MX2013010822A - Sistema generador de turbina eolica y metodo para operar un sistema generador de turbina eolica. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un método para controlar una instalación de energía eólica conectada a una red eléctrica con un generador con un rotor aerodinámico con número de revoluciones ajustable, en el cual la instalación de energía eólica se puede operar en un punto operativo óptimo referido a las condiciones del viento imperantes con un número de revoluciones óptimo, en donde la instalación de energía eólica es operada durante un período de tiempo de transición o en forma permanente en un punto operativo no óptimo con un número de revoluciones no óptimo y el número de revoluciones no óptimo es mayor que el número de revoluciones óptimo.

Description

SISTEMA GENERADOR DE TURBINA EOLICA Y METODO PARA OPERAR UN SISTEMA GENERADOR DE TURBINA EOLICA Campo de la Invención La presente invención se refiere a un método para controlar una instalación de energía eólica así como a una instalación de energía eólica correspondiente.

Antecedentes de la Invención Las instalaciones de energía eólica son conocidas en general y sirven para extraer energía cinética del viento y transformarla en energía eléctrica, para alimentarla en una red eléctrica. Las instalaciones de energía eólica actualmente también tienen el objeto de sostener a la red eléctrica a la que alimenta.

Así, por ejemplo, en la solicitud de patente alemana DE 100 22 974 Al del año 2000 (día de publicación 22.11.2001) se describe una regulación de la potencia dependiente de la frecuencia. Por consiguiente, se propone que con una frecuencia de red creciente, la potencia que es alimentada en la red por la instalación de energía eólica, sea reducida, tan pronto como la frecuencia de la red sobrepase un valor límite.

De este modo, se tiene en cuenta una situación de la red en la que existe una sobreoferta de energía, lo que en base al comportamiento de grandes centrales eléctricas lleva REF.: 243630 a un aumento de la frecuencia, a la que se refiere la invención de acuerdo con la patente publicada mencionada DE 100 22 974 Al.

En el caso de un suministro insuficiente de energía o de un mayor requerimiento de energía en la red, se daría una caída de la frecuencia, a la que se podría reaccionar idealmente con un aumento de la potencia alimentada. Pero un aumento de la potencia a alimentar es difícil de lograr con una instalación de energía eólica, porque la instalación de energía eólica en forma óptima ya alimenta la máxima potencia que puede extraer del viento. Para poder lograr no obstante por lo menos un breve aumento de la potencia, se propone, por ejemplo, de acuerdo con la solicitud de patente alemana DE 10 2009 014 012 Al realizar un breve aumento de la potencia usando la energía de rotación almacenada en el momento de inercia del sistema de rotor-generador. Un método de este tipo, depende sin embargo de la energía de rotación almacenada en el sistema de rotor-generador.

Como otro estado de la técnica se hace referencia aquí en general a los siguientes documentos: DE 103 41 502 Al, WO 2011/000531 A2 y WO 2005/025026 Al.

Breve Descripción de la Invención La presente invención tiene por lo tanto el objeto de solucionar o reducir por lo menos uno de los problemas arriba mencionados. Particularmente debe proponerse una solución que proponga una posibilidad mejor de sostén de la red. Por lo menos debe proponerse una solución alternativa.

De acuerdo con la invención, se propone un método de conformidad con la reivindicació .1.

Por consiguiente, se propone un método para controlar una instalación de energía eólica conectada a una red eléctrica, que presenta un generador y un rotor aerodinámico con número de revoluciones ajustable. El rotor aerodinámico debe distinguirse de un rotor electrodinámico, el que es parte del generador. El generador y con él la instalación de energía eólica en general es de un tipo en el cual se puede ajustar el número de revoluciones. El número de revoluciones no está acoplado por lo tanto en forma fija a la frecuencia de la red eléctrica, que se puede denominar también como sinónimo red eléctrica, sino que puede ser ajustado independientemente de ésta.

Una instalación de energía eólica de este tipo puede y es operada comúnmente, con relación a las condiciones de viento imperantes en cada caso, en un punto operativo óptimo. Las condiciones de viento imperantes se refieren particularmente a la velocidad del viento imperante, la que a continuación, simplificando, se considerará como única característica de las condiciones de viento imperantes. En realidad deberían considerarse otras condiciones, como por ejemplo, la intensidad de las ráfagas del viento o también la densidad del aire, las que aquí para simplificar se han omitido. Por lo tanto a cada velocidad del viento puede adjudicarse un punto operativo óptimo. Bajo un punto operativo óptimo debe entenderse uno bajo el cual la instalación de energía eólica puede extraer en lo posible mucha energía del viento y alimentarla en la red eléctrica, debiendo tenerse en cuenta simultáneamente las condiciones límite como particularmente la estabilidad del punto operativo y la solicitación de la instalación, como también particularmente el desgaste de la instalación. Un punto operativo óptimo está caracterizado, lo que resulta suficiente para la descripción por un número de revoluciones óptimo correspondiente y una entrega de potencia óptima. La potencia suministrada se refiere aquí a aquella potencia que es alimentada en la red eléctrica. La potencia suministrada por el generador puede ser mayora, porque de ésta se tienen que restar por ejemplo, las pérdidas.

Si bien un punto operativo óptimo de este tipo con un número de revoluciones óptimo existe básicamente para cada instalación, se propone de acuerdo con la invención operar la instalación de energía eléctrica durante un período de transición en un punto operativo no óptimo, en donde el número de revoluciones en este punto operativo no óptimo, es decir, el número de revoluciones no óptimo, es mayor que el número de revoluciones óptimo de la velocidad del viento imperante.

Una operación de este tipo con un número de revoluciones más alto se propone particularmente cuando se espera, o existe una alta probabilidad de que la instalación de energía eólica tenga que alimentar potencia efectiva adicional a la red, potencia efectiva adicional que es mayor que la potencia efectiva que se podría alimentar en la red en base a las condiciones de viento imperantes, a saber, particularmente la velocidad del viento. Para este caso, se opera la instalación de energía eólica particularmente durante un tiempo de transición con un número de revoluciones más alto, por medio del cual se almacena más energía cinética tanto en el rotor aerodinámico como también en un rotor electrodinámico del generador. El período de transición puede ser básicamente de, por ejemplo, 10-30 segundos, 2-10 minutos o también 1-5 horas o 1-5 días. Aquí debe decidirse, según la situación, hasta dónde está justificada una operación con un punto operativo no óptimo para la duración correspondiente del período de transición. Básicamente la instalación de energía eólica puede ser operada también en forma permanente en el punto operativo no óptimo con un mayor número de revoluciones. Pero esto puede tener un efecto desventajoso sobre la instalación de energía eólica, de tal modo que una operación permanente en un punto operativo no óptimo no sería conveniente. Pero técnicamente sería posible.

Básicamente es posible operar la instalación de energía eólica con un número de revoluciones más alto que el número de revoluciones óptimo, sin que la potencia alimentada en la red se redujera con respecto al punto operativo óptimo. Este punto operativo no óptimo puede ser desventajoso porque un número de revoluciones más alto puede tener como consecuencia, por ejemplo, un mayor desgaste. Además un número de revoluciones más alto podría ser aerodinámicamente desventajoso, de tal modo que el punto operativo sería menos estable que el punto operativo óptimo. Posiblemente esto haría necesario una mayor regulación y con ello un mayor uso de elementos de ajuste tales como el ajuste del momento de torsión o el ángulo del rotor, lo que, por ejemplo, también puede aumentar el desgaste.

Con preferencia, se usa una instalación de energía eólica, que no tiene engranajes. Una instalación de energía eólica sin engranajes de este tipo presenta un momento de inercia muy grande del rotor del generador, que puede ser usado ventajosamente para almacenar energía cinética. Por medio de un aumento del número de revoluciones se puede almacenar por lo tanto más energía cinética. Aquí debe observarse que la energía cinética, que se almacena en una parte giratoria como ésta, es proporcional al cuadrado del número de revoluciones. El momento de inercia al cual es proporcional la energía almacenada, aumenta en un cilindro macizo homogéneo con el radio con la cuarta potencia. Un cilindro macizo con un diámetro de dos metros tiene por lo tanto con respecto a un cilindro macizo del mismo material y la misma longitud con un diámetro de un metro, un momento de inercia 16 veces mayor. Esto demuestra que una instalación de energía eólica sin engranajes puede almacenar mucha energía cinética y esta energía cinética almacenada puede ser aumentada aumentando el número de revoluciones nuevamente más que lo proporcional.

De acuerdo con una modalidad, se propone que en el intervalo de carga parcial para ajustar un punto operativo óptimo se determine una primera línea característica operativa en la instalación de energía eólica. La instalación de energía eólica puede ajustar un punto operativo óptimo en base a esta línea característica operativa. Para ello la línea característica operativa puede ser determinada como línea característica de la potencia del número de revoluciones. Se puede realizar una transformación de tal modo que se mide el número de revoluciones y se ajusta para ello una potencia correspondiente de acuerdo con la línea característica operativa. Si se puede extraer más potencia del viento, por ejemplo, aumenta más el número de revoluciones y se ajusta un nuevo valor de potencia correspondiente de acuerdo con la línea característica operativa. La potencia puede ser ajustada por medio del ajuste del momento de torsión del generador. El ajuste del momento de torsión depende del tipo de instalación. Si se usa, por ejemplo, un generador sincrónico con un rotor excitado con corriente continua, el momento de torsión se ajusta por encima de la corriente continua correspondiente para ajustar la excitación.

Una línea característica óptima como ésta es básicamente una yuxtaposición de muchos puntos operativos óptimos, que son óptimos para una condición de viento imperante, particularmente la velocidad del viento. Correspondientemente, de acuerdo con la presente solicitud debe entenderse bajo un o el punto operativo óptimo -esto vale análogamente también para un o el punto operativo no óptimo- el punto operativo para la condición de viento o la velocidad de viento imperante. El punto operativo óptimo no es por lo tanto un sólo punto operativo absoluto para la instalación de energía eólica para cada una de las condiciones, sino sólo uno de muchos para la condición de viento actual .

Una línea característica operativa como ésta se determina particularmente para la operación con carga parcial. En la operación con carga parcial de una instalación de energía eólica con número de revoluciones variable, que se presenta aquí, comúnmente se mantiene constante el ángulo de la paleta del rotor, si es ajustable, independientemente de las condiciones de viento, a saber la velocidad del viento para esa operación de carga parcial. Se realiza sólo, como se describió más arriba, el ajuste del punto operativo válido en cada caso, a saber la potencia y el número de revoluciones. Para poder ajustar en la operación de carga parcial durante un período de tiempo de transición un número de revoluciones más elevado, se propone, basarse en lugar de en una primera línea característica operativa, en una segunda línea característica operativa no óptima. En base a esta línea característica operativa no óptima se ajusta entonces un número de revoluciones más alto, preferentemente con la misma potencia que en el punto operativo óptimo correspondiente. Esta segunda línea característica operativa es por lo tanto una yuxtaposición de muchos puntos operativos no óptimos, que presentan en cada caso un número de revoluciones más alto que el punto operativo óptimo correspondiente. La transformación de la operación de la instalación de energía eólica con un número de revoluciones más alto se puede realizar por lo tanto de manera sencilla en el intervalo de carga parcial, determinando una segunda línea característica operativa correspondiente .

Además, de acuerdo con otra modalidad, se propone que con velocidad del viento decreciente, en la transición de la operación con carga total a la operación con carga parcial, se reduzca la potencia particularmente para un intervalo de velocidad del viento predeterminado, mientras se mantiene el número de revoluciones constante. La operación con carga total es aquella a la cual la velocidad del viento ha alcanzado el valor de la velocidad de viento nominal y la instalación de energía eólica en el caso óptimo es operada con potencia nominal y número de revoluciones nominal. Con un número de revoluciones creciente sé produce un cambio del ángulo de la paleta del rotor, así llamado control de "paso", para empeorar la aerodinámica del rotor, para extraer menos energía del viento, para contrarrestar de este modo un mayor aumento del número de revoluciones. Si la velocidad del viento disminuye nuevamente, de modo que la instalación de energía eólica pasa de vuelta de la operación con carga total a la operación con carga parcial, se propone aquí reducir primero sólo la potencia, pero todavía no o sólo en menor medida que lo usual, el número de revoluciones. No reducir primero el número de revoluciones significa que éste recién se reduce cuando la velocidad del viento cae por debajo de un valor predeterminado por debajo de la velocidad del viento nominal. No reducir primero el número de revoluciones no debe entenderse en sentido temporal.

De acuerdo con una modalidad, se propone, además, en la operación con carga total, operar el número de revoluciones durante un período de tiempo de transición de la instalación de energía eólica con un número de revoluciones mayor que el número de revoluciones nominal . Una operación así con un número de revoluciones elevado puede perjudicar el tiempo de duración de la instalación de energía eólica y por lo tanto debería mantenerse corto. El período de tiempo de transición debería ser por lo tanto corto, como por ejemplo, de sólo 10 minutos o sólo 1 minuto.

Es favorable cuando la instalación de energía eólica tiene una paleta de rotor o varias paletas de rotor con ángulo de paleta de rotor ajustable y los ángulos de las paletas de rotor del punto operativo no óptimo están modificadas con respecto al ángulo de la paleta de rotor del punto operativo óptimo. El uso de una instalación de energía eólica con una o más paletas de rotor con ángulo de la paleta de rotor ajustable describe también un tipo de instalación. Bajo el ajuste del ángulo de la paleta del rotor debe entenderse un ajuste determinista activo del ángulo de la paleta del rotor. En otras palabras, esto se refiere a un ajuste del ángulo de la paleta del rotor por medio de un motor u otro actuador. Preferentemente la instalación de energía eólica presenta un eje del rotor horizontal o substancialmente horizontal. También bajo este eje de rotor horizontal debe entenderse un tipo de instalación, a saber una así llamada instalación de energía eólica de eje horizontal. Un leve ángulo de inclinación del eje del rotor con respecto a la horizontal por pocos grados, como por ejemplo, aproximadamente 5o o 10° también está comprendido.

El ajuste de un número de revoluciones más alto con respecto al número de revoluciones óptimo se realiza por lo tanto por medio de, o con ayuda de, un ajuste del ángulo de la paleta del rotor correspondiente. Así la línea característica operativa no óptima en la operación de carga parcial puede basarse en otro ángulo de la paleta del rotor, que el de la línea característica operativa óptima. También, a diferencia de una línea característica operativa óptima conocida y también determinada en la operación con carga parcial, se puede elegir para la línea característica operativa no óptima una regulación en la cual el ángulo de la paleta del rotor no se presupone constante.

Preferentemente, se cambia de una operación en el punto operativo óptimo a una operación en el punto operativo no óptimo. Esto se propone particularmente para el caso en que se espera que se podría necesitar una energía cinética aumentada. El cambio puede ser disparado preferentemente por la recepción de una señal de aviso o una señal de cambio. Una señal de aviso o de cambio de este tipo puede ser transmitida por un operador de red externo. El operador de red puede transmitir, por ejemplo, una señal como ésta, cuando ve venir un requerimiento para sostener la red eléctrica. Así, por ejemplo, se conocen situaciones especiales, que pueden llevar a un estado de red crítico, o que pueden indicar un estado de red crítico. Por ejemplo, la separación de una línea de transmisión de la red eléctrica, la que por ejemplo, se realiza para reparaciones o por otros motivos transitoriamente, puede poner a la red eléctrica en un estado crítico. Para este caso, el operador de la red puede transmitir una señal de aviso o de cambio como ésta a la instalación de energía eólica o a un parque eólico con otras muchas instalaciones de energía eólica.

Con preferencia, se propone que, cuando la instalación de energía eólica es operada en el punto operativo no óptimo, se extraiga energía cinética de la instalación de energía eólica y esta energía se use para almacenar brevemente más potencia efectiva en la red eléctrica, de la que la instalación de energía eólica puede extraer en el viento momentáneo debido a la condición de viento imperante. De este modo, se usa la energía cinética almacenada por la operación de la instalación de energía eólica operada con el número de revoluciones más alto, para sostener a la red eléctrica.

Preferentemente se propone para ello que la extracción de la energía cinética se realice de tal modo que el número de revoluciones de la instalación de energía eólica, por la extracción de la energía cinética para almacenar la potencia efectiva adicional en la red eléctrica, se reduzca del número de revoluciones no óptimo por lo menos hasta el número de revoluciones óptimo. Preferentemente el número de revoluciones se reduce aún más que el número de revoluciones óptimo . Por lo tanto , con la energía cinética almacenada adicional se puede al imentar primero la potencia efectiva adicional en la red para sostenerla y de esta manera más de lo que se puede extraer en el momento del viento Con preferencia , el número de revoluciones no óptimo es de aproximadamente 0 . 5 a 1 . 5 rpm mayor que el número de revoluciones óptimo . Con mayor preferencia , se encuentra en alrededor de 1 rpm más elevado que el número de revoluciones óptimo. Por lo tanto se puede proponer un aumento significativo del número de revoluciones y con ello un aumento significativo de la energía cinética, sin operar a la instalación de energía eólica en un punto operativo demasiado desfavorable, particularmente sin alcanzar un desgaste demasiado alto y sin correr un riesgo demasiado alto con respecto a la estabilidad de la instalación de energía eólica.

La invención descrita se refiere, por lo tanto, a un método para controlar una instalación de energía eólica . Bajo un método de control de este tipo debe entenderse un control en general, el que puede presentar también un retomo, para formar de este modo una regulación, o que puede operar sin retorno . En otras palabras , una regulación es un control con retorno y comprende por lo tanto un control . El concepto control se usa como un concepto general izado .

De acuerdo con la invención , se propone , además , una instalación de energía eólica con un generador eléctrico y un rotor aerodinámico con número de revoluciones ajustable, que puede ser operada con un método de acuerdo con la invención. Preferentemente se usa aquí una instalación de energía eólica sin engranaje.

De acuerdo con una modalidad, se propone que la instalación de energía eólica sea capaz de FACTS. La denominación FACTS significa "sistema flexible de Transmisión CA" y es usada comúnmente también en el lenguaje usual alemán por el experto en el arte. Bajo este término se entiende en la técnica de la energía eléctrica un sistema de control, el cual se usa en redes de suministro de corriente para influir específicamente sobre los flujos de potencia. Particularmente, un sistema como éste está en posición de alimentar en forma direccionada la potencia efectiva y/o la potencia ciega. Además, una alimentación como ésta puede suceder independientemente de las mediciones en la red, para reaccionar de este modo, por ejemplo, directamente a los cambios de frecuencia. Por lo tanto se propone una instalación de energía eólica, que se puede usar ventajosamente para un sostén de la red. Por la posibilidad de prever un número de revoluciones más alto durante un período de tiempo de transición, se crea la posibilidad de poner a disposición mayor energía en forma de energía cinética para sostener a la red. De este modo, un sistema como éste que sostiene a la red puede poner a disposición potencia efectiva adicional para sostener y alimentar a la red eléctrica, en caso necesario.

Preferentemente, la instalación de energía eólica presenta por lo menos un inversor, el que rectifica la energía eléctrica producida del generador y la invierte nuevamente para su alimentación en la red eléctrica, para realizar de este modo la adaptación a la frecuencia, la tensión y la fase de la red eléctrica. Una instalación de energía eólica con uno o más de tales rectificadores de corriente, en la cual -sin tener en cuenta las pérdidas- toda la energía eléctrica producida es llevada a través de un o de varios rectificadores, es denominada también un así llamado sistema de convertidor de frecuencia.

De acuerdo con la invención, se propone, además, un parque eólico con por lo menos dos instalaciones de energía eólica con un método de control de acuerdo con la invención. Un parque eólico es un conjunto de varias instalaciones de energía eólica, que están acopladas, que presentan particularmente un punto de alimentación común o varios puntos de alimentación comunes para alimentar energía eléctrica en la red eléctrica. Las ventajas descritas para el método de acuerdo con la invención y para la instalación de energía eólica de acuerdo con la invención pueden ser reunidas por este parque eólico, para poder poner a disposición de este modo una potencia de reserva significativamente alta.

Breve Descripción de las Figuras A continuación, se explicará la invención en base a ejemplos de modalidades con referencia a las figuras adjuntas ilustrativamente .

Fig. 1 muestra una instalación de energía eólica de eje horizontal.

Fig. 2 muestra un diagrama con dos líneas características de número de revoluciones-potencia.

Fig. 3A-3C muestra tres diagramas en función de la velocidad del viento.

Descripción Detallada de la Invención La Fig. 1 muestra una instalación de energía eólica de eje horizontal, como se conocen básicamente del estado de la técnica. De acuerdo con la invención, la instalación de energía eólica con ejes horizontales de la Fig. 1 tiene un método, a saber, un método de operación de acuerdo con la presente invención.

La Fig. 2 muestra dos líneas características operativas, a saber, dos líneas características de número de revoluciones-potencia esquemáticamente. En este diagrama se ha dibujado una línea característica operativa 1 óptima con una línea continua y una línea característica operativa no óptima 2 dibujada con una línea de puntos. Las dos líneas características operativas 1 y 2 representan sólo un desarrollo esquemático, el que puede desviarse del desarrollo real. Particularmente el desarrollo real puede desviarse con respecto a la representación recta simplificada. Esta representación sólo pretende mostrar substancialmente la relación entre una línea característica operativa óptima 1 y una línea característica operativa no óptima 2. Por lo demás, esto vale también para los diagramas de las Fig. 3A-3B, los que igualmente pueden estar fuertemente simplificados con respecto a un desarrollo real.

Del diagrama de la Fig. 2, se puede reconocer que la línea característica operativa no óptima 2 en comparación con la línea característica óptima 1 a igual potencia P presenta en cada caso un mayor número de revoluciones. Un aumento del número de revoluciones con respecto al número de revoluciones óptimo en cada caso puede alcanzarse por lo tanto usando la línea característica operativa no óptima 2 en lugar de la línea característica operativa óptima 1.

Las dos líneas características operativas 1 y 2 se unen en el punto nominal 4, en el cual la instalación de energía eólica es operada con el número de revoluciones nominal nN y la potencia nominal PN. Este punto nominal o punto operativo nominal 4 puede ser operado a partir de alcanzar una velocidad del viento nominal. Ni la potencia P ni el número de revoluciones N debería aumentarse más de lo indicado, para evitar una sobrecarga de la instalación. Igualmente durante por lo menos un breve período de tiempo puede ser conveniente aumentar el número de revoluciones. Esto se demuestra por un tramo de línea característica 6 alternativo, el que se indica como una línea de puntos.

Las Fig. 3A-3B muestran tres diagramas para explicar una guía operativa de una instalación de energía eólica. Los tres diagramas representan en cada caso un tamaño operativo en función de la velocidad del viento Vw, a saber, la potencia P entregada en la Fig. 3A, el número de revoluciones de la instalación de energía eólica, a saber, del rotor aerodinámico en la Fig. 3B y el ángulo de la paleta del rotor (X en la Fig. 3C. Todos los diagramas se basan en las mismas abscisas, sobre las cuales se ha indicado la velocidad del viento.

El diagrama de la Fig. 3A muestra un desarrollo característico de la potencia P en función de la velocidad del viento Vw. En la velocidad del viento de conexión VWein comienza la producción de potencia. La potencia P crece hasta la potencia nominal PN con una velocidad del viento nominal Vwn. Este intervalo también se denomina intervalo de carga parcial. Desde la velocidad del viento nominal VWN hasta la velocidad del viento máxima VWMAX la potencia P entregada queda constante y la instalación de energía eólica entrega potencia nominal PN. A partir de la máxima velocidad del viento VWmax se reduce la potencia P para la protección de la instalación con un número creciente de velocidad del viento Vw. Con el aumento de acuerdo con la invención del número de revoluciones, la potencia queda por lo menos de acuerdo con la modalidad idealmente sin modificaciones y así muestra el diagrama de la Figura 3A sólo una línea característica para la potencia P, la que para el uso de puntos operativos óptimos también vale como puntos operativos no óptimos. De acuerdo con una modalidad, la potencia del punto operativo óptimo en cada caso se diferencia de la potencia del punto operativo no óptimo correspondiente, particularmente puede ser un poco más grande .

El diagrama de la Figura 3B muestra esquemáticamente el desarrollo del número de revoluciones como línea característica óptima del número de revoluciones 31, que está representada con una línea continua, y el desarrollo de una línea característica del número de revoluciones 32 no óptimo, que está representada como una línea de puntos. Las dos líneas características del número de revoluciones 31 y 32 se corresponden con la línea característica de potencia P del diagrama de la Fig. 3A, en donde también este contexto se reitera que las representaciones son esquemáticas y están idealizadas, para explicar mejor el pensamiento de la invención.

De acuerdo con el diagrama de la Fig. 3B, el número de revoluciones de acuerdo con la línea característica del número de revoluciones 32 no óptima, se encuentra por lo tanto hasta alcanzar la velocidad del viento nominal Vm -es decir, en el intervalo de carga parcial- por encima del número de revoluciones de acuerdo con la línea característica del número de revoluciones 31 óptimo. Al alcanzar la velocidad del viento nominal VW la instalación alcanza su punto operativo y con ello el número de revoluciones n el número de revoluciones nominal nN tanto de acuerdo con la línea característica del número de revoluciones 31 óptima como también de la línea característica del número de revoluciones 32 no óptima, la que está representada con línea de puntos. Alternativamente puede preverse no aumentar aún el número de revoluciones por encima del número de revoluciones nominal lo que representa por la rama de la línea característica alternativa 34, la que está indicada por línea de puntos. Aquí se acepta por lo menos durante un período de tiempo determinado una sobrecarga de la instalación de energía eólica por un número de revoluciones correspondientemente alto.

Por lo demás, los números de revoluciones n de la operación óptima y no óptima concuerdan en el intervalo de carga completa o la operación con carga completa, es decir, a partir de la velocidad del viento VWN hasta la velocidad el viento máxima VWMAX, presentan un número de revoluciones nominal nN. También son iguales para el así llamado intervalo de tempestad, a saber , para veloc idades del viento mayores que la ve locidad del viento máxima VWmax .

El desarrol lo de la potencia mostrado bás icamente de acuerdo con el diagrama de la Fig . 3A y el desarrollo del número de revoluciones de acuerdo con el diagrama de la Fig . 3B puede basarse en un desarrol lo del ángulo de la paleta del rotor a de acuerdo con el diagrama de la Fig . 3 C . También el diagrama de la Fig . 3C muestra los desarrol los representados en forma esquemática . Una l ínea característ ica del ángulo de la paleta del rotor 41 ópt ima se ha dibujado con una línea continua en el diagrama C. Ésta transcurre en el intervalo de carga parcial o la operación en carga parcial , es decir, hasta la velocidad del viento nominal VHN en forma horizontal , el ángulo de la paleta del rotor queda aquí por lo tanto sin cambios . En el intervalo de carga completa u operación con carga completa, es decir, a partir de la velocidad del viento nominal Vw se agranda el ángulo de la paleta del rotor, para hacer girar las paletas del rotor para la protección del viento . A partir de que se alcanza la máxima velocidad del viento V»^ se realiza otro ajuste particularmente más fuerte del ángulo de la paleta del rotor, para proteger aún más la instalación. En lugar de un aumento del ángulo de la paleta del rotor se conocen también representac iones de una caída del ángulo de la paleta del rotor para la operac ión con carga completa , lo que s in embargo no describe ningún otro efecto , s ino solamente tiene como base otra nomenclatura . El aj uste del ángulo de la paleta del rotor en la operación con carga completa, lo que se denomina en general control de "paso", es conocido por el experto en el arte .

La línea característica del ángulo de la paleta del rotor 42 no óptima está representada con línea de puntos y muestra en el intervalo de carga parcial un ángulo de la paleta del rotor un poco más pequeño que la que muestra en el mismo intervalo la línea característica del ángulo de la paleta del roto 41 óptima. Este ángulo de la paleta del rotor más pequeño puede ser considerado primero como "más desfavorable". Un número de revoluciones más alto se puede alcanzar en base a un momento de torsión más pequeño, a saber, un momento de torsión antagónico. Por un momento del generador más pequeño, que representa también correspondientemente un momento de torsión antagónico, puede resultar un número de revoluciones más alto -como se muestra en el diagrama de la Fig. 3B - lo que a su vez puede llevar a un ángulo de incidencia del viento modificado. El ángulo de incidencia del viento no sólo depende de la velocidad del viento Vw, sino también de la velocidad del rotor y está compuesto vectorialmente por estas dos velocidades. Por lo demás se remite a la relación conocida en general entre la potencia P, el número de revoluciones n y el momento de torsión N de acuerdo con la siguiente fórmula: P = 2nnM.

Al alcanzar la velocidad del viento nominal VWN el ángulo de la paleta del rotor se iguala de acuerdo con la línea característica de la paleta del rotor 42 no óptima con el ángulo de la paleta del rotor de la línea característica del ángulo de la paleta del rotor óptima 41. Cuando en el intervalo de la velocidad del viento nominal VWN se tiene que usar un número de revoluciones más alto que el número de revoluciones nominal, entonces el ángulo de la paleta del rotor no se aumentaría primero al alcanzar la velocidad del viento nominal VWN -no sería "de paso"-, lo que resulta evidente por la rama de la línea característica alternativa 44, el que está representado como línea de puntos. Como se describió más arriba, en este caso se acepta una sobrecarga de la instalación en todo caso durante un período de tiempo determinado.

De acuerdo con la invención, se propone, por lo tanto, un período de tiempo de transición, para operar la instalación de energía eólica con un número de revoluciones por lo menos levemente mayor, para tener a disposición una determinada reserva de energía como energía cinética.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (12)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Un método para controlar una instalación de energía eólica conectada a una red eléctrica con un generador con un rotor aerodinámico con número de revoluciones ajustable, caracterizado porque se puede operar la instalación de energía eólica en un punto operativo óptimo referido a las condiciones de viento imperantes con un número de revoluciones óptimo, en donde la instalación de energía eólica es operada durante un período de tiempo de transición o en forma permanente en un punto operativo no óptimo con un número de revoluciones no óptimo, y el número de revoluciones no óptimo es mayor que el número de revoluciones óptimo.

2. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en la operación con carga parcial para ajustar un punto operativo óptimo en cada caso se fija una primera línea característica operativa y para controlar la instalación de energía eólica con el número de revoluciones no óptimo se usa una segunda línea característica y el número de revoluciones no óptimo se ajusta en base a la segunda línea característica operativa.

3. Un método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque con velocidad del viento decreciente en la transición de la operación con carga completa a la operación con carga parcial primero, particularmente para un intervalo de velocidad del viento predeterminado, se reduce la potencia, mientras que el número de revoluciones se mantiene constante.

. Un método de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la instalación de energía eólica presenta una paleta del rotor o varias paletas del rotor con ángulos de las paletas del rotor a ustables y el ángulo de la paleta del rotor en cada caso del punto operativo no óptimo está modificado con respecto al ángulo de la paleta del rotor óptimo del punto operativo óptimo .

5. Un método de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se cambia de la operación en el punto operativo óptimo a operación en el punto operativo no óptimo, particularmente causado por la recepción de una señal de aviso, particularmente una señal de aviso externa transmitida por un operador de la red.

6. Un método de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque cuando la instalación de energía eólica es operada en el punto operativo no óptimo, se extrae de la instalación de energía eólica energía cinética y esa energía cinética es usada para alimentar brevemente más potencia efectiva en la red eléctrica de la que la instalación de energía eolica podría extraer del viento momentáneo en base a las condiciones de viento imperantes.

7. Un método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el número de revoluciones de la instalación de energía eólica por la extracción de la energía cinética para alimentar la mayor potencia efectiva en la red eléctrica, se reduce del número de revoluciones no óptimo por lo menos hasta el número de revoluciones óptimo.

8. Un método de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el número de revoluciones no óptimo se encuentra aproximadamente 0.5 a 1.5 revoluciones por minuto, en particular aproximadamente una revolución por minuto más alto que el número de revoluciones óptimo.

9. Una instalación de energía eólica con un generador eléctrico con un rotor aerodinámico, con número de revoluciones ajustable, caracterizada porque la instalación de energía eólica es operada con un método de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes.

10. Una instalación de energía eólica de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque entre el rotor aerodinámico y el generador eléctrico no se ha previsto un engranaje.

11. Una instalación de energía eólica de conformidad con la reivindicación 9 ó 10, caracterizada porque la instalación de energía eólica es capaz de FACTS, y/o presenta uno o más inversores, para rectificar energía eléctrica producida del generador y para invertirla en CA de nuevo para la alimentación en la red eléctrica en adaptación a la frecuencia, la tensión y la fase en la red eléctrica.

12. Un parque eólico, caracterizado porque comprende por lo menos dos instalaciones de energía eólica de conformidad con una de las reivindicaciones 9 a 11, y por lo menos un punto de alimentación común para alimentar potencia eléctrica de por lo menos dos o de las dos instalaciones de energía eléctrica.