ES2922163T3 - Procedimiento y control para el funcionamiento de una pluralidad de aerogeneradores - Google Patents

Procedimiento y control para el funcionamiento de una pluralidad de aerogeneradores Download PDF

Info

Publication number
ES2922163T3
ES2922163T3 ES19733008T ES19733008T ES2922163T3 ES 2922163 T3 ES2922163 T3 ES 2922163T3 ES 19733008 T ES19733008 T ES 19733008T ES 19733008 T ES19733008 T ES 19733008T ES 2922163 T3 ES2922163 T3 ES 2922163T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
wind turbine
speed
wind
rotation speed
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES19733008T
Other languages
English (en)
Inventor
Marcel Thor Straten
Michael Stalder
Sebastian Böhme
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Gamesa Renewable Energy Service GmbH
Original Assignee
Siemens Gamesa Renewable Energy Service GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Gamesa Renewable Energy Service GmbH filed Critical Siemens Gamesa Renewable Energy Service GmbH
Application granted granted Critical
Publication of ES2922163T3 publication Critical patent/ES2922163T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • F03D7/048—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller controlling wind farms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
    • F05B2260/962—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise by means creating "anti-noise"
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/327—Rotor or generator speeds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30—Wind power
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

La invención se relaciona con un método para operar una pluralidad de turbinas eólicas (14, 15, 16, 17), en la que una primera turbina eólica (14) está dispuesta adyacente a una segunda turbina eólica (15) y una tercera turbina eólica (16 (16). La salida de ruido de la primera turbina eólica (14) tiene una primera tonalidad. La velocidad de rotación de la segunda turbina eólica (15) y la velocidad de rotación de la tercera turbina eólica (16) se adaptan para ocultar la tonalidad de la primera turbina eólica (14). La invención se relaciona además con un sistema de control correspondiente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento y control para el funcionamiento de una pluralidad de aerogeneradores
La invención se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de una pluralidad de aerogeneradores, en el que un primer aerogenerador está dispuesto adyacentemente a un segundo aerogenerador y a un tercer aerogenerador. La emisión de ruido del primer aerogenerador presenta una tonalidad.
Los aerogeneradores emiten ruidos durante su funcionamiento que, en ocasiones, son percibidos como molestos por las personas que se encuentran en las inmediaciones. El potencial de perturbación del ruido aumenta si la emisión de ruido dentro del espectro de frecuencias en cuestión no es uniforme, sino que ciertas frecuencias son especialmente pronunciadas. La impresión subjetiva al percibir dicho ruido no es entonces la de un ruido uniforme, sino que las frecuencias especialmente pronunciadas se perciben como un tono independiente dentro del ruido. Un ruido en el que un determinado tono es particularmente prominente tiene una tonalidad.
Por el documento EP 2541 056 A2 se conoce que se puede controlar una pluralidad de aerogeneradores de manera que se evite una sincronización de las posiciones de los rotores. En el documento EP 1944 667 A1 se describe cómo evitar ciertas velocidades críticas del aerogenerador a las que la emisión de ruido de la transmisión presenta una fuerte tonalidad. Estos enfoques para influir en la emisión de ruido suelen ir acompañados de una pérdida de rendimiento.
En el documento DE 10 2015 008 812 A1 se divulga la posibilidad de enmascarar la tonalidad de una instalación individual con ruidos adicionales activos. Esto se basa en la constatación de que un ruido cuya tonalidad está enmascarada puede percibirse como menos molesto, aunque la potencia acústica global haya aumentado.
Otro documento del estado de la técnica es el US 2012/027591 A1.
La invención se basa en el objetivo de presentar un procedimiento y un control para el funcionamiento de una pluralidad de aerogeneradores de manera que se reduzca la tonalidad de la emisión de ruido y al mismo tiempo se mantengan reducidas las pérdidas de rendimiento. Partiendo del mencionado estado de la técnica, se resuelve el objetivo con las características de las reivindicaciones independientes. Formas de realización ventajosas se indican en las reivindicaciones dependientes.
En el procedimiento según la invención, la velocidad de rotación del segundo aerogenerador y la velocidad de rotación del tercer aerogenerador se adaptan para enmascarar la tonalidad del primer aerogenerador.
La invención evita un estado de funcionamiento en el que la emisión de ruido de los tres aerogeneradores se superponga de tal manera que la tonalidad se amplifique en total. La invención se basa en la constatación de que la tonalidad del ruido emitido depende en muchos casos de la velocidad de rotación y de que la frecuencia del tono contenido en el espectro sonoro puede modificarse mediante una adaptación de la velocidad de rotación del aerogenerador. Las velocidades de rotación del segundo aerogenerador y del tercer aerogenerador pueden adaptarse de tal modo que la tonalidad en el espectro de frecuencias sea adyacente a la tonalidad del primer aerogenerador. Esto enmascara la tonalidad del primer aerogenerador. El procedimiento arroja como resultado una emisión de ruido de los aerogeneradores que se percibe como menos molesta.
La tonalidad de un ruido viene determinada en última instancia por que el ruido es percibido como tonal por la persona que percibe el ruido. En la norma IEC 61400-11 (Edición 3.0, 2012-11) se ofrece una definición válida para el sector de los aerogeneradores. Según esta, los tonos aparecen como picos significativos dentro de un espectro de banda estrecha (banda crítica) que, a una determinada frecuencia (la frecuencia del tono), se elevan por encima del espectro del ruido general. Las tonalidades se evalúan según las normas IEC 61400-11 y DIN 45681 mediante su perceptibilidad tonal ALak. Se trata de la diferencia entre la energía del tono y la energía del ruido de fondo en la banda crítica alrededor del tono (teniendo en cuenta la medida de enmascaramiento dependiente de la frecuencia La). Si el pico del tono en el espectro de banda estrecha está formado por una sola línea nítida, el contenido energético del tono se corresponde exactamente con el nivel de altura. Si hay dos líneas de la misma altura, el contenido energético se corresponde con la altura del nivel más 3 dB.
El enmascaramiento de una tonalidad se produce cuando se elevan otras frecuencias dentro de la banda crítica, es decir, dentro de la parte relevante del espectro total, de manera que la proporción relativa del tono en la banda crítica disminuye. De este modo, la invención permite reducir la tonalidad en comparación con un estado en el que todos los aerogeneradores implicados funcionan en modo normal. El funcionamiento normal se define como un estado en el que el aerogenerador individual funciona de tal manera que presenta un estado de funcionamiento óptimo sin tener en cuenta la emisión de ruido. Lo que es una condición óptima de funcionamiento puede depender de diversas condiciones. En muchos casos, el estado óptimo de funcionamiento se define por la generación de la máxima cantidad de energía eléctrica, teniendo en cuenta las condiciones ambientales del momento. En el funcionamiento normal todos los aerogeneradores implicados pueden tener un estado de funcionamiento coincidente. Sin embargo, también es posible que los estados de funcionamiento de los aerogeneradores implicados difieran entre sí, por ejemplo, porque las condiciones locales del viento varían.
Como adyacentes se consideran los aerogeneradores si existe un lugar desde el que se puede escuchar la emisión de ruido de cada uno de los aerogeneradores individuales adyacentes. La velocidad de rotación es la velocidad de rotación del rotor. La velocidad de una transmisión y del generador están directamente acopladas a la velocidad de rotación del rotor.
Si varios aerogeneradores funcionan en modo normal, en muchos casos lo hacen a velocidades de rotación esencialmente idénticas. Esto se cumple, en particular, si hay varios aerogeneradores del mismo tipo. En este caso, las velocidades de rotación del segundo aerogenerador y del tercer aerogenerador se ajustan regularmente para que el segundo aerogenerador y el tercer aerogenerador funcionen a una velocidad de rotación diferente de la del primer aerogenerador. En un caso especial en el que el segundo aerogenerador o el tercer aerogenerador tienen una tonalidad diferente a la del primer aerogenerador a una velocidad idéntica, la adaptación de la velocidad también puede implicar que el segundo aerogenerador o el tercer aerogenerador funcionen a la misma velocidad de rotación que el primer aerogenerador.
Al adaptar la velocidad de rotación del segundo aerogenerador y del tercer aerogenerador, se procede preferiblemente de tal manera que se procesa una información que representa la emisión de ruido para que la velocidad de rotación del segundo aerogenerador y del tercer aerogenerador se ajusten a un valor que difiera del valor durante el funcionamiento normal del aerogenerador en cuestión. La diferencia de velocidad de rotación entre la velocidad de rotación adaptada y la velocidad de rotación durante el funcionamiento normal puede situarse, por ejemplo, entre el 0,2 % y el 15 %, preferiblemente entre el 0,5 % y el 6 %. Adicional o alternativamente, la velocidad de rotación del segundo aerogenerador y del tercer aerogenerador puede ajustarse a un valor que se difiera entre el 0,2 % y el 15 %, preferiblemente entre el 0,5 % y el 6 %, de la velocidad de rotación del primer aerogenerador.
El segundo aerogenerador y el tercer aerogenerador pueden funcionar a idéntica velocidad de rotación después de la adaptación de la velocidad de rotación. También es posible que, tras la adaptación, la velocidad de rotación del segundo aerogenerador difiera de la velocidad de rotación del tercer aerogenerador. En una variante, la velocidad de rotación del segundo aerogenerador después de la adaptación es mayor que en el funcionamiento normal del segundo aerogenerador y la velocidad de rotación del tercer aerogenerador después de la adaptación es menor que en el funcionamiento normal del tercer aerogenerador. Adicional o alternativamente, después de la adaptación, la velocidad de rotación del segundo aerogenerador puede ser mayor que la velocidad de rotación del primer aerogenerador y la velocidad de rotación del tercer aerogenerador puede ser menor que la velocidad de rotación del primer aerogenerador.
Si el segundo aerogenerador y el tercer aerogenerador funcionan a diferentes velocidades de rotación después de la adaptación de la velocidad de rotación, puede darse el caso de que un aerogenerador esté expuesto a una carga mayor que el otro aerogenerador. Para evitar que se produzca un desgaste excesivo en uno de los aerogeneradores, se puede prever un cambio cíclico entre las directrices de control para el segundo aerogenerador y el tercer aerogenerador. Con ello, se puede conseguir que todas las instalaciones cuya velocidad de rotación se adapta estén expuestas a la carga más alta de vez en cuando.
El procedimiento puede realizarse de tal forma que se procese la información que representa la emisión de ruido (información sobre el ruido) al establecer una directriz de control para la adaptación de la velocidad de rotación. La información sobre el ruido se predeterminar de manera firma. Esto puede referirse, por ejemplo, al caso de que un determinado lugar de inmisión deba ser protegido de la emisión de ruido tonal de los aerogeneradores. Puede almacenarse la información sobre el ruido que indica que el lugar de inmisión se ve especialmente afectado por el ruido tonal en ciertas condiciones ambientales, por ejemplo, con una determinada dirección del viento y/o una determinada fuerza del viento. Si se cumplen estas condiciones ambientales, la velocidad de rotación del segundo aerogenerador y la velocidad de rotación del tercer aerogenerador pueden adaptarse según una directriz de control para enmascarar la tonalidad del primer aerogenerador.
También es posible que el procedimiento comprenda una etapa con la que se determine una información sobre el ruido por medio de la emisión de ruido real del momento. Por ejemplo, puede medirse la presión acústica del momento en un punto de inmisión. También es posible medir la presión acústica en la ubicación de un segundo aerogenerador para determinar el ruido emitido por un primer aerogenerador. El valor medido puede ser procesado como información sobre el ruido para determinar si se ha producido una condición para adaptar la velocidad de rotación. Alternativamente, la presión acústica del momento en un punto de inmisión puede simularse matemáticamente en un modelo de cálculo a partir de las condiciones ambientales del momento y los estados de funcionamiento del momento de los aerogeneradores. Estos resultados de medición o de simulación pueden almacenarse en una base de datos de la que se lea la información sobre el ruido relevante para el control en función de las condiciones ambientales y los estados de funcionamiento de la instalación.
La directriz de control puede generarse en un control de instalación con el que se controle el funcionamiento de un aerogenerador individual. El control de la instalación puede ser un elemento del aerogenerador en cuestión o estar dispuesto independientemente del aerogenerador. También es posible que la directriz de control se genere en un control central que realice las directrices de control para una pluralidad de aerogeneradores. El control central puede estar configurado como control maestro de parque, que no solo controla la adaptación de la velocidad de rotación, sino que también proporciona directrices de control para el restante funcionamiento de los aerogeneradores. En el contexto de la invención, la indicación de adaptar la velocidad de rotación se refiere a una adaptación de la velocidad de rotación realizada con el fin de enmascarar la tonalidad del primer aerogenerador.
El procedimiento según la invención puede tener el efecto de aumentar la potencia acústica total emitida por los aerogeneradores implicados. Si, por ejemplo, el segundo aerogenerador y el tercer aerogenerador funcionan a una velocidad de rotación superior a la del funcionamiento normal después de la adaptación de las velocidades de rotación, esto puede provocar un aumento de la emisión de ruido. No obstante, el potencial de perturbación del ruido emitido por los aerogeneradores implicados en un punto de inmisión puede reducirse porque la tonalidad del primer aerogenerador queda enmascarada y, por tanto, el tono se percibe con menos claridad.
Incluso después de adaptar la velocidad de rotación, la emisión de ruido del segundo aerogenerador y/o del tercer aerogenerador puede presentar una tonalidad en donde la frecuencia de tono preferiblemente está desplazada con respecto a la frecuencia de tono del primer aerogenerador. Si el tono emitido por el segundo o el tercer aerogenerador se encuentra en una banda lateral del tono emitido por el primer aerogenerador, se consigue el enmascaramiento deseado.
La tonalidad dependiente de la velocidad de rotación puede ser el resultado, por ejemplo, de las vibraciones que se excitan en la transmisión o el generador. La adaptación de la velocidad de rotación desplaza la frecuencia de las vibraciones y, por tanto, la frecuencia de la tonalidad. Hay casos en los que la adaptación de la velocidad de rotación también disminuye la potencia acústica global y/o la potencia acústica del tono, por ejemplo, porque se aumenta la distancia a una frecuencia de resonancia de la transmisión o del generador. En el procedimiento según la invención, esto puede aprovecharse adaptándose la velocidad de rotación de tal manera que la potencia acústica total de los aerogeneradores implicados se reduzca mediante la adaptación de la velocidad de rotación.
En el funcionamiento normal, un aerogenerador suele funcionar de forma que el rendimiento de energía eléctrica sea óptimo. Una adaptación de la velocidad de rotación con la que se abandone el funcionamiento normal puede dar lugar a una disminución del rendimiento de energía eléctrica. El procedimiento según la invención puede llevarse a cabo de tal manera que se acepte dicha pérdida de rendimiento.
En algunas situaciones hay una interdependencia entre el rendimiento de un primer aerogenerador y el rendimiento de un segundo aerogenerador, por ejemplo si un aerogenerador está situado a sotavento de otro aerogenerador y, por tanto, se ve afectado por la estela del otro aerogenerador. En la estela de un aerogenerador, la velocidad del viento se reduce, de tal modo que se puede absorber menos energía del viento.
Si la velocidad de rotación del aerogenerador de barlovento se adapta de manera que se reduzca el rendimiento de este aerogenerador, esto puede ir acompañado de un aumento del rendimiento del aerogenerador de sotavento porque la estela del aerogenerador de barlovento es menos pronunciada. En el contexto de la invención, esto puede aprovecharse para mantener baja, o evitar, la pérdida de rendimiento debida a la adaptación de la velocidad de rotación.
El procedimiento según la invención puede comprender una etapa de selección para determinar qué adaptación de velocidad debe realizarse para cuál de los aerogeneradores implicados. Si hay que realizar una adaptación de la velocidad de rotación que reduce el rendimiento de uno de los aerogeneradores implicados, la selección puede llevarse a cabo teniendo en cuenta el rendimiento total de los aerogeneradores implicados después de la adaptación prevista de velocidad de rotación. Si, por ejemplo, la adaptación de velocidad de rotación en cuestión en el segundo aerogenerador hace que el rendimiento total sea mayor que si se realiza la misma adaptación de la velocidad de rotación en el tercer aerogenerador, se puede seleccionar el segundo aerogenerador para la adaptación de la velocidad de rotación en cuestión.
El rendimiento total que se espera de los aerogeneradores implicados como resultado de la adaptación de la velocidad de rotación puede determinarse mediante un modelo de cálculo. También es posible realizar una serie de pruebas antes de la etapa de selección para determinar qué rendimiento total ofrecen los aerogeneradores implicados en diferentes condiciones. En una forma de realización alternativa, los aerogeneradores implicados se ajustan a diferentes estados disponibles para su selección antes de la etapa de selección y se mide en qué estado el rendimiento total es mayor. Se puede seleccionar el estado en cuestión y adaptar correspondientemente la velocidad de rotación del segundo y tercer aerogenerador.
El procedimiento según la invención puede llevarse a cabo con más de tres aerogeneradores. A este respecto, adicionalmente al segundo aerogenerador y al tercer aerogenerador, se puede realizar una adaptación de la velocidad de rotación en otros aerogeneradores con el fin de enmascarar la tonalidad del primer aerogenerador. También es posible adaptar la velocidad de rotación de dos o más aerogeneradores para enmascarar la tonalidad del primer aerogenerador y de otro u otros aerogeneradores. También es posible considerar la inmisión de ruido en más de un punto de inmisión a la hora de decidir una adaptación de la velocidad de rotación.
La invención también se refiere a un control para una pluralidad de aerogeneradores dispuestos de forma adyacente entre sí. El control está diseñado para dar a un segundo aerogenerador y a un tercer aerogenerador una directriz de control para la velocidad de rotación que se desvíe del funcionamiento normal para enmascarar una tonalidad en la emisión de ruido de un primer aerogenerador.
El control puede perfeccionarse aún más con características adicionales que se describen en el contexto del procedimiento según la invención. El procedimiento puede perfeccionarse con características adicionales que se describen en el contexto del control según la invención.
La invención se describe a continuación a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos basados en formas de realización ventajosas. Muestran:
la Figura 1: una pluralidad de aerogeneradores según la invención;
la Figura 2: un espectro sonoro de los aerogeneradores de la figura 1 en funcionamiento normal;
la Figura 3: líneas características del aerogenerador que son adecuadas para el procedimiento según la invención;
la Figura 4: un espectro sonoro según la invención de los aerogeneradores de la figura 1;
la Figura 5: una unidad de control según la invención en un parque eólico;
la Figura 6: la vista según la figura 5 en una forma de realización alternativa de la invención;
la Figura 7: un diagrama de referencia para determinar la perceptibilidad tonal;
la Figura 8: un espectro sonoro tonal de un aerogenerador.
En la figura 1, cuatro aerogeneradores 14, 15, 16, 17 están dispuestos en las inmediaciones de un edificio residencial 18. Los aerogeneradores 14, 15, 16, 17 emiten durante su funcionamiento ruidos que son audibles en el edificio residencial 18. El edificio residencial 18 constituye un lugar de inmisión en el sentido de la invención. Las trayectorias que sigue el sonido desde los aerogeneradores 14, 15, 16, 17 hasta el edificio residencial 18 se muestran con diferentes líneas discontinuas.
Se trata de cuatro aerogeneradores del mismo tipo que tienen estados de funcionamiento esencialmente coincidente en el funcionamiento normal, que está optimizado para obtener el máximo rendimiento de energía eléctrica. En particular, los cuatro aerogeneradores giran en general aproximadamente a la misma velocidad durante su funcionamiento normal.
Cada uno de los cuatro aerogeneradores emite un ruido tonal. Una persona situada en el lugar 18 de inmisión no percibe el sonido emitido por los aerogeneradores como un ruido uniforme, sino que identifica un tono dentro del ruido. En la figura 2, se muestra de forma esquemática un espectro sonoro 19 registrado en el lugar 18 de inmisión, en donde los niveles sonoros Lp se representan en función de la frecuencia f. El espectro sonoro total 19 resulta de la suma de niveles de los cuatro espectros individuales. El respectivo espectro individual se mediría en el lugar de inmisión si estuviera en funcionamiento exclusivamente el correspondiente aerogenerador y los demás aerogeneradores no emitieran ningún ruido. Los cuatro espectros individuales se muestran superpuestos en la figura 2, en donde la forma de la línea corresponde en cada caso a la representación de la correspondiente trayectoria sonora en la figura 1. Los espectros individuales de los aerogeneradores 14, 15, que presentan una menor distancia hasta el lugar 18 de inmisión, tienen un nivel sonoro más alto que los aerogeneradores 16, 17, que están más alejados del lugar 18 de inmisión. Los cuatro espectros individuales tienen un pico pronunciado en la frecuencia 20. Correspondientemente, el espectro sonoro total 19 también tiene un pico pronunciado en la frecuencia 20. Este pico se percibe en el lugar 18 de inmisión como un tono independiente dentro del espectro de ruido.
Para determinar la perceptibilidad tonal de un tono de este tipo, en una primera etapa se determina a qué distancia se encuentra el pico del tono en el espectro de banda estrecha por encima del ruido de fondo. La figura 8 muestra un ejemplo de un espectro de frecuencias registrado durante el funcionamiento de un aerogenerador. A una frecuencia de unos 100 Hz, el espectro contiene un tono con una altura de pico de unos 32 dB. Dado un ruido de fondo de unos 17 dB, la diferencia entre la altura del pico y el ruido de fondo es de unos 15 dB. Del diagrama de referencia mostrado en la figura 7, se desprende que, a una frecuencia de 100 Hz y para una diferencia de 15 dB, la perceptibilidad tonal ALak es de algo más de 2 dB. Para otros ALak las curvas pueden ser desplazadas por adición aritmética, otras frecuencias deben ser interpoladas. El diagrama de referencia se cumple para una FFT con una resolución de frecuencia de 2 Hz.
Con el procedimiento según la invención, la velocidad de rotación de los aerogeneradores 15, 16, 17 se adapta para enmascarar la tonalidad en la emisión de ruido del primer aerogenerador 14.
La figura 3 muestra varias líneas características de la potencia P frente a la velocidad de rotación del rotor N. La línea característica 22 mostrada con una línea continua está prevista para el funcionamiento normal. El primer aerogenerador 14 funciona según esta línea característica 22. El resultado es una emisión de ruido tonal en donde el tono se corresponde con la frecuencia 20. Los aerogeneradores 15, 16, 17 funcionan con líneas características que se desvían del funcionamiento normal, en donde las líneas características de los respectivos aerogeneradores se muestran en cada caso en forma de línea que se corresponde con la representación de la correspondiente línea de la figura 1.
La aplicación de las diferentes líneas características hace que los cuatro aerogeneradores funcionen a velocidades de rotación ligeramente diferentes y, en particular, que todos los aerogeneradores 15, 16, 17 tengan una velocidad de rotación diferente a la del primer aerogenerador 14.
La frecuencia del tono contenido en el ruido emitido por los aerogeneradores cambia con la velocidad de rotación. Como se muestra en la figura 4, los espectros individuales siguen teniendo en cada caso una tonalidad, en donde los picos, sin embargo, se sitúan en cada caso en diferentes frecuencias dentro del rango 23 de frecuencias. La figura 4 se refiere a un espectro registrado en el lugar 18 de inmisión, de tal modo que los espectros individuales de los aerogeneradores 14, 15 que están más cerca del lugar 18 de inmisión tienen un nivel sonoro más alto que los aerogeneradores 16, 17 que están más lejos. La superposición de los cuatro espectros individuales da lugar a un espectro sonoro total 24 reducido cuyo nivel sonoro es apenas superior al nivel sonoro de los espectros individuales de los aerogeneradores 14, 15 situados cerca del lugar 18 de inmisión.
Al superponerse el espectro sonoro global de los espectros individuales con picos adyacentes, la emisión de ruido se distribuye más uniformemente en el espectro de frecuencias y se enmascara la tonalidad en la emisión de ruido del primer aerogenerador 14.
Según la figura 5, los aerogeneradores 14, 15, 16, 17 están conectados para formar un parque eólico que está sometido a un control central por medio de un maestro 25 de parque. Cada uno de los aerogeneradores 14, 15, 16, 17 tiene un rotor que está orientado en la dirección del viento de tal manera que el rotor es puesto en rotación por el viento. Un generador se acciona mediante un eje rotor y una transmisión para generar energía eléctrica. La energía eléctrica se dirige a través de una red 26 interna del parque eólico a un punto 27 de transferencia donde se efectúa la transferencia a una red de transmisión 28.
El maestro 25 de parque comprende una memoria 29 en la que se almacena la información que representa la salida de ruido de los aerogeneradores 14, 15, 16, 17. Esta información sobre el ruido puede incluir que el lugar 18 de inmisión está expuesto a una emisión de ruido tonal con una determinada dirección del viento y una determinada fuerza del viento cuando los cuatro aerogeneradores 14, 15, 16, 17 funcionan en modo normal. Si el maestro 25 de parque determina que se dan estas condiciones ambientales, el maestro 25 de parque envía una señal de control a los aerogeneradores 15, 16, 17 con la que se adapta su velocidad de rotación. Tras la adaptación de la velocidad de rotación, la velocidad de rotación de los aerogeneradores 15, 16, 17 ya no coincide con la velocidad de rotación del primer aerogenerador 14, que sigue funcionando en modo normal. De este modo, se reduce el espectro sonoro total 24, como se muestra en la figura 4, y se reduce la afectación del lugar 18 de inmisión por una emisión de ruido tonal del parque eólico.
En una variante, la memoria 29 contiene adicionalmente la información de que los aerogeneradores 16, 17 están situados a barlovento de los aerogeneradores 14, 15 en la dirección de viento mostrada en la figura 1. Los aerogeneradores 14, 15 están situados en la estela de los aerogeneradores 16, 17 y, por tanto, tienen unas condiciones de viento peores. La velocidad de rotación se ajusta sobre la base de esta información, de manera que la velocidad de rotación de los aerogeneradores 16, 17 se reduce de tal modo que los aerogeneradores 14, 15 se vean afectados en menor medida por la estela de los aerogeneradores 16, 17. Esto reduce el rendimiento de los aerogeneradores 16, 17, pero al mismo tiempo aumenta el rendimiento de los aerogeneradores 14, 15, de tal modo que el rendimiento total se mantiene o, en el mejor de los casos, incluso aumenta ligeramente. De este modo, se reduce la perturbación sonora del lugar 18 de inmisión sin pérdida de rendimiento.
En la forma de realización según la figura 6, se dispone un micrófono 30 en el lugar 18 de inmisión con el que se registra el espectro de ruido emitido por el parque eólico. El espectro de ruido se transmite al maestro 25 de parque, que evalúa el espectro de ruido y comprueba su tonalidad. Si la tonalidad supera un umbral predeterminado, el maestro 25 de parque envía una señal de control a uno o varios de los aerogeneradores 15, 16, 17 para que se adapte su velocidad de rotación. La señal de control se selecciona de tal forma que la tonalidad en el lugar 18 de inmisión vuelva a caer por debajo del valor umbral predeterminado.

Claims (13)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Procedimiento para el funcionamiento de una pluralidad de aerogeneradores (14, 15, 16, 17), en el que un primer aerogenerador (14) está dispuesto adyacentemente a un segundo aerogenerador (15) y a un tercer aerogenerador (16), en el que la emisión de ruido del primer aerogenerador (14) presenta una tonalidad y en el que la velocidad de rotación del segundo aerogenerador (15) y la velocidad de rotación del tercer aerogenerador (16) se adaptan para enmascarar la tonalidad del primer aerogenerador (14), en donde la tonalidad de la emisión de ruido depende de la velocidad de rotación y la frecuencia del tono contenido en el espectro de ruido se modifica mediante el ajuste de la velocidad de rotación.
  2. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que, tras el ajuste de la velocidad de rotación, la velocidad de rotación del segundo aerogenerador (15) difiere de la velocidad de rotación del tercer aerogenerador (16).
  3. 3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que la velocidad de rotación del segundo aerogenerador (15) es mayor que en el funcionamiento normal del segundo aerogenerador (15) y por que la velocidad de rotación del tercer aerogenerador (16) es menor que en el funcionamiento normal del tercer aerogenerador (16).
  4. 4. Procedimiento según la reivindicación 2 o 3, caracterizado por que la velocidad de rotación del segundo aerogenerador (15) es mayor que la velocidad de rotación del primer aerogenerador (14) y por que la velocidad de rotación del tercer aerogenerador (16) es menor que la velocidad de rotación del primer aerogenerador (14).
  5. 5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que, en el segundo aerogenerador (15) y/o el tercer aerogenerador (16), la diferencia de velocidad de rotación entre la velocidad de rotación ajustada y la velocidad de rotación durante el funcionamiento normal se sitúa entre el 0,2 % y el 15 %, preferiblemente entre el 0,5 % y el 6 %.
  6. 6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que la velocidad de rotación del segundo aerogenerador (15) y/o la velocidad de rotación del tercer aerogenerador (16) se desvía de la velocidad de rotación del primer aerogenerador (14) entre un 0,2 % y un 15 %, preferiblemente entre un 0,5 % y un 6 %.
  7. 7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el segundo aerogenerador (15) recibe una directriz de control para el ajuste de la velocidad de rotación diferente a la del tercer aerogenerador (16) y por que las directrices de control se alternan cíclicamente.
  8. 8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que una información sobre el ruido se procesa al establecerse una directriz de control para la adaptación de la velocidad de rotación.
  9. 9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por que la información sobre el ruido se almacena en una memoria (29).
  10. 10. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por que la información sobre el ruido se registra en un lugar (18) de inmisión.
  11. 11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que la velocidad de rotación del segundo aerogenerador (15) y del tercer aerogenerador (16) se ajusta de manera que se reduce la potencia acústica total de los aerogeneradores implicados.
  12. 12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que, en una etapa de selección, se comprueba si el rendimiento total de la pluralidad de aerogeneradores (14, 15, 16, 17) es mayor cuando se realiza un ajuste de la velocidad de rotación de reducción del rendimiento en el segundo aerogenerador (15) o en el tercer aerogenerador (16), y por que, en función del resultado de la etapa de selección, se hace funcionar el segundo aerogenerador (15) o el tercer aerogenerador (16) a la velocidad de rotación de reducción del rendimiento.
  13. 13. Control para una pluralidad de aerogeneradores (14, 15, 16, 17) dispuestos adyacentemente entre sí, en donde el control está diseñado para dar a un segundo aerogenerador (15) y a un tercer aerogenerador (16) una directriz de control para la velocidad de rotación que se desvía del funcionamiento normal para enmascarar una tonalidad en la emisión de ruido de un primer aerogenerador (14), en donde la tonalidad de la emisión de ruido depende de la velocidad de rotación y la frecuencia del tono contenido en el espectro de ruido se modifica mediante el ajuste de la velocidad de rotación.
ES19733008T 2018-07-05 2019-06-24 Procedimiento y control para el funcionamiento de una pluralidad de aerogeneradores Active ES2922163T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018005329.7A DE102018005329A1 (de) 2018-07-05 2018-07-05 Verfahren und Steuerung zum Betreiben einer Mehrzahl von Windenergieanlagen
PCT/EP2019/066595 WO2020007629A1 (de) 2018-07-05 2019-06-24 Verfahren und steuerung zum betreiben einer mehrzahl von windenergieanlagen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2922163T3 true ES2922163T3 (es) 2022-09-09

Family

ID=67003515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES19733008T Active ES2922163T3 (es) 2018-07-05 2019-06-24 Procedimiento y control para el funcionamiento de una pluralidad de aerogeneradores

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP3818264B1 (es)
DE (1) DE102018005329A1 (es)
DK (1) DK3818264T3 (es)
ES (1) ES2922163T3 (es)
WO (1) WO2020007629A1 (es)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4148270A1 (de) * 2021-09-09 2023-03-15 Wobben Properties GmbH Verfahren zum anpassen einer betriebskennlinie einer windenergieanlage

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2250811T3 (es) * 1999-06-10 2006-04-16 Aloys Wobben Procedimiento para el funcionamiento de un parque eolico.
US8021110B2 (en) 2007-01-05 2011-09-20 General Electric Company Tonal emission control for wind turbines
US7902689B2 (en) * 2009-07-07 2011-03-08 General Electric Company Method and system for noise controlled operation of a wind turbine
US8232663B2 (en) 2011-06-30 2012-07-31 General Electric Company Controlling noise generated by wind turbines in a wind farm by de-synchronization of wind turbine rotors
US8287228B2 (en) * 2011-06-30 2012-10-16 General Electric Company System and methods for controlling the amplitude modulation of noise generated by wind turbines
CA2898915C (en) * 2014-07-31 2022-10-25 General Electric Company System and method for optimal operation of wind farms
US20160265511A1 (en) * 2015-03-12 2016-09-15 General Electric Company System and method for reducing fan noise during noise reduced operation of a wind turbine
DE102015008812A1 (de) 2015-07-10 2017-01-12 Senvion Gmbh Schallemissionssteuerungsvorrichtung für eine Windenergieanlage, Windenergieanlage und Verfahren zur Schallemissionssteuerung
WO2017174089A1 (en) * 2016-04-07 2017-10-12 Vestas Wind Systems A/S Control of a wind turbine taking noise into account
EP3538757A1 (en) * 2016-11-14 2019-09-18 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine noise analysis and control
DE102016121978A1 (de) * 2016-11-16 2018-05-17 Wobben Properties Gmbh Windenergieanlage und Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage

Also Published As

Publication number Publication date
EP3818264B1 (de) 2022-05-25
DE102018005329A1 (de) 2020-01-09
WO2020007629A1 (de) 2020-01-09
DK3818264T3 (da) 2022-07-11
EP3818264A1 (de) 2021-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2250811T3 (es) Procedimiento para el funcionamiento de un parque eolico.
ES2368187T3 (es) Control de emisión tonal para turbinas eólicas.
ES2562103T3 (es) Sistema y procedimientos para controlar la modulación de amplitud del ruido generado por turbinas eólicas
EP2216549A2 (en) Wind turbine noise control
Jakobsen Danish regulation of low frequency noise from wind turbines
DE60323937D1 (de) Windturbine mit senkrechter drehachse und selbstaufrichtender turm
ES2922163T3 (es) Procedimiento y control para el funcionamiento de una pluralidad de aerogeneradores
ES2949258T3 (es) Reducción de ruido dependiente de la temperatura de aerogenerador
ES2952663T3 (es) Control de ruido de aerogenerador
ES2608479T3 (es) Generador de turbina eólica con operación de velocidad de bloqueo adaptativa
CY1106221T1 (el) Αζιμουθια ρυθμιση μιας εγκαταστασης αιολικης ενεργειας σε θυελλα
CY1114494T1 (el) Μεθοδος για τη συναρμολογηση των πτερυγιων του δρομεα μιας ανεμογεννητριας
CY1112866T1 (el) Μεθοδος για τη λειτουργια ενος αιολικου παρκου και αιολικο παρκο
CY1109623T1 (el) Εγκατασταση αιολικης ενεργειας
US9593668B2 (en) Methods and systems for reducing amplitude modulation in wind turbines
Rogers et al. Wind turbine noise issues
ES2368763T3 (es) Instalación de energía eólica con circuito adicional para funcionamiento con viento débil.
US11732691B2 (en) Wind turbine noise masking
Di Napoli Wind turbine noise assessment in a small and quiet community in Finland
Sukaj et al. Wind Turbines Noise: Predictions and Measurements
Zagubień Analysis of acoustic pressure fluctuation around wind farms
Rogers Wind turbine noise, infrasound and noise perception
Tickell Low frequency, infrasound and amplitude modulation noise from wind farms-some recent findings
Hessler et al. Criteria for wind-turbine noise immissions
Iredale Annoyance rating of wind turbine noise