MX2014009619A

MX2014009619A - Metodo para operar una planta de energia de ciclo combinado, y planta de energia de ciclo combinado.

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Publication number: MX2014009619A
Application number: MX2014009619A
Authority: MX
Inventors: Alfred Beekmann
Original assignee: Wobben Properties Gmbh
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2014-11-12
Also published as: WO2013128023A2; EP2820736B1; WO2013128023A3; TWI589085B; US20150105923A1; CA2865537C; IN2014DN07210A; ZA201405212B; DE102012203334A1; CA2865537A1; EP3968483A1; RU2014139839A; JP2015513890A; CL2014002312A1; AU2013224844B2; MX338673B; ES2901733T3; TW201340534A; AU2013224844A1; NZ628836A

Abstract

La invención se refiere a un procedimiento para operar una planta de energía a gas, es decir, una planta que, a partir de energía eléctrica, genera un gas, por ejemplo, hidrógeno y/o metano y/o similares, en donde la unidad de energía a gas, para generar el gas, obtiene energía eléctrica de una red eléctrica, a la que está conectada la unidad de energía a gas, en donde la red presenta una frecuencia teórica predeterminada o bien un intervalo de frecuencia teórico, en donde la unidad de energía a gas reduce la obtención de energía eléctrica en un valor predeterminado o no obtiene energía eléctrica si la frecuencia de red de la red eléctrica está por debajo del valor de frecuencia teórico deseado de la red por un valor de frecuencia predeterminado y/o si la frecuencia de la red cae con un gradiente de frecuencia, a saber, con una modificación por tiempo (?f/?t), cuyo valor supera un valor de modificación predeterminado. (Fig. 3).

Description

METODO PARA OPERAR UNA PLANTA DE ENERGIA DE CICLO COMBINADO, Y PLANTA DE ENERGIA DE CICLO COMBINADO Antecedentes de la Invención Las plantas de energía eólica son conocidas desde hace tiempo y se encuentran en funcionamiento en muchos sitios .

Las plantas de energía eólica se presentan como plantas individuales o como parques eólicos, compuestos por numerosas plantas de energía eólica individuales. A tales plantas generadoras de energía, como las plantas de energía eólica, pero también a plantas de energía solar y similares, se les plantea en forma creciente el requerimiento de que éstas, cuando la frecuencia de la red eléctrica, a la cual la planta de energía eólica, el parque eólico o la planta de energía solar, suministra la energía eléctrica, cae por debajo de un valor de frecuencia de red determinado, el cual se encuentra por debajo del valor teórico, suministren un mayor aporte de energía a la red, para sostener de esta manera a la red.

Se sabe que la frecuencia teórica de una red eléctrica en la red interconectada alemana y europea se encuentra a alrededor de 50 Hz, en los Estados Unidos, a alrededor de 60 Hz, Otros países han adoptado reglamentaciones correspondientes.

Ref. 250027 Esta frecuencia teórica se puede alcanzar relativamente bien cuando la energía adquirida por los consumidores que están conectados a la red es aproximadamente tan grande como la energía eléctrica que es generada por las unidades generadoras y que es alimentada en la red eléctrica.

Por consiguiente, el valor de la frecuencia de la red es siempre también una medida para el equilibrio de la generación eléctrica por un lado y el consumo eléctrico por otro lado.

Pero si el consumo excede la generación, es decir, se toma más energía eléctrica de la red que la que se alimenta a la red eléctrica, entonces disminuye la frecuencia de la red.

Para ello, el control y la gestión de la red eléctrica prevén diversas medidas para contrarrestar la disminución de la frecuencia de la red, de modo que el valor de la frecuencia vuelva otra vez al intervalo del valor teórico .

Pero si la frecuencia de la red disminuye por debajo de un primer valor de frecuencia de red predeterminado, por ejemplo, 49 Hz o 48 Hz (este primer valor de frecuencia de red predeterminado puede adoptar un valor concreto bien diferente, el que depende regularmente de la topología de red concreta de la red) , se toman determinadas medidas por parte de la gestión de la red, por ejemplo, se reduce la adquisición de energía de los grandes consumidores controlables o se los separa completamente de la red y/o se ponen en funcionamiento determinadas centrales eléctricas de reserva y se aumenta su rendimiento.

Las plantas de energía eólica o también las plantas de energía solar que generan energía eléctrica, si bien se encuentran en posición de brindar soporte a la red en caso de disminución de la frecuencia de una manera especial, esto sin embargo, frecuentemente no alcanza.

Si bien ya se presentó una propuesta para operar las plantas de energía eólica por debajo de su rendimiento óptimo, es decir, por debajo de su curva de rendimiento, de modo que en caso de una disminución de la frecuencia se puede conectar una reserva de energía, una solución de este tipo es sin embargo poco efectiva, porque esto también significa que durante el período de tiempo en el cual la primera frecuencia de red predeterminada no se encuentra por debajo de lo normal, la producción de energía o el rendimiento de la planta de energía eólica sólo es subóptimo y por lo tanto no se genera un gran aporte de energía eléctrica, que podría suministrar la energía eólica, lo que reduce en total la eficiencia de la planta de energía eólica de manera importante .

También ya se ha realizado la propuesta de que en caso de una determinada disminución de la frecuencia, durante un breve lapso de tiempo durante un tiempo determinado, por ejemplo, algunos cientos de milisegundos o algunos pocos segundos, se puede obtener más energía eléctrica del generador de una planta de energía eólica que lo que ésta puede generar por el viento. Esto es posible en base a la inercia del generador, pero lleva a que el generador, después de haber entregado más energía (operación con inercia) entregue luego bastante menos energía eléctrica. Un ejemplo típico del comportamiento de potencia efectivo de una planta de energía eólica con emulación de inercia se muestra en la figura 1 ("Windblatt 03/2010", páginas 8 y 9) .

Una solución similar a la mencionada en la fuente antes citada también se puede obtener del documento WO 2010/108910 o el documento WO 01/86143.

Por consiguiente, la propuesta realizada hasta ahora de que en última instancia se utilice la reserva momentánea de la masa de inercia rotativa del rotor y del generador de la planta de energía eólica, puede llevar en el mejor de los casos a que, para un intervalo de 10 a 20 segundos se alimente más energía a la red.

Pero también es problemático, en este caso, que se requieren algunos cientos de milisegundos, si no segundos, hasta que tras la activación del evento de conmutación - por ejemplo, la caída por debajo del primer valor de frecuencia de red predeterminado, por ejemplo, 49.7 Hz , y/o la superación de un gradiente de frecuencia predeterminado (AF/At) , se pueda poner a disposición un aumento del consumo de energía.

Breve Descripción de la Invención Por consiguiente, el objeto de la presente invención es mejorar el soporte actual de la red en forma de una emulación de inercia, especialmente reducir el tiempo de reacción al caer por debajo de un valor de frecuencia de red predeterminado y/o al sobrepasar un gradiente de caída de frecuencia determinado, y especialmente también en tal caso poner a disposición el aumento de energía eléctrica durante un período de tiempo más prolongado que hasta el momento, para poder soportar la red de este modo, en el caso de un valor de frecuencia por debajo del predeterminado o bien de una caída de frecuencia determinada (gradiente de frecuencia) mejor que hasta el momento, especialmente brindar un aporte a la estabilidad de la frecuencia.

El objeto se logra mediante un procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 y un dispositivo de conformidad con la reivindicación 5. Modalidades ventajosas se describen en las reivindicaciones dependientes.

En el caso de la conocida emulación de inercia por medio de una planta de energía eólica, el tiempo de reacción, es decir, el tiempo entre el evento disparador, por ejemplo, caer por debajo de un valor de frecuencia de red predeterminado o sobrepasar una caída de frecuencia de red predeterminada (gradiente de frecuencia) , es de aproximadamente 200 a 500 o incluso 600 milisegundos .

Con la invención se puede reducir drásticamente este tiempo de reacción, por ejemplo, a valores en el intervalo de pocos milisegundos, por ejemplo, 5 a 10 milisegundos, menos de 20 o menos de 100 ms .

De este modo, se pone a disposición energía adicional claramente en forma más rápida que hasta ahora en el caso de una frecuencia por debajo de la predeterminada y/o en el caso de una caída de la frecuencia de red predeterminada (gradiente de frecuencia) .

El motivo del tiempo de reacción claramente más rápido se encuentra en que la frecuencia de la red así como también el gradiente de frecuencia de la red se miden como hasta ahora constantemente, por ejemplo, se puede determinar la frecuencia de la red cada 200 microsegundos (µß) e igualmente rápido, eventualmente en forma un poco más lenta, también se puede medir la caída de la frecuencia, es decir, el gradiente de frecuencia.

Cuando se determinan estos criterios de conmutación o activación, es decir, la caída por debajo de una frecuencia de red predeterminada, por ejemplo, 49.8 Hz, y/o la superación de una caída de frecuencia de red predeterminada (gradiente de frecuencia), por ejemplo, 20-30 mHz/s, se genera en una instalación de control y procesamiento de datos, que detecta y determina los valores antes mencionados, una señal de control, y ésta se utiliza para ser transmitida instantáneamente a la instalación de control de una unidad de energía o gas, en donde se puede detener la obtención de energía de la red de la unidad de energía a gas, por medio del bloqueo y/o la apertura de interruptores, por ejemplo, IGBT (Insolated Gate Bipolar Transistor) , de un rectificador, en donde para ello no es necesaria una separación galvánica de la unidad de energía a gas de la red. La unidad de energía o gas necesita para la electrólisis especialmente de una corriente continua, la cual puede ser puesta a disposición por conexión a la red por medio de un rectificador. Este rectificador presenta los interruptores antes mencionados, por ejemplo, del tipo IGBT, y cuando estos interruptores se abren o son desconectados, se detiene inmediatamente el flujo de energía eléctrica de la red y de este modo la energía eléctrica antes consumida por la unidad de energía a gas se encuentra a disposición de la red adicionalmente en forma correspondiente rápida.

Por consiguiente, la invención posibilita una reacción ante un caso de subfrecuencia o de una caída de la frecuencia de red predeterminada (gradiente de frecuencia) , en donde el tiempo de reacción es más de una potencia decimal más rápido que hasta ahora (200-600 ms) y de este modo, especialmente en el caso de una fuerte caída de la frecuencia, por ejemplo, debido a que dejó de funcionar una gran central eléctrica de 1000 MW, se puede contrarrestar esto inmediatamente, para evitar alcanzar determinados valores de frecuencia por debajo de los predeterminados. Si se alcanzan determinados valores de subfrecuencia, por ejemplo, un valor de frecuencia de 49 Hz, por el control de la red se descargan automáticamente determinadas cargas y en total resulta de este modo una inestabilidad adicional de toda la red eléctrica, de modo que tienen que tomarse medidas adicionales para estabilizar toda la red.

El valor concreto, que se ajusta para la subfrecuencia, para que como se propuso, se detenga la obtención de energía eléctrica por parte de la unidad de energía a gas, debe determinarse para cada proyecto individualmente. En una red de interconexión, por ejemplo, un valor de subfrecuencia preferido debería ser de alrededor de 49.8 Hz.

En una red insular en cambio, este valor de subfrecuencia debería planificarse más bajo, por ejemplo, a 49 o incluso 48 Hz .

El valor para la caída de frecuencia, es decir, para el gradiente de frecuencia negativo, también debería ajustarse individualmente. Es conveniente en este caso que esta caída de la frecuencia o bien gradiente de frecuencia negativo, se encuentre en el intervalo de 20 a 50 mHz por segundo o hasta 1 a 2 Hz/seg. Los valores para valores de gradiente de frecuencia más altos son posibles, pero llevarían a que frecuentemente no se alcance este evento de activación/conmutación.

Como la unidad de energía a gas, como se describió, se controla en función de la presencia de un evento de frecuencia predeterminado en la red eléctrica, es posible contribuir en gran medida al soporte de la red.

Para ello, es especialmente ventajoso operar la unidad de energía a gas como parte de una central eléctrica combinada, en donde se genera la energía eléctrica dentro de la central eléctrica combinada, la que también es consumida por la unidad de energía a gas, y en donde la energía que es generada dentro de la central eléctrica combinada, pero que no es consumida por la unidad de energía a gas, es alimentada en una red eléctrica conectada, por ejemplo, también como energía estabilizada.

Para ello, se prefiere que el consumo de la unidad de energía a gas en el caso de operación normal sea de aproximadamente 2 al 10%, con preferencia, aproximadamente 5% de la energía de la instalación de los generadores eléctricos de la central eléctrica combinada.

Si la central eléctrica combinada presenta, por ejemplo, una planta de energía eólica con una potencia nominal de 5 MW, el consumo nominal de la unidad de energía a gas debería encontrarse en el intervalo de aproximadamente 300 a 500 kW.

La unidad de energía a gas puede ser conectada de diversas maneras con el generador eléctrico de la central eléctrica combinada. Por ejemplo, es posible tender la conexión eléctrica de la unidad de energía a gas al borne de salida de la planta de energía eólica, del parque eólico o de la planta de energía solar (fotovoltaica) . Pero también es posible, cuando la planta de energía eólica o el parque eólico presentan un circuito intermedio de corriente continua, tender la conexión eléctrica de la unidad de energía a gas en este circuito intermedio, lo que tendría la ventaja de que no tiene que producirse más una inversión. Pero también es posible que la unidad de energía a gas esté conectada a la red eléctrica y obtenga de allí la energía eléctrica, y como la unidad generadora de electricidad de la central eléctrica combinada alimenta su energía eléctrica en esta red, puede existir de este modo una cierta distancia especial entre la unidad generadora de la central eléctrica combinada, es decir, una planta de energía eólica, un parque eólico o una planta de energía solar, y la unidad de energía a gas, cuando la unidad generadora así como también la unidad de energía a gas están conectadas a la red y además la unidad generadora y la unidad de energía a gas están unidas entre sí a través de líneas de control, datos o comunicaciones correspondientes, ya sea que éstas sean por vía de alambre (LWL-guías de ondas fibroópticas) o inalámbricas, para que en el caso de la caída por debajo de una subfrecuencia predeterminada o en el caso de sobrepasar una caída de frecuencia de la red predeterminada, de conformidad con la invención se propone aumentar la energía que se encuentra a disposición de la red.

Mientras no se presente un caso de subfrecuencia o un caso de caída de frecuencia de la red predeterminada (gradiente de frecuencia) , la unidad de energía a gas obtiene de manera controlada la energía eléctrica y genera a partir de ésta un gas, ya sea hidrógeno o metano, o similares. Una unidad de energía a gas de este tipo, en la cual se genera gas a partir de energía eléctrica, se conoce, por ejemplo, de la firma SolarFuel y también se presenta en una vista en general en la figura 1.

La obtención de energía de la unidad de energía a gas, es decir, la obtención de energía eléctrica de esta unidad de energía a gas, también puede ser ajustada y controlada de tal modo que la parte variable en una planta de energía eólica en un período de tiempo predeterminado (período de tiempo pronosticado) , que resulta de la variación constante del viento, es consumida en la unidad de energía a gas, para generar de este modo gas.

Para ello, se puede realizar el control de la unidad de energía a gas de diversas maneras .

Por ejemplo, es posible que la unidad de energía a gas obtenga siempre y en forma constante una energía eléctrica determinada, por ejemplo, su potencia nominal, por ejemplo, en una unidad de energía a gas de 1 MW de potencia nominal se obtiene entonces siempre una energía eléctrica de 1 MW y de esta energía eléctrica se obtiene constantemente una cantidad de gas correspondiente.

Pero también es posible controlar la obtención de la energía de tal modo que sea dependiente de la energía eléctrica, que es generada por la unidad generadora en la central eléctrica combinada.

Así, la generación también se puede ajustar de tal modo que la unidad de energía a gas, con un dimensionado correspondiente de la unidad generadora con respecto a la unidad de energía a gas, obtiene siempre un determinado porcentaje de la energía generada por la unidad generadora, por ejemplo, 10% o 20%, o incluso más de la energía generada.

Por consiguiente, en el caso de una subfrecuencia o bien en el caso de sobrepasar un gradiente de frecuencia predeterminado, es posible, por medio de la detención de la electrólisis o la metanización de la red eléctrica, poner a disposición de la red eléctrica en forma casi instantánea, en todo caso dentro de pocos milisegundos , una mayor cantidad de energía eléctrica, a saber 10 o 20 o más por ciento de la energía generada de la unidad generadora.

También es posible que la unidad de energía a gas obtenga tanta energía eléctrica de la unidad generadora, de modo que ésta ponga a disposición una cantidad predeterminada de energía eléctrica durante un tiempo predeterminado (tiempo pronosticado) en forma constante para los consumidores de la red eléctrica, mientras que en cambio la energía eléctrica, que la unidad generadora no pone a disposición de los consumidores en la red eléctrica, es consumida en la unidad de energía a gas .

Por consiguiente, de conformidad con la invención, no sólo se soporta la red en el caso de una subfrecuencia, sino que para la operación normal de la red en el intervalo de la frecuencia nominal, se puede alimentar también una carga básica eléctrica constante en la red y de este modo una carga variable eléctrica, la que se ajusta, por ejemplo, en base a las variaciones constantes del viento o, en una planta fotovoltaica, en base a la claridad variable, no se pone a disposición de los consumidores en la red, y de este modo especialmente una parte variable de la energía eléctrica de la unidad generadora no se pone a disposición de la red o de sus consumidores. De esta manera, la central eléctrica combinada, a través del caso de subfrecuencia estabilizadora de la red descrito o en caso de sobrepasar un gradiente de red predeterminado también es capaz de una carga básica y aumenta así su rendimiento de alimentación a la red.

La invención propone operar una unidad de energía a gas de tal modo que, cuando se cae por debajo de un primer valor de frecuencia de red, por ejemplo, un valor de 49 Hz, la unidad de energía a gas reduce o incluso detiene completamente, la obtención de energía de la red, separando incluso la unidad de energía a gas de la red. De esta manera se pone a disposición durante unos pocos milisegundos y en forma constante, un mayor aporte de energía eléctrica a la red, el que hasta ahora sólo obtenía la unidad de energía a gas de la red.

Como ya se mencionó, también es posible que así la planta de energía eólica o el parque eólico o la planta fotovoltaica sea operada de tal modo que alimente en la red siempre durante un período de tiempo previsto determinado, por ejemplo, de 10 a 30 minutos, energía eléctrica con una potencia constante determinada y la energía eléctrica, que es generada además del aporte constante de la planta de energía eólica o el parque eólico o la planta fotovoltaica, es tomada entonces de la unidad de energía a gas, de tal modo que desde la red, la central eléctrica combinada genera una energía eléctrica constante, en todo caso durante un período de tiempo predeterminado, en donde este período es tiempo es ajustado por el operador de la red a través de una línea de datos correspondiente o por el operador de la planta de energía eólica o del parque eólico o de la planta fotovoltaica a través de una línea de datos correspondiente y en el caso de caer por debajo del valor normal o de alcanzar el primer valor de frecuencia de red y/o sobrepasar una caída de frecuencia, como se describió más arriba, se reduce o se detiene completamente la obtención de energía eléctrica por la unidad de energía a gas, de tal modo que como aporte de energía siempre se encuentra a disposición la energía eléctrica, que fue tomada antes por la unidad de energía a gas .

La ventaja de la solución arriba presentada no sólo radica en que de esta manera se puede solicitar siempre un "aporte de casi inercia" de la central eléctrica combinada, sino que también simultáneamente es posible una estabilización de la energía eléctrica alimentada, y de esta manera la central eléctrica combinada dentro de ciertos límites incluso puede suministrar a la red una carga básica.

Para la determinación de la duración de la energía a alimentar en forma constante, se utilizan también datos meteorológicos .

Esto se puede aclarar por medio de un ejemplo: Cuando, por ejemplo, la velocidad del viento actual es de 7 m/seg., y hay un pronóstico meteorológico que indica que dentro de los próximos 30 minutos la velocidad del viento no caerá por debajo de 5 m/seg., entonces el valor de 5 m/seg., eventualmente con una reducción de seguridad, por ejemplo, 4.5 m/seg., se ingresará como medida de la energía eléctrica constante a suministrar. La energía eléctrica, que es obtenida de los primeros 4.5 m/seg., de la velocidad del viento, es alimentada siempre en la red eléctrica en forma constante durante, por ejemplo, 30 minutos.

Cuando el viento sopla dentro del período de tiempo pronosticado de 30 minutos, es decir, los siguientes 30 minutos, con una fuerza de más de 4.5 m/seg., la energía eólica producida es "cosechada" igualmente, como es usual de una planta de energía eólica, pero los excedentes de 4.5 m/seg., son puestos a disposición de la unidad de energía a gas con la energía que va a la energía eléctrica en forma indirecta o indirecta.

Cuando por reducción de la obtención de energía de la unidad de energía a gas y con ello por la mayor alimentación correspondiente de energía eléctrica en la red (la energía no obtenida es igual a la mayor energía de alimentación) y por esto se recupera la frecuencia de la red más rápido que hasta ahora, no se conecta la unidad de energía a gas inmediatamente o la obtención de energía no se pone a funcionar totalmente inmediatamente, cuando se sobrepasa el primer valor de frecuencia de red, sino que se espera hasta que el valor de frecuencia de red tome de nuevo un valor que se corresponde con el valor teórico o se corresponde aproximadamente al valor teórico, o incluso está por encima del valor teórico, es decir, toma un valor de más de 50 Hz.

La obtención de energía de la unidad de energía a gas se hace funcionar de nuevo completamente recién cuando la frecuencia de la red se ha recuperado y de este modo existe nuevamente la estabilidad de la red relativamente alta.

Se sabe también que, cuando la frecuencia de la red supera un valor determinado, por ejemplo 5°/00 por encima de su valor teórico, es decir, se encuentra en 50.25 Hz, se puede realizar una reducción de la alimentación eléctrica de la energía eólica y con la frecuencia de red creciente se reduce más la energía alimentada de la planta de energía eólica.

Esto se realiza en el estado de la técnica regularmente por colocación en ángulo de las paletas o por cuanto la energía eléctrica puesta a disposición por el generador es consumida en un pulsador, es decir, una resistencia, de tal modo que finalmente se alimenta en la red una energía eléctrica reducida.

Por medio de la central eléctrica combinada, también es posible ahora realizar la reducción de energía de la planta de energía eólica por la obtención de mayor energía de la unidad de energía a gas.

Por consiguiente, al superar una sobrefrecuencia, la planta de energía eólica no reduce el suministro de energía eléctrica, sino que la unidad de energía a gas realiza una mayor obtención de energía, de modo que desde la red, la central eléctrica combinada alimenta menos energía en la red. Para ello sólo por el control de la energía obtenida de la unidad de energía a gas se puede ajustar la reducción de la energía de la central eléctrica combinada. Por medio de una colocación en ángulo de las paletas de rotor de la planta de energía eólica o por ensombrecido de una planta fotovoltaica, se puede aumentar aún más la reducción de la energía, para lograr de este modo, aún en caso de sobrefrecuencia, un aporte adecuado y con ello lograr la estabilidad de la red.

Como se describió, una unidad de energía a gas se encuentra en posición de generar gas a partir de corriente eléctrica, por ejemplo, hidrógeno o metano o similares, es decir, un gas, que es adecuado para la combustión, pero sobre todo también es adecuado como combustible para un motor. Para la instalación de grandes parques eólicos son necesarios desde ya grandes equipos, los que son operados hasta ahora regularmente con diesel, nafta o similares. Si ahora tales equipos se convierten a la combustión de gas, por ejemplo CH (metano) , el gas, que es generado con la unidad de energía a gas, también puede ser usado para el accionamiento de los equipos eléctricos, por medio de los cuales se construye un parque eólico.

Cuando, por ejemplo, en un lugar apartado, se construye una planta de energía eólica, la energía eléctrica que genera esta primera planta de energía eólica, puede ser usada en una unidad de energía a gas para la generación de gas, de modo que con el gas pueden construirse las otras plantas de energía eólica del parque eólico, por cuanto se puede poner a disposición el gas para los equipos de accionamiento, es decir, grúas, camiones, vehículos, etc., que son necesarios para la construcción de la planta de energía eólica de un parque eólico. Por consiguiente, el parque eólico no necesitaría combustibles fósiles de alto grado para la construcción, sino que podría ser construido con "gas verde", es decir, por ejemplo, gas del viento de la manera descripta, lo que mejora en general el equilibrio ecológico del parque eólico. Precisamente en sitios alejados frecuentemente es complicada la obtención de combustibles, frecuentemente es en todo caso difícil y con ello también son costosos los combustibles propiamente dichos y por la obtención del combustible en el sitio, pueden reducirse por lo tanto también los costos de obtención del combustible, los que se requieren para los equipos para construir un parque eólico. Cuando la unidad de energía a gas es colocada entonces en un contenedor o similar, después de la construcción del parque eólico se puede transportar el contenedor con la unidad de energía a gas al sitio de la siguiente obra.

Breve Descripción de las Figuras La invención se explica a continuación con mayores detalles en base a una modalidad ejemplificativa en dibujos.

Figura la muestra la vista de una planta de energía eólica , Figura Ib muestra la típica construcción y la conexión de una planta de energía eólica, Figura 2 muestra la vista de una central eléctrica combinada, compuesta por una planta de energía eólica y una unidad de energía a gas, Figura 3 muestra la construcción típica de una unidad de energía a gas en el sistema energético (estado de la técnica; SolarFuel) , Figura 4 muestra un ejemplo para la distribución de energía antes y después de caer por debajo de un valor de subfrecuencia predeterminado.

Figura 5 muestra la distribución de las energías de la central eléctrica combinada antes y después de sobrepasar una caída de frecuencia predeterminada.

Figura 6 muestra una modalidad a escala de la invención.

Descripción Detallada de la Invención Los mismos números de referencia pueden indicar a continuación elementos iguales pero también similares, no idénticos. A continuación se explica, para completar, una planta de energía eólica con un generador sincrónico y un concepto sin engranaje con un inversor total.

La figura la muestra esquemáticamente una góndola 1 de una planta de energía eólica sin engranaje. El cubo 2 se puede reconocer debido al recubrimiento (spinner) representado en forma parcialmente abierta. En el cubo se encuentran fijadas tres paletas de rotor 4, en donde las paletas de rotor 4 sólo están representadas en su sector cercano al cubo. El cubo 2 con las paletas de rotor 4 forma un rotor aerodinámico 7. El cubo 2 está unido mecánicamente en forma fija con el rotor 6 del generador, el cual también pueden ser denominado rotor giratorio 6 y a continuación será denominado sólo rotor 6. El rotor 6 está apoyado en forma giratoria con respecto al estator 8.

El rotor 6 es alimentado con energía durante su rotación con relación al estator 8, usualmente con corriente continua, para generar de este modo un cargo magnético y formar un momento del generador o un contra-momento del generador, el cual por medio de esta corriente de excitación también puede ser ajustado y modificado. Si el rotor 6 es excitado así eléctricamente, genera su rotación con respecto al estator 8 un campo eléctrico en el estator 8 y con ello una corriente alterna eléctrica.

La corriente alterna que se forma en el generador 10, que está formado substancialmente por el rotor 6 y el estator 8, es rectificada según la construcción mostrada en la figura Ib a través de un rectificador 12. La corriente rectificada o la tensión rectificada es convertida entonces con ayuda de un inversor 14 en un sistema de 3 fases con frecuencia deseada. El sistema de corriente-tensión de tres fases así generado es convertido especialmente por medio de un transformador 16 en la tensión, para poder ser alimentado en una red eléctrica conectada 18. Teóricamente se podría prescindir del transformador o reemplazar a éste por un estrangulador . Usualmente, los requerimientos de tensión en la red eléctrica 18 son de tal modo que es necesaria una transformación escalonada hacia arriba por medio de un transformador .

Para el control se usa un control principal 20, el cual puede ser denominado también unidad de control principal y forma la unidad de regulación y control superior de la planta de energía eólica. El control principal 20 obtiene su información, entre otros, a través de la frecuencia de la red de la unidad de medición de la red subordinada 22. El control principal controla el inversor 14 así como el rectificador 12. Básicamente podría usarse naturalmente también un rectificador no controlado. Además, el control principal 20 controla un regulador de corriente continua 24 para alimentar la corriente de excitación en el rotor 6, el que forma parte del generador 10. El control principal 20 modifica, entre otros, al caer por debajo de un valor límite de frecuencia de red prefijado, la alimentación o el punto de trabajo del generador. Como el generador es operado con un número variable de revoluciones, la alimentación se realiza en la red como se describió con un inversor total, el que está formado substancialraente por el rectificador 12 y el inversor 14.

Durante la operación, se mide la tensión de red y la frecuencia de red de la unidad de medición de red 22 trifásicamente en forma permanente. De la medición resulta -en el caso de una frecuencia de red 50 Hz - cada 3.3 ms un nuevo valor para una de las 3 tensiones de fases. La frecuencia de red es captada de este modo por cada semionda de tensión, es filtrada y es comparada con los valores límite prefijados. Para un sistema de 60 Hz estaría a disposición aproximadamente cada 2.7 ms, a saber, aproximadamente para cada paso por cero, un valor para una de las 3 tensiones de fases .

En la figura 2, también se representa que la planta de energía eólica está unida eléctricamente con una unidad de energía a gas 23.

Una unidad de energía a gas 23 de este tipo como tal se conoce ya en diversas formas, por ejemplo, también de la WO 2009/065577. Una unidad de energía a gas como ésta también se conoce de la firma SolarFuel (www. SolarFuel . de) y también se representa esquemáticamente en la figura 3. En una unidad de energía a gas de este tipo se genera por medio de una electrólisis, para lo cual se obtiene la energía eléctrica de una planta de energía eólica, una fuente solar o una fuente de biomasa (con generación eléctrica) , primero hidrógeno y esta unidad de energía a gas 23 presenta ventajosamente también una unidad de metanización, la cual utiliza el hidrógeno generado usando otra fuente de C02 para producir gas metano (CH4) . El gas generado, ya sea hidrógeno o metano, puede ser alimentado a un depósito de gas o a una red de conducción de gas, por ejemplo, una red de gas natural .

Finalmente, la unidad de energía a gas 23 presenta también un control 24, el cual está conectado a través de una línea de comunicación, ya sea en forma alámbrica (por ejemplo, LWL conductor de guiaondas fibroóptico) o inalámbrica, con el control principal 20 de la planta de energía eólica.

La unidad de energía a gas es una unidad en la cual se consume energía eléctrica para producir finalmente un gas de combustión.

Para la generación de hidrógeno se necesita, por ejemplo, usualmente la electrólisis, de tal modo que la unidad de energía a gas presenta para ello un electrolizador, que consume energía eléctrica y produce así hidrógeno.

En la unidad de energía a gas también se puede producir metano, por cuanto el hidrógeno y un dióxido de carbono, el cual se puede obtener, por ejemplo, del aire o se pone a disposición desde un tanque de C02 o se pone a disposición desde una instalación de biogas conectada, produce gas metano (CH4) en una unidad de metanización .

Este gas metano puede ser puesto a disposición de un deposito de gas conectado o también ser alimentado a una red de gas .

En el ejemplo representado en la figura 3, también se muestra una planta de gas y vapor o una planta modular para generar energía y calor en forma combinada, en el cual se quema el gas de combustión en un motor de combustión, de tal modo que en un generador eléctrico conectado al motor de combustión se puede generar de nuevo energía eléctrica, la que a su vez se puede poner a disposición de la red eléctrica .

La planta de energía eólica puede ser una planta individual, pero también puede estar representando un parque eólico, el cual está formado por numerosas plantas de energía eólica.

La planta de energía eólica presenta el control principal 20 con una instalación de procesamiento de datos y una instalación de control . Esta instalación de procesamiento de datos presenta, entre otros, un ingreso de datos 25, a través del cual se ponen a disposición los datos del pronóstico del viento de la instalación de procesamiento de datos. La instalación de procesamiento de datos 20 prepara a partir de estos datos de pronóstico del viento para un período de tiempo predeterminado, por ejemplo, 20, 30, 40, 50 o 60 minutos o más, un pronóstico del viento y en base al pronóstico del tiempo preparado, en base al procesamiento de la curva de rendimiento de la planta de energía eólica o del parque eólico puede calcular en forma muy confiable también un pronóstico de energía, es decir, una energía eléctrica mínima, que tiene que ser puesta a disposición de la red finalmente en forma confiable constantemente.

Al mismo tiempo, la planta de energía eólica o el parque eólico calcula actualmente siempre de nuevo, por ejemplo, a intervalos de 5 a 10 segundos, la energía eléctrica actual de la planta de energía eólica, la cual depende del viento actual .

La energía actual de la energía eólica, que se encuentra por encima de la energía pronosticada (energía mínima), es suministrada como información, fecha, señal, etc., a la instalación de control y procesamiento de datos 24 de la unidad de energía a gas 23, de modo que se le indica por adelantado a la unidad de energía a gas 23 el consumo eléctrico .

Si, por ejemplo, en la planta de energía eólica o en el parque eólico se determinó una energía pronosticada de 1 Megawatt (MW) , pero la planta de energía eólica o el parque eólico generan actualmente una energía de 1.3 MW, entonces el importe de la diferencia, es decir, 300 kW, es calculado como valor y la instalación de control y procesamiento de datos 24 de la unidad de energía a gas 23 obtiene este valor como valor de control , de modo que entonces la unidad de energía a gas 23 es operada con un consumo de 300 kW.

Si el viento amaina un poco y se produce a continuación sólo una energía actual de 1.2 MW, disminuye también correspondientemente el consumo eléctrico de la unidad de energía a gas a 200 KW, si el viento aumenta, de modo que la planta de energía eólica o el parque eólico generan 1.4 MW, entonces aumenta el consumo de la unidad de energía a gas correspondientemente a 400 kW, etc.

Después de finalizado el período de tiempo del pronóstico se realiza un nuevo pronóstico y para este nuevo pronóstico se determina nuevamente una nueva energía constante (nueva energía pronosticada) .

Por la línea de datos común 26 entre la instalación de control y procesamiento de datos de la planta de energía eólica o del parque eólico por un lado y de la instalación de control y procesamiento de datos de la unidad de energía a gas por otro lado, pueden intercambiarse también datos de viento actuales o los datos sobre la energía de consumo de la unidad de energía a gas, para garantizar de este modo la puesta a disposición constante de la energía mínima constante alimentada en la red eléctrica.

La instalación de control procesamiento de datos 20 también está conectada con el control 27 o una central para el control de la red eléctrica de la red eléctrica, de modo que allí siempre se puede solicitar o puede encontrarse el valor de la alimentación eléctrica constante en la red eléctrica .

En caso de que la velocidad del viento actual y con ello la energía eléctrica generada actual de la planta de energía eólica o del parque eólico caiga por debajo de la energía pronosticada, se lleva el consumo eléctrico de la unidad de energía o gas a "cero" (o a un valor lo más bajo posible) y al mismo tiempo se puede poner en funcionamiento eventualmente una central eléctrica de vapor y de gas-vapor o BHK 28, para poder poner a disposición adicionalmente energía eléctrica, la que no puede ser puesta a disposición por la planta de energía eólica o el parque eólico, de modo que como resultado, la red eléctrica aún puede ser puesta a disposición en forma confiable con la energía eléctrica pronosticada, en caso necesario aún más, operando correspondientemente la central GuD/BHK con un rendimiento mayor al necesario.

Como se representa en la figura Ib, entre la unidad generadora de la central eléctrica combinada, es decir, por ejemplo, el parque eólico por un lado y la unidad de energía a gas por otro lado, hay una línea de comunicación y/o de datos. A través de esta línea de comunicación y datos se pueden intercambiar los siguientes datos entre las unidades de la central eléctrica combinada, para controlar de este modo el parque eólico por un lado y/o la unidad de energía a gas por el otro.

Cuando, por ejemplo, la planta de energía eólica o el parque eólico, capta y mide constantemente la frecuencia de la red eléctrica y con ello igualmente la caída de la frecuencia, es decir, el gradiente de frecuencia negativo (derivación de la frecuencia después del tiempo; df/dt), entonces se transmiten los valores correspondientes para la frecuencia de la red (valor absoluto) o para la caída de la red (gradiente de frecuencias) a la instalación de control de la unidad de energía a gas. Pero también es posible, a partir de la existencia de valores de frecuencia predeterminados determinados o valores de gradiente de frecuencias, generar una orden del interruptor correspondiente para detener la unidad de energía a gas ya en el parque eólico y luego transmitir esta orden del interruptor a la unidad de energía a gas. También es posible que la unidad generadora, es decir el parque eólico, transmita el valor actual para la energía eléctrica generada a la unidad de energía a gas, de modo que ésta siempre se hace funcionar de tal modo que no se consume más energía eléctrica que la que genera la unidad generadora.

También es ventajoso que la unidad de energía a gas a su vez transmita siempre el valor de la energía de consumo eléctrico actual de toda la unidad de energía a gas a la unidad generadora, para que ésta pueda ser controlada correspondientemente .

También es ventajoso que el parque eólico y/o la unidad de energía a gas disponga de un ingreso de datos, de modo que por medio de un control o la central para el control de una red se pueda dar siempre de antemano la energía que debe obtener de la unidad de energía a gas, de tal modo que esta energía esté siempre a disposición como energía para el soporte de la red, en caso de que se caiga por debajo de un valor de frecuencia de red predeterminado y/o se produzca una caída de frecuencia de red predeterminada, es decir, un gradiente de frecuencia predeterminado.

En la figura 4 se representa que la unidad de energía a gas obtiene una energía determinada (PP-Í-G) / siempre que la frecuencia de la red se encuentre por encima de un valor determinado, por ejemplo, por encima de 49.8 Hz . Si el valor de 49.8 Hz se alcanza o se encuentra un valor por debajo de éste, es decir, se alcanza un valor de subfrecuencia predeterminado, se detiene la obtención de energía de la unidad de energía a gas por medio de la desconexión o la apertura del interruptor de la electrólisis de la unidad de energía a gas 23 y de este modo se encuentra a disposición de la red eléctrica inmediatamente la energía eléctrica consumida antes por la unidad de energía a gas, porque la energía consumida antes ya no es demandada de la red. Por consiguiente, la frecuencia se puede recuperar en forma relativamente rápida, en todo caso, para el caso de una caída de frecuencia por debajo de un valor predeterminado prefijado se soporta la red por medio de la detención del consumo eléctrico de la unidad de energía a gas.

Si la unidad de energía a gas es parte de una central eléctrica combinada, en donde la central eléctrica combinada presenta una unidad generadora, por ejemplo, de un parque eólico, la central eléctrica combinada pone a disposición una energía a la red eléctrica, la que se calcula de la diferencia de la energía generada por la unidad generadora, por ejemplo, es decir, la energía del parque eólico, y de la energía consumida por la unidad de energía a gas. Tan pronto como se alcanza el valor de subfrecuencia de 49.8 Hz, disminuye el consumo de energía de la unidad de energía a gas a "cero" . Como el parque eólico en el ejemplo representado genera siempre una energía eléctrica, la energía eléctrica que la central eléctrica combinada, cuando se detiene la obtención de la energía eléctrica por la unidad de energía a gas, es igual a la energía eléctrica de todo el parque eólico y por lo tanto se pone a disposición una porción claramente mayor de energía eléctrica al alcanzar el valor de subfrecuencia de la red eléctrica. La energía de la central eléctrica combinada se representa en la figura 4 por la línea de rayas (P central eléctrica combinada) · En la figura 5, se muestra un ejemplo, en el cual el evento disparador para detener la obtención de energía por la unidad de energía a gas no es la caída por debajo de un valor de frecuencia de red predeterminado, sino que el evento disparador es la presencia de una caída de frecuencia predeterminada, es decir, de un gradiente de frecuencia. Si éste supera, por ejemplo, un valor de 10 mHz/seg., es decir, la frecuencia cae dentro de un segundo más de 10 mili-hertzios, se capta esto como señal del interruptor y por lo tanto se detiene la obtención de energía por la unidad de energía a gas mediante la apertura del interruptor (del rectificador) de la unidad de energía a gas o se reduce la obtención de energía en un valor predeterminado. Por consiguiente, en un tiempo muy corto, es decir, en el intervalo de pocos milisegundos , por ejemplo, 6 a 10 mseg, se tiene substancialmente más energía eléctrica a disposición en la red, porque con la detención de la obtención de energía por la unidad de energía a gas, se puede poner a disposición toda la energía eléctrica de la central eléctrica combinada a la red como energía eléctrica, mientras que antes del evento del interruptor disparador obtenía la unidad de energía a gas una cantidad de energía determinada de la energía eléctrica generada por la unidad generadora.

La línea de puntos (P S n la invención) muestra en la figura 5 cómo se comportaría la frecuencia, si la unidad de energía a gas no se detuviera ante la presencia de una caída de frecuencia determinada, es decir, no podría obtener más energía, sino que seguiría obteniendo energía eléctrica como antes. Como se puede observar, la detención de la obtención de energía por la unidad de energía a gas aporta de manera relevante al soporte de la red, porque de este modo se evita que se alcance incluso el límite de 49 Hz, en el cual a más tardar, por el control de la red, se "dejarían caer" otros consumidores o se desconectarían, para soportar la red.

Se sobreentiende que tanto el criterio de conmutación según la figura 4 como el criterio de conmutación según la figura 5 pueden estar configurados en una y la misma planta (o parque eólico) y también es posible además que mientras la unidad de energía a gas obtenga energía eléctrica, ésta se ajuste de tal modo que se logre de esta manera una estabilización de la alimentación de la energía eléctrica de la central eléctrica combinada en la red eléctrica .

Con la planta de energía a gas descrita, pero como también con cualquier otra planta de energía a gas también es posible construir plantas de energía eólica con un uso notablemente menor de energías convencionales como por ejemplo petróleo, diesel, etc. Para este propósito primero se erige en el sitio, o sea en donde se construyen las plantas de energía eólica, el parque eólico o lo similar una planta de energía eólica de menor tamaño y esta se conecta entonces a una unidad de energía a gas, de manera que con su operación se produce continuamente gas. Este gas se pone entonces en el sitio de construcción, o sea en donde se erige la planta de energía eólica, el parque eólico o lo similar a disposición de los conjuntos que se encuentran allí, por ejemplo grúas, los cuales se operan con este gas, de manera que entonces como resultado ya apenas es necesario usar más combustibles fósiles para la instalación de las plantas de energía eólica, del parque eólico o lo similar, sino que estos conjuntos como grúas, camiones o lo similar se operan con el gas, es decir con el combustible que se produce mediante una unidad de energía a gas en el sitio de la instalación de las plantas de energía eólica.

Naturalmente que también es posible que el combustible necesario, o sea el gas se produzca mediante una unidad de energía a gas que está conectada a otra planta de energía eólica instalada en una ubicación cercana.

Entonces también es conveniente que en el sitio de la instalación de las plantas de energía eólica se forme un depósito de gas que se llena continuamente con gas, de manera que los consumidores de energía como grúas, camiones, etc. también se pueden cargar continuamente con gas y por consiguiente, mediante la unidad de energía a gas se mejora otra vez notablemente el balance de energía de un proyecto de plantas de energía eólica, en particular también el balance de C02.

De conformidad con la reivindicación 1 de la presente solicitud se describe que la unidad de energía a gas reduce por un valor predeterminado la obtención de energía eléctrica o incluso no obtiene nada de energía eléctrica si la frecuencia de red de la red eléctrica se encuentra por debajo de un valor de frecuencia predeterminado de la frecuencia nominal deseada de la red y/o si la frecuencia de red cae con un gradiente de frecuencia, es decir con un cambio por tiempo {Aí/At) excede su monto por un monto de cambio predeterminado. 0 sea que como resultado la adquisición de energía de unidad de energía a gas se controla en función del comportamiento del parámetro de red "frecuencia" en la red eléctrica.

Alternativamente, y yendo más allá de la reivindicación 1, mediante la invención también es posible controlar la obtención de energía y con ello la operación de la unidad de energía a gas en función de otros parámetros de red como por ejemplo sobre-frecuencia, baja tensión de la red, sobre-tensión de la red, requerimiento de energía reactiva, corto circuito, capeo de la falla (fault-ride-through) , capeo en cero ( zero-ride-through) en la red.

En estos llamados "eventos de red", o sea cuando los parámetros de red como frecuencia, tensión, energía reactiva etc. quedan por arriba o por debajo de un valor determinado se reduce regularmente la potencia de la planta de energía eólica. Ahora es posible mediante la invención mantener la potencia de las plantas de energía eólica en su máximo y la reducción de la energía que se alimenta a la red se puede lograr de conformidad con la invención por el hecho de que en función de los parámetros de red precedentemente mencionados, o sea su aumento o sobrepaso por arriba de determinados valores de parámetros de red, la obtención de energía de la unidad de energía a gas y con ello la producción de gas que produce la unidad de energía a gas se hace depender del quedar por debajo o quedar por arriba de determinadas tensiones de red, corto circuitos o el exceder una frecuencia de red etc.

Si se encuentra conectada una unidad de energía a gas y se opera de conformidad con la invención con aproximadamente 90% (+ 5%) de su potencia nominal es posible aumentar nuevamente la energía que obtiene la planta de energía a gas en función de los parámetros de red precedentemente descritos, de manera que se alimenta menos energía eléctrica de las plantas de energía eólica en la red, pero simultáneamente se aumenta la producción de gas, de manera que no se reduce la potencia de las plantas de energía eólica como hasta ahora y por consiguiente no se reclama y no se alimenta en la red una parte de la energía eléctrica que potencialmente se puede generar. 0 sea que mediante la invención es posible disminuir la intervención de control en la planta de energía eólica y solamente mediante la operación de la planta de energía a gas y su mayor consumo de energía eléctrica y por consiguiente mayor producción de gas se logra una reducción de energía eléctrica de la energía alimentada en la red de la planta de energía eólica. Esto tiene ante todo por consecuencia que la planta de energía eólica (o un parque eólico) se puede seguir operando sin intervención de control y todo el sistema no genera pérdidas de energía si determinados parámetros de red se encuentran por fuera de su intervalo nominal y se requiere una reducción de la energía eléctrica alimentada a la red. En el caso de un corto circuito la planta de energía eólica normalmente debe reducir de inmediato drásticamente su potencia, posiblemente incluso limitarla a "cero" . Una intervención de este tipo significa para la planta de energía eólica una intervención de control formidable que sólo se puede llevar a cabo con mucha dificultad. Si una planta de energía a gas se encuentra conectada a la planta de energía eólica es posible que en el caso de un corto circuito en la red la energía eléctrica de la planta de energía eólica se suministre considerablemente por completo a la planta de energía a gas, de manera que por lo pronto la planta de energía eólica se puede seguir operando .

Si por ejemplo se opera una planta de energía a gas y esta también en la operación normal no solamente obtiene su energía de solamente una planta de energía eólica sino que también la obtiene directamente de la red, en el caso de un caso de corto circuito se pierde la obtención de energía eléctrica de la red, o sea de manera que existe suficiente potencial de que ahora la unidad de energía a gas se puede seguir operando de manera óptima con su mejor potencia posible y toda la energía de la unidad de energía a gas es puesta a disposición entonces por la planta de energía eólica.

También en este ejemplo se puede apreciar claramente que nuevamente es posible por consiguiente prescindir de una intervención de control muy exigente en la planta de energía eólica en el caso de un corto circuito en la red, o se puede diseñar notablemente menor, y en última instancia esto aumenta la conflabilidad de la planta de energía eólica y también permite que no se estrangule innecesariamente la potencia eléctrica de la planta de energía eólica.

Cuando se corrige entonces el corto circuito de red o un evento análogo es posible entonces que la planta de energía eólica alimente inmediatamente de nuevo energía eléctrica en la red, y por consiguiente apoye la red. Para la transición también es bien posible que la planta de energía eólica entonces por lo pronto apoye primero nuevamente la red y ponga a disposición menos energía eléctrica a la unidad de energía a gas, lo cual en última instancia no es impactante, puesto que por lo general la estabilización de la red eléctrica siempre es la importante, y tan pronto se restituyó esta estabilidad de la red eléctrica la unidad de energía a gas así como también la planta de energía eólica pueden seguir nuevamente con su operación normal.

Por consiguiente la invención también permite un procedimiento para operar una planta de energía a gas, o sea una instalación la cual produce un gas, por ejemplo hidrógeno y/o metano o lo similar a partir de energía eléctrica, siendo que para la producción del gas la unidad de energía a gas obtiene energía eléctrica de la red eléctrica a la que se encuentra conectada la unidad de energía a gas, siendo que la red tiene una frecuencia nominal o bien un intervalo de frecuencia nominal predeterminado, siendo que en el caso de un corto circuito en la red la unidad de energía a gas obtiene la energía eléctrica de una planta de energía eólica o un parque eólico, es decir un conjunto de plantas de energía eólica, conectada (s) con la unidad de energía a gas, y para el caso de que se corrige el corto circuito de red las plantas de energía eólica alimentan nuevamente energía eléctrica en la red para apoyar la red y en el caso necesario la unidad de energía a gas obtiene momentáneamente menos energía eléctrica de la que es necesaria para su operación a la potencia nominal para en última instancia contribuir por consiguiente también al apoyo de la red.

La precedente descripción de la invención no solamente es válida para un corto circuito de red, sino también para los casos ("eventos" de red) de capeo de falla ( " fault-ride-through" ) , capeo en cero ( " zero-ride-through" ) , etc .

Finalmente es posible mediante la invención operar una planta de energía a gas de manera que un parque eólico en última instancia únicamente ofrece solamente una determinada energía mínima y por consiguiente se puede considerar todo el parque eólico como una magnitud de red confiable para la producción de potencia eléctrica. Toda energía eléctrica adicional que es producida por el parque eólico en exceso de la energía mínima se alimenta entonces a la unidad de energía a gas .

Las alternativas existentes con respecto a la invención de conformidad con la reivindicación 1 se pueden poner en práctica sin mayor problema si existe un control al que se alimentan los parámetros de red, es decir los parámetros para frecuencia, tensión, corriente, etc. en la red (estos parámetros de red de cualquier manera ya usualmente se miden continuamente) y el cual entonces se encarga del control y la distribución de energía de las plantas de energía eólica (o de un parque eólico) y de una unidad de energía a gas. Una alternativa adicional también totalmente independiente o también un complemento a la invención precedentemente descrita puede consistir en que la producción de gas de la unidad de energía a gas se controle con una instalación STATCOM. Un STATCOM de estos es regularmente un compensador sincrónico estático (Static Synchronous Compensator) , es decir una operación de impulso de rectificación de corriente que genera un sistema de tensión trifásico con amplitud de tensión variable cuya tensión está desplazada en fase por 90° con respecto a los flujos de energía correspondientes. Por consiguiente es posible intercambiar potencia reactiva inductiva o capacitiva entre el STATCOM y la red. En el campo de la electrónica de potencia el STATCOM se cuenta entre los sistemas de transmisión de corriente alterna flexibles (Flexible A/C Transmission Systems (FATS) ) y proporciona ventajas en comparación con la compensación de potencia reactiva estática funcionalmente similar en la estabilización de redes de tensión alterna, en virtud de que su potencia reactiva no depende del tamaño de la tensión alterna de red.

Si entonces ahora la operación de la unidad de energía a gas y por consiguiente la producción de gas de esta unidad de energía a gas se controla con una instalación STATCOM, la planta de energía a gas obtiene por lo pronto primero su energía eléctrica de la instalación STATCOM, la cual también puede simultáneamente estar conectada con la red. Con ello es posible entonces que en función de las tarifas actuales, específicamente por una parte de la tarifa de compensación para energía eléctrica que se alimenta en la red y por otra parte la tarifa actual para gas metano se tome una decisión sobre cual energía eléctrica del parque eólico (el cual alimenta su potencia en la red por vía de la instalación STATCOM) se introduce en la red y cuanta energía eléctrica del parque eólico en la producción de CH4. Por consiguiente, con una solución así resulta posible un procedimiento para operar una planta de energía a gas, la cual está conectada con una instalación STATCOM, la cual a su vez está conectada con un parque eólico y con una red y comprende un control, que procesa las tarifas actuales, por ejemplo por una parte la tarifa de compensación para energía eléctrica que se alimenta en la red y por otra parte la tarifa actual para el gas metano, y por vía de esto controla una alimentación de red de la energía eléctrica o la producción de gas en la unidad de energía a gas en función de la tarifa que en ese momento es mejor, específicamente o bien para la energía eléctrica que se alimenta en la red o para la producción de metano, de manera que es posible que la proporción de cuanta energía eléctrica del parque eólico se alimenta a la red y cuanta energía eléctrica del parque eólico se alimenta a la unidad de energía a gas y por consiguiente a la producción de CH4 dependa y se ajuste en función de las respectivas tarifas actuales. Por consiguiente, la instalación STATCOM es una herramienta ideal para llevar a cabo variando nuevamente en todo momento la distribución de potencia (distribución de energía) entre la alimentación de red y la operación de la unidad de energía a gas, y por consiguiente la alimentación de energía eléctrica de la unidad de energía a gas sin tener que intervenir en la producción de potencia de la planta de energía eólica misma. Adicionalmente también es posible que la instalación STATCOM esté conectada con un dispositivo acumulación eléctrico, por ejemplo una batería de acumulador, etc., de manera que entonces existe una posibilidad adicional para la acumulación intermedia de energía eléctrica para reclamar esta posteriormente del acumulador eléctrico y alimentarla en la red o suministrarla a la unidad de energía a gas para la producción de CH4.

La figura 6 muestra un esquema de bloques de un uso STATCOM de este tipo con una planta de energía eólica 1, un acumulador eléctrico, un control, una unidad de energía a gas y una red. Se puede apreciar que la instalación STATCOM está conectada con el acumulador eléctrico y/o con la unidad de energía a gas y la planta de energía eólica 1 y la red, y dispone de un control que satisface los criterios precedentemente descritos.

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

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

1. Procedimiento para operar una planta de energía a gas, es decir, una planta que, a partir de energía eléctrica, genera un gas, por ejemplo, hidrógeno y/o metano y/o similares, caracterizado porque la unidad de energía a gas, para generar el gas, obtiene energía eléctrica de una red eléctrica, a la que está conectada la unidad de energía a gas, en donde la red presenta una frecuencia teórica predeterminada o bien un intervalo de frecuencia teórico, en donde la unidad de energía a gas reduce la obtención de energía eléctrica en un valor predeterminado o no obtiene energía eléctrica, cuando la frecuencia de red de la red eléctrica se encuentra en un valor de frecuencia predeterminado por debajo de la frecuencia teórica deseada de la red y/o cuando la frecuencia de la red cae con un gradiente de frecuencia, a saber, con una modificación por tiempo (Af/At) , cuyo valor supera un valor de modificación predeterminado .

2. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de energía a gas, cuando la frecuencia de la red eléctrica alcanza o se encuentra por debajo de un primer valor de frecuencia predeterminado, la unidad de energía a gas sólo obtiene una energía mínima o no obtiene más energía de la red eléctrica.

3. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el valor de frecuencia predeterminado se encuentra alrededor de l%o, con preferencia, alrededor de 2%o, con mayor preferencia alrededor de 3%o o más por debajo de la frecuencia teórica de la red, por ejemplo, 50 Hz, y/o porque el valor de modificación predeterminado es mayor que 0.1 Hz/seg., especialmente se encuentra en el intervalo de 0.2 a 7 Hz/seg., con preferencia, se encuentra en el intervalo de 0.5 a 2 Hz/seg.

4. Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la unidad de energía a gas está acoplada a una planta de energía eólica o un parque eólico, compuesto por ejemplo, por plantas de energía eólica, y la unidad de energía a gas y la planta de energía eólica y/o el parque eólico forman una central eléctrica combinada y con preferencia, son operadas como tales, de modo que la energía eléctrica, que obtiene la unidad de energía a gas, es generada por la planta de energía eólica y/o el parque eólico.

5. Central eléctrica combinada compuesta por una planta de energía eólica y/o un parque eólico, compuesto por numerosas plantas de energía eólica por una parte y una unidad de energía a gas por otra parte, caracterizada porque la planta de energía eólica y/o el parque eólico genera energía eléctrica bajo condiciones de viento determinadas y la alimenta a una red eléctrica conectada, y porque la unidad de energía a gas obtiene una determinada parte predeterminada de la energía eléctrica generada por la planta de energía eólica y/o el parque eólico, y la utiliza para la producción de un combustible, por ejemplo, hidrógeno, metano o similares, porque la red eléctrica presenta una frecuencia teórica predeterminada y porque cuando: a) se alcanza, y/o se cae por debajo de, un primer valor de frecuencia de red predeterminado, el cual se encuentra por debajo de la frecuencia teórica (50 Hz) , se reduce y/o se detiene la obtención de la energía eléctrica por la unidad de energía a gas y/o b) la frecuencia de la red cae con un gradiente de frecuencia, a saber, con una modificación por tiempo (Aí/At) , cuyo valor supera un valor de modificación predeterminado.

6. Central eléctrica combinada de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque la unidad de energía a gas está acoplada eléctricamente con la planta de energía eólica y/o el parque eólico, por ejemplo, por medio de una línea de corriente y la energía eléctrica, que requiere la unidad de energía a gas para su operación, es obtenida o bien directamente de la planta de energía eólica o del parque eólico o de su salida, o la unidad de energía a gas obtiene la energía eléctrica para la operación de la unidad de energía a gas de la red eléctrica, con la cual está conectada y en la cual la planta de energía eólica o el parque eólico alimenta la energía eléctrica generada.

7. Uso de una central eléctrica combinada, compuesta por una planta de energía eólica y/o un parque eólico o una planta fotovoltaica, con preferencia, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, para el soporte de la red de una red eléctrica, especialmente para aumentar la energía alimentada a la red en el caso de que la frecuencia de red caiga por debajo de un primer valor de frecuencia de red predeterminado, por ejemplo, 49.8 Hz, y/o para el caso de que la frecuencia de la red caiga con un gradiente de frecuencia, a saber, una modificación por tiempo (Aí/At) , cuyo valor supera un valor de modificación predeterminado.