ITTO20130752A1 - Procedimento di gestione, regolazione e controllo di un generatore eolico. - Google Patents
Procedimento di gestione, regolazione e controllo di un generatore eolico.Info
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Description
Descrizione dell’Invenzione Industriale avente per titolo:
“PROCEDIMENTO DI GESTIONE, REGOLAZIONE E CONTROLLO DI UN GENERATORE EOLICO”
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un procedimento di gestione, regolazione e controllo di un generatore eolico d’alta quota.
Sono noti nella tecnica generatori eolici provvisti di sistemi di regolazione e controllo delle condizioni lavorative del generatore stesso al variare della velocità del vento.
In particolare, è noto un sistema di controllo di potenza idoneo ad ottimizzare la potenza erogata da un generatore eolico in funzione della velocità del vento mediante un controllo della superficie esposta ai venti delle ali rotanti intorno al proprio asse oppure mediante un sistema frenante idoneo a ridurre la velocità di rotazione del rotore di un generatore fino alla soglia massima di vento tollerata: oltrepassata tale soglia massima il sistema va in protezione e assicura l’integrità del generatore e delle sue parti mediante un completo arresto del rotore e/o disallineamento tra l’asse del rotore e quello di rotazione dell’ala.
Sono altresì noti generatori eolici di energia elettrica che sfruttano il volo di profili alari come quelli, per esempio, descritti in WO2008004261, WO2007122650, EP1672214, WO2008120257: tali generatori generalmente sfruttano sistemi di controllo comprendenti mezzi di rilevamento posizionati a bordo di tali profili, risultando però poco efficienti e precisi. In alternativa o in aggiunta, sono altresì noti sistemi di controllo posizionati sul terreno idonei a rilevare informazioni sulla posizione relativa di tali profili alari, sulla direzione e sull’intensità di una corrente di vento all’interno della quale l’aquilone viene immerso, ma non garantiscono una gestione efficace e precisa del funzionamento del relativo generatore: un esempio di tali sistemi è descritto, in particolare, in WO2008072269.
Scopo quindi della presente invenzione è quello di risolvere i suddetti problemi della tecnica anteriore fornendo un procedimento di gestione, regolazione e controllo di un generatore eolico d’alta quota più efficiente rispetto a quanto proposto dalla tecnica nota.
I suddetti ed altri scopi e vantaggi dell’invenzione, quali risulteranno dal seguito della descrizione, vengono raggiunti con un procedimento di gestione, regolazione e controllo di un generatore eolico d’alta quota come quello descritto nella rivendicazione 1. Forme di realizzazione preferite e varianti non banali della presente invenzione formano l’oggetto delle rivendicazioni dipendenti.
Resta inteso che tutte le rivendicazioni allegate formano parte integrante della presente descrizione.
Risulterà immediatamente ovvio che si potranno apportare a quanto descritto innumerevoli varianti e modifiche (per esempio relative a forma, dimensioni, disposizioni e parti con funzionalità equivalenti) senza discostarsi dal campo di protezione dell'invenzione come appare dalle rivendicazioni allegate.
La presente invenzione verrà meglio descritta da alcune forme preferite di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
- la FIG. 1 mostra un grafico utilizzato dal procedimento secondo la presente invenzione relativo all’andamento della potenza emessa da un generatore eolico in funzione della velocità del vento, e all’andamento della potenza emessa da un generatore eolico d’alta quota noto;
- la FIG. 2 mostra un grafico utilizzato dal procedimento secondo la presente invenzione relativo all’andamento della tensione esercitata dal generatore eolico in funzione della velocità del vento, e all’andamento della tensione esercitata da un generatore eolico d’alta quota noto; e
- la FIG. 3 mostra un grafico utilizzato dal procedimento secondo la presente invenzione relativo all’andamento della velocità di svolgimento dei cavi del generatore eolico in funzione della velocità del vento, e all’andamento della velocità di svolgimento di un generatore eolico d’alta quota noto.
In particolare, così come si vedrà e descriverà in seguito con maggiore dettaglio, il procedimento secondo la presente invenzione di gestione, regolazione e controllo di almeno un generatore eolico d’alta quota, del tipo preferibilmente comprendente almeno un profilo alare collegato operativamente mediante tiranti di comando ad argani o altri meccanismi di comando del volo di tale profilo alare, può essere preferibilmente implementato mediante un sistema, del tipo sostanzialmente noto nella tecnica comprendente:
- almeno un mezzo di rilevamento, quale per esempio almeno un sensore di velocità o altro mezzo analogo, atto a rilevare almeno un valore di velocità del vento all’interno dei quali i profili alari di tale generatore sono immersi;
- almeno un mezzo di acquisizione, quale per esempio almeno un sistema di acquisizione digitale atto ad interfacciarsi con il mezzo di rilevamento e ad acquisirne il valore di velocità rilevato;
- almeno un mezzo di elaborazione, quale per esempio un elaboratore, atto a confrontare tale valore di velocità rilevato da tale mezzo di rilevamento con valori di velocità del vento prefissati e ad elaborare tale confronto generando almeno un comando di controllo da inviare ad almeno un mezzo di controllo;
- almeno un tale mezzo di controllo atto a ricevere tale comando di controllo dal mezzo di elaborazione e ad attivare almeno un primo motore di azionamento atto ad esercitare un’azione di svolgimento-riavvolgimento sui rispettivi meccanismi di comando di tali tiranti di comando connessi ai profili alari di tale generatore.
In particolare, il procedimento secondo la presente invenzione comprende vantaggiosamente le fasi di:
a) fornire almeno un primo grafico 1 di valori di potenza (in ordinate) emessa da tale generatore in funzione di valori di velocità del vento (in ascisse);
b) fornire almeno un secondo grafico 2 di valori di tensione (in ordinate) esercitata da tale generatore idonea alla movimentazione dei tiranti di comando connessi ai profili alari di tale generatore in funzione di valori di velocità del vento (in ascisse);
c) fornire almeno un terzo grafico 3 di valori di velocità di svolgimento dei tiranti (in ordinate) sui rispettivi meccanismi di comando di tale generatore in funzione di valori di velocità del vento (in ascisse);
d) individuare in ognuno di tali grafici 1, 2, 3 almeno una prima zona di funzionamento A nella quale i valori di velocità del vento sono compresi tra una velocità del vento nulla ed un valore minimo di velocità (cut-in speed) 4, almeno una seconda zona di funzionamento B nella quale i valori di velocità del vento sono compresi tra tale valore minimo di velocità 4 ed un valore di velocità di massima tensione prefissato (full-force speed) 5, almeno una terza zona di funzionamento C nella quale i valori di velocità del vento sono compresi tra tale valore di velocità di massima tensione prefissato 5 e almeno un valore di velocità di massima potenza prefissato (full-power speed) 6 ed almeno una quarta zona di funzionamento D nella quale i valori di velocità del vento sono superiori a tale valore di velocità di massima potenza prefissato (full-power speed) 6;
e) definire delle modalità di funzionamento di tale generatore, ciascuna delle quali essendo in funzione di una rispettiva tale zona di funzionamento A, B, C, D;
f) rilevare almeno un valore di velocità del vento, per esempio mediante tale mezzo di rilevamento ed inviare tale valore di velocità del vento rilevato a tale mezzo di elaborazione preferibilmente mediante l’interposizione di tale mezzo di acquisizione; e
g) confrontare tale valore di velocità del vento rilevato con tale valore minimo di velocità (cut-in speed) 4 e/o tale valore di velocità di massima tensione prefissato (full-force speed) 5 e/o tale valore di velocità di massima potenza prefissato (full-power speed) 6 ed imporre una modalità di funzionamento a tale generatore in funzione di una tale zona di funzionamento A, B, C, D individuata da tale valore di velocità rilevato su tali grafici 1, 2, 3.
In particolare, tale fase e) comprende la sottofase di definire almeno una prima modalità di funzionamento di tale generatore in funzione di tale prima zona di funzionamento A, almeno una seconda modalità di funzionamento di tale generatore in funzione di tale seconda zona di funzionamento B, almeno una terza modalità di funzionamento di tale generatore in funzione di tale terza zona di funzionamento C e almeno una quarta modalità di funzionamento di tale generatore in funzione di tale quarta zona di funzionamento D.
In particolare, tale fase g) comprende le sottofasi di:
- eseguire un primo confronto tra tale valore di velocità rilevato e tale valore minimo di velocità 4 su tali grafici 1, 2, 3;
- se da tale primo confronto risulta che tale valore di velocità rilevato è inferiore a tale valore minimo di velocità 4, selezionare tale prima modalità di funzionamento, ed in particolare generare almeno un comando di controllo relativo a tale prima modalità di funzionamento da inviare a tale mezzo di controllo, per interdire il funzionamento di tale generatore imponendo come nulli il valore di potenza emessa, il valore di tensione esercitata ed il valore di velocità di svolgimento, altrimenti passare alla fase successiva;
- se da tale primo confronto risulta che tale valore di velocità rilevato è superiore a tale valore minimo di velocità 4, eseguire un secondo confronto tra tale valore di velocità rilevato e tale valore di velocità di massima tensione prefissato 5 su tali grafici 1, 2, 3;
- se da tale secondo confronto risulta che il valore di velocità rilevato è inferiore al valore di velocità di massima tensione prefissato 5, selezionare tale seconda modalità di funzionamento, ed in particolare generare almeno un comando di controllo relativo a tale seconda modalità di funzionamento da inviare a tale mezzo di controllo, per non interdire il funzionamento di tale generatore ma, non essendoci condizioni di vento sufficienti a produrre energia elettrica ed a provvedere allo svolgimento dei tiranti di comando dei rispettivi profili alari di potenza, per imporre nulli il valore di potenza emessa ed il valore di velocità di svolgimento ed imporre il valore di tensione esercitata inferiore ad almeno un valore di tensione nominale 8 prefissato su tale secondo grafico 2, altrimenti passare alla fase successiva;
- se da tale secondo confronto risulta che tale valore di velocità è superiore a tale valore di velocità di massima tensione prefissato 5, eseguire un terzo confronto tra tale valore di velocità rilevato con almeno tale valore di velocità di massima potenza prefissato (full-power speed) 6 su tali grafici 1, 2, 3 per il quale tale generatore raggiunge almeno un valore di potenza nominale 7 prefissato su tale primo grafico 1 e almeno un valore di velocità di svolgimento nominale 9 prefissato su tale terzo grafico 3;
- se da tale terzo confronto risulta che tale valore di velocità rilevato è inferiore a tale valore di velocità di massima potenza prefissato 6, il generatore è in condizioni idonee a produrre energia elettrica e allo svolgimento dei tiranti di comando sui rispettivi meccanismi di comandi e quindi selezionare tale terza modalità di funzionamento, ed in particolare generare almeno un comando di controllo relativo a tale terza modalità di funzionamento da inviare a tale mezzo di controllo, per imporre un valore di potenza emessa inferiore a tale valore di potenza nominale 7, imporre un valore di tensione esercitata uguale a tale valore di tensione nominale 8, e imporre un valore di velocità di svolgimento inferiore a tale valore di velocità nominale 9;
- se da tale terzo confronto risulta che tale valore di velocità rilevato è superiore a tale valore di velocità 6, tale generatore è idoneo a produrre energia elettrica e allo svolgimento massimo dei tiranti di comando sui rispettivi meccanismi di comando, e di conseguenza selezionare tale quarta modalità di funzionamento, ed in particolare generare almeno un comando di controllo relativo a tale quarta modalità di funzionamento da inviare a tale mezzo di controllo, per imporre un valore di potenza emessa uguale e/o superiore a tale valore di potenza nominale 7, un valore di tensione esercitata uguale a tale valore di tensione nominale 8, ed un valore di velocità di svolgimento uguale a tale valore di velocità nominale 9.
Eventualmente, il procedimento secondo la presente invenzione può inoltre comprendere la fase di controllare l’eccessiva potenza emessa da tale generatore decentrando il posizionamento dei profili alari all’interno di almeno una finestra di vento opportunamente definita ed individuata in funzione di tali valori di velocità del vento rilevati.
Il grafico illustrato nella FIG. 1, riportante l’andamento della potenza emessa da tale generatore eolico in funzione dei valori di velocità del vento, mostra anche l’andamento PN (con linea tratteggiata) della potenza emessa da un generatore eolico noto in funzione degli stessi valori di velocità del vento, e risulta evidente dal confronto dei due andamenti come il procedimento di controllo del generatore eolico secondo la presente invenzione permetta una gestione più efficace e precisa del funzionamento di tale generatore.
Il grafico illustrato nella FIG. 2, riportante l’andamento della tensione esercitata da tale generatore eolico in funzione dei valori di velocità del vento, mostra anche l’andamento TN (con linea tratteggiata) della tensione esercitata da un generatore eolico noto in funzione degli stessi valori di velocità del vento, e risulta evidente dal confronto dei due andamenti come il procedimento di controllo del generatore eolico secondo la presente invenzione permetta una gestione più efficace e precisa del funzionamento di tale generatore.
Il grafico illustrato nella FIG. 3, riportante l’andamento della velocità di svolgimento dei cavi connessi a tale generatore eolico in funzione dei valori di velocità del vento, mostra anche l’andamento VN (con linea tratteggiata) della velocità di svolgimento dei cavi connessi ad un generatore eolico noto in funzione degli stessi valori di velocità del vento, e risulta evidente dal confronto dei due andamenti come il procedimento di controllo del generatore eolico secondo la presente invenzione permetta una gestione più efficace e precisa del funzionamento di tale generatore.
È del tutto evidente che la presente invenzione si riferisca inoltre ad almeno un programma di computer comprendente mezzi di codice di programma di computer atti ad eseguire tutte o parte delle fasi del procedimento sopra indicato quando tale programma è eseguito da tale mezzo di elaborazione.
Il procedimento secondo la presente invenzione così come sopra descritto consente quindi di presentare almeno i seguenti vantaggi:
- assicurare un controllo del funzionamento del generatore eolico d’alta quota all’aumentare delle velocità del vento;
- assicurare l’integrità dei componenti del generatore eolico effettuando un controllo della potenza emessa in eccesso dal generatore eolico; - controllare efficacemente il funzionamento del generatore eolico in funzione di tre parametri caratterizzanti il generatore eolico stesso in funzione della velocità del vento, delineandone le aree di funzionamento.
Si sono descritte alcune forme preferite di attuazione dell’invenzione, ma naturalmente esse sono suscettibili di ulteriori modifiche e varianti nell’ambito della medesima idea inventiva. In particolare, agli esperti nel ramo risulteranno immediatamente evidenti numerose varianti e modifiche, funzionalmente equivalenti alle precedenti, che ricadono nel campo di protezione dell'invenzione come evidenziato nelle rivendicazioni allegate.
Claims (4)
- RIVENDICAZIONI 1. Procedimento di gestione, regolazione e controllo di almeno un generatore eolico d’alta quota, del tipo preferibilmente comprendente almeno un profilo alare collegato operativamente mediante tiranti di comando ad argani o altri meccanismi di comando del volo di detto profilo alare, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: a) fornire almeno un primo grafico (1) di valori di potenza emessa da detto generatore in funzione di valori di velocità del vento; b) fornire almeno un secondo grafico (2) di valori di tensione esercitata da detto generatore idonea alla movimentazione di detti tiranti di comando in funzione di valori di velocità del vento; c) fornire almeno un terzo grafico (3) di valori di velocità di svolgimento di detti tiranti in funzione di valori di velocità del vento; d) individuare in ognuno di detti grafici (1, 2, 3) almeno una prima zona di funzionamento (A) nella quale detti valori di velocità del vento sono compresi tra una velocità del vento nulla ed un valore minimo di velocità (4), almeno una seconda zona di funzionamento (B) nella quale detti valori di velocità del vento sono compresi tra detto valore minimo di velocità (4) ed un valore di velocità di massima tensione prefissato (5), almeno una terza zona di funzionamento (C) nella quale detti valori di velocità del vento sono compresi tra detto valore di velocità di massima tensione prefissato (5) e almeno un valore di velocità di massima potenza prefissato (6) ed almeno una quarta zona di funzionamento (D) nella quale detti valori di velocità del vento sono superiori a detto valore di velocità di massima potenza prefissato (6); e) definire delle modalità di funzionamento di tale generatore, ciascuna di dette modalità di funzionamento essendo in funzione di una rispettiva detta zona di funzionamento (A, B, C, D); f) rilevare almeno un valore di velocità del vento; e g) confrontare detto valore di velocità del vento rilevato con detto valore minimo di velocità (4) e/o detto valore di velocità di massima tensione prefissato (5) e/o detto valore di velocità di massima potenza prefissato (6) ed imporre una detta modalità di funzionamento a detto generatore in funzione di una detta zona di funzionamento (A, B, C, D) individuata da detto valore di velocità rilevato su detti grafici (1, 2, 3).
- 2. Procedimento secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detta fase e) comprende la sottofase di definire almeno una prima modalità di funzionamento di detto generatore in funzione di detta prima zona di funzionamento (A), almeno una seconda modalità di funzionamento di detto generatore in funzione di detta seconda zona di funzionamento (B), almeno una terza modalità di funzionamento di detto generatore in funzione di detta terza zona di funzionamento (C) e almeno una quarta modalità di funzionamento di detto generatore in funzione di detta quarta zona di funzionamento (D).
- 3. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta fase g) comprende le sottofasi di: - eseguire un primo confronto tra detto valore di velocità rilevato e detto valore minimo di velocità (4) su detti grafici (1, 2, 3); - se da detto primo confronto risulta che detto valore di velocità rilevato è inferiore a detto valore minimo di velocità (4), selezionare detta prima modalità di funzionamento per interdire un funzionamento di detto generatore imponendo come nulli il valore di potenza emessa, il valore di tensione esercitata ed il valore di velocità di svolgimento, altrimenti passare alla fase successiva; - se da detto primo confronto risulta che detto valore di velocità rilevato è superiore a detto valore minimo di velocità (4), eseguire un secondo confronto tra detto valore di velocità rilevato e detto valore di velocità di massima tensione prefissato (5) su detti grafici (1, 2, 3); - se da detto secondo confronto risulta che detto valore di velocità rilevato è inferiore a detto valore di velocità di massima tensione prefissato (5), selezionare detta seconda modalità di funzionamento per non interdire un funzionamento di detto generatore ma per imporre nulli il valore di potenza emessa ed il valore di velocità di svolgimento ed imporre il valore di tensione esercitata inferiore ad almeno un valore di tensione nominale (8) prefissato su detto secondo grafico (2), altrimenti passare alla fase successiva; - se da detto secondo confronto risulta che detto valore di velocità è superiore a detto valore di velocità di massima tensione prefissato (5), eseguire un terzo confronto tra detto valore di velocità rilevato con almeno detto valore di velocità di massima potenza prefissato (6) su detti grafici (1, 2, 3) per il quale detto generatore raggiunge almeno un valore di potenza nominale (7) prefissato su detto primo grafico (1) e almeno un valore di velocità di svolgimento nominale (9) prefissato su detto terzo grafico (3); - se da detto terzo confronto risulta che detto valore di velocità rilevato è inferiore a detto valore di velocità di massima potenza prefissato (6), selezionare detta terza modalità di funzionamento per imporre un valore di potenza emessa inferiore a detto valore di potenza nominale (7), imporre un valore di tensione esercitata uguale a detto valore di tensione nominale (8), e imporre un valore di velocità di svolgimento inferiore a detto valore di velocità nominale (9); - se da detto terzo confronto risulta che detto valore di velocità rilevato è superiore a detto valore di velocità (6), selezionare detta quarta modalità di funzionamento per imporre un valore di potenza emessa uguale e/o superiore a detto valore di potenza nominale (7), un valore di tensione esercitata uguale a detto valore di tensione nominale (8), ed un valore di velocità di svolgimento uguale a detto valore di velocità nominale (9).
- 4. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di controllare un’eccessiva potenza emessa da detto generatore decentrando il posizionamento di detti profili alari all’interno di almeno una finestra di vento definita ed individuata in funzione di detti valori di velocità del vento rilevati.
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| ES2805018T3 (es) | 2021-02-10 |
| EP3044459A1 (en) | 2016-07-20 |
| EP3044459B1 (en) | 2020-04-29 |
| WO2015037024A1 (en) | 2015-03-19 |
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