comprimido.
7. El sistema de la reivindicación 5, caracterizado por que
el almacenamiento, compresión y expansión de aire, que comprende el tanque de almacenamiento de aire (219), el tren de compresores (217) y el tren de expansores/generadores (216), con sus accesorios, incluidos posenfriadores, interenfriadores, precalentadores y recalentadores, dispositivos de flujo, electrónica de potencia y sistemas de control, incorporados o no dentro de una torre de turbina (103) y estructuras de soporte como una plataforma (104), una pieza de transición y una pieza de cimentación.
8. El sistema de la reivindicación 5, caracterizado por que
La red de intercambio de calor se compone de una red de tuberías aisladas y no aisladas en el lecho marino o cubiertas o enterradas en el fondo marino, y que vinculan los interenfriadores y posenfriadores de compresor de aire comprimido y los precalentadores y recalentadores de expansor de aire comprimido para constituir circuitos de calentamiento y enfriamiento (209, 210), con el complemento cabezales, estaciones de bombeo, dispositivos de control de flujo y presión complementarios necesarios.
9. El sistema de la reivindicación 5, caracterizado por que
las turbinas eólicas se vinculan mediante una red de cables de energía eléctrica de distribución interior (202) en el lecho marino o son cubiertos o enterrados en el fondo marino, y vinculan cada turbina eólica a través de su unidad de control de potencia; un conjunto de cables de distribución exterior (302); una subestación de un parque eólico o una estación de clasificación; y controles y accesorios para recoger y transmitir externamente la energía generada por el parque eólico.
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