WO2008129112A1 - Veleta para aerogenerador. - Google Patents

Veleta para aerogenerador. Download PDF

Info

Publication number
WO2008129112A1
WO2008129112A1 PCT/ES2008/070073 ES2008070073W WO2008129112A1 WO 2008129112 A1 WO2008129112 A1 WO 2008129112A1 ES 2008070073 W ES2008070073 W ES 2008070073W WO 2008129112 A1 WO2008129112 A1 WO 2008129112A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wind
vane
rotor
wind turbine
tower
Prior art date
Application number
PCT/ES2008/070073
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Luis Miguel Garcillán Rueda
Alvaro Matesanz Gil
Original Assignee
Gamesa Innovation & Technology, S.L.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gamesa Innovation & Technology, S.L. filed Critical Gamesa Innovation & Technology, S.L.
Publication of WO2008129112A1 publication Critical patent/WO2008129112A1/es

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
    • G01P13/02—Indicating direction only, e.g. by weather vane
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0204—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for orientation in relation to wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30—Wind power
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a vane used to determine the speed and direction of the wind incident on the wind turbine, orienting the rotor in the most favorable way.
  • the proposed vane is an annular element placed on the tower below the wake that produces the blades passing in its rotation around the rotor.
  • WO 02/064973 uses a device to measure the wind direction, said device being located in the part of the gondola.
  • WO 03/106838 incorporates devices for measuring wind speed and direction.
  • the devices are also located in the upper part of the gondola and are calibrated with meteorological towers that are mounted around the group of generators that constitute the park.
  • the present invention is intended to obtain a signal from the vane that is not affected by the wake formed by the blades during their rotational movement.
  • the wind turbines treated in this invention are windward and the gondola and the measuring components mounted on it are affected by the wake of the rotor.
  • the annular vane arranged in The tower and outside the rotor wake.
  • annular element arranged around the tower to measure the direction of the incident wind.
  • the annular element consists of a ring with azimuthal distributed pressure taps, said pressure taps being separated from each other by an angle ⁇ .
  • the incident air flow that passes around the tower and the ring produces a pressure distribution along the ring.
  • the value of the pressure at a point on the surface of the ring depends on its relative position with respect to the wind direction.
  • the pressure distribution along the ring will have its maximum at the point of backwater, which appears in the azimuthal location on which the wind falls. The position of the maximum in the pressure distribution indicates therefore the wind direction.
  • Another object of the invention is the use of transducers to convert the pressures into voltages that are managed in the control system. By comparing the pressure measurements along the ring it is possible to determine the relative direction of the wind with respect to a fixed reference. It is also possible, regardless of the wind direction, to determine the relative position of the gondola with respect to this same fixed reference, so that both signals can be used by the yaw control system to orient the gondola with respect to the wind properly .
  • Figure 1 is a profile view of a wind turbine showing the wake left by the wind as it passes through the rotor.
  • Figure 2 is a perspective view of the detail of the ring that forms the vane, showing the different pressure taps.
  • Figure 3 represents a half section of the tower with the ring arranged around it.
  • Figure 4 represents a section practiced on the ring and the flow of conversion of the pressure into voltage and its management in the control system.
  • Wind energy is the kinetic energy of the wind.
  • a wind turbine is basically formed by a wind rotor, which in most cases consists of a turbine with a horizontal axis rotor.
  • the basic components of a wind turbine are the tower (1), the hub (2), the blades (3) and the gondola (4); as shown in Figure 1.
  • a current tube is formed consisting of the current lines that surround the wind turbine.
  • the wake (5) changes from a laminar regime in the anterior part of the wind turbine to a turbulent nature regime in the rear.
  • the weather vane (6) is arranged around the tower (1), at a height H ⁇ from the ground, so as not to be affected by the turbulent nature of the stele (5).
  • the vane (6) is an annular element of smaller width (7) than height (8), with a plurality of peripheral holes (9).
  • Each hole (9) represents a pressure sensor and an angle ⁇ is separated.
  • the angle ⁇ between consecutive pressure sensors depends on the precision with which it is desired to measure the wind direction (10). Generally, to avoid wear - TO -
  • the wind speed (10) affects the hole (9) where the pressure sensor that acts on a transducer (11) is located.
  • Each hole (9) corresponds to a transducer (11) imbued in the annular vane (6).
  • the transducers (11) convert the pressure signal into a voltage signal (12) by transmitting it to the control unit (13).

Landscapes

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

Abstract

Veleta (6) para orientar la góndola (4) de forma que la dirección del viento (10) sea normal al plano de giro del rotor (2 y 3), caracterizada por tener forma anular y alojar una serie de tomas de presión (9) equidistantes, superficiales y separadas entre sí un ángulo β. La veleta (6) está dispuesta sobre la torre (1) a una altura HT del suelo y rodea la torre perimetralmente, en su interior incorpora unos transductores (11) que envían la señal al centro de control y del sistema de control (13) al sistema de orientación.

Description

VELETA PARA AEROGENERADOR.
Objeto de Ia invención .
La presente invención se refiere a una veleta usada para determinar Ia velocidad y Ia dirección del viento incidente sobre el aerogenerador, orientando el rotor de Ia forma más favorable.
La veleta propuesta es un elemento anular colocado sobre Ia torre por debajo de Ia estela que produce el paso de las palas en su giro alrededor del rotor.
Antecedentes de Ia i nvención.
Para medir Ia velocidad del viento en un aerogenerador se vienen utilizando veletas montadas en Ia góndola. Las máquinas en posición de barlovento necesitan un sistema de orientación activo ya que Ia velocidad del viento inicialmente incide sobre el rotor eólico y posteriormente sobre Ia torre.
La patente WO 02/064973 utiliza un dispositivo para medir Ia dirección del viento, estando dicho dispositivo ubicado en Ia parte de Ia góndola.
La patente WO 03/106838 incorpora dispositivos para medir Ia velocidad y Ia dirección del viento. Los dispositivos también están ubicados en Ia parte superior de Ia góndola y se calibran con torres meteorológicas que se montan en los alrededores del grupo de generadores que constituyen el parque.
Con Ia presente invención se pretende obtener una señal por parte de Ia veleta que no esté afectada por Ia estela que forman las palas durante su movimiento rotacional. Los aerogeneradores tratados en esta invención son de barlovento y Ia góndola y los componentes de medida montados sobre ella, están afectados por Ia estela del rotor.
Con el objeto de subsanar eficazmente las carencias que presentan los elementos de medida actuales, se ha desarrollado Ia veleta anular dispuesta en Ia torre y fuera de Ia estela del rotor.
Descripción de Ia invención.
Es un objeto de Ia invención Ia utilización de un elemento anular dispuesto alrededor de Ia torre para medir Ia dirección del viento incidente. El elemento anular consiste en un anillo con tomas de presión distribuidas azimutalmente, estando las citadas tomas de presión separadas entre si un ángulo β.
Es otro objeto de Ia invención que el flujo de aire incidente que pasa alrededor de Ia torre y del anillo, produce una distribución de presión a Io largo del anillo. El valor de Ia presión en un punto de Ia superficie del anillo depende de su posición relativa con respecto a Ia dirección del viento. La distribución de presiones a Io largo del anillo tendrá su máximo en el punto de remanso, que aparece en Ia localización azimutal sobre Ia que incide el viento. La posición del máximo en Ia distribución de presiones indica por Io tanto Ia dirección del viento.
Otro objeto de Ia invención es Ia utilización de transductores para convertir las presiones en voltajes que se gestionan en el sistema de control. Comparando las medidas de presión a Io largo del anillo es posible determinar Ia dirección relativa del viento respecto a una referencia fija. También es posible, independientemente de Ia dirección del viento, determinar Ia posición relativa de Ia góndola con respecto a esta misma referencia fija, por Io que ambas señales pueden ser utilizadas por el sistema de control de guiñada para orientar Ia góndola con respecto al viento adecuadamente.
De todo Io descrito anteriormente se deducen las siguientes ventajas. La utilización de una única veleta sin necesidad de calibrarla con torres meteorológicas externas al propio aerogenerador. La obtención de unas medidas más fiables y no afectadas por Ia estela del rotor que favorezcan Ia rápida orientación del rotor y de Ia góndola de forma que Ia dirección del viento incidente sea Io más perpendicular posible al plano de giro de las palas. Con el fin de facilitar Ia explicación se acompaña una hoja de dibujos en Ia que se ha representado un caso práctico de realización del alcance de Ia presente invención.
Breve descripción de los dibujos.
La figura 1 es una vista de perfil de un aerogenerador donde se muestra Ia estela dejada por el viento a su paso por el rotor.
La figura 2 es una vista en perspectiva del detalle del anillo que forma Ia veleta, mostrando las diferentes tomas de presión.
La figura 3 representa una media sección de Ia torre con el anillo dispuesto alrededor de Ia misma.
La figura 4 representa una sección practicada sobre el anillo y el flujo de conversión de Ia presión en voltaje y su gestión en el sistema de control.
Descripción de una realización preferencial.
La energía eólica es Ia energía cinética del viento. Un aerogenerador está básicamente formado por un rotor eólico, que Ia mayoría de los casos se compone de una turbina con rotor de eje horizontal. Los componentes básicos de un aerogenerador son Ia torre (1 ), el buje (2), las palas (3) y Ia góndola (4); tal y como se representa en Ia figura 1. Cuando el rotor eólico está girando, se forma un tubo de corriente constituido por las líneas de corriente que circundan al aerogenerador. Para Ia formación de Ia estela (5) debida al rotor (2 y 3), se supone que el viento incidente es uniforme y que Ia configuración tiene simetría axial. La estela (5) cambia de un régimen laminar en Ia parte anterior del aerogenerador a un régimen de naturaleza turbulenta en Ia parte posterior. La veleta (6) se dispone alrededor de Ia torre (1 ), a una altura Hτ del suelo, para no verse afectada por Ia naturaleza turbulenta de Ia estela (5).
En Ia figura 2, Ia veleta (6) es un elemento anular de menor anchura (7) que altura (8), con una pluralidad de orificios (9) periféricos. Cada orificio (9) representa un sensor de presión y están separados un ángulo β. El ángulo β entre sensores de presión consecutivos depende de Ia precisión con que se quiera medir Ia dirección del viento (10). Generalmente, para evitar un desgaste - A -
excesivo en el sistema de orientación de guiñada del aerogenerador, se permite un cierto ángulo de desalineamiento de Ia góndola con respecto al viento. Esto significa que Ia medida de Ia dirección del viento admite un error θerror=±ε . Para medir Ia dirección del viento (10) con una precisión de ±ε es necesario que los orificios (9) consecutivos sobre Ia veleta anular (6) se encuentren separados como mucho un ángulo β=2 ε, de manera que siempre haya, al menos, un sensor dentro del área contenida por el ángulo de incertidumbre ±ε. Todo ello tal y como se muestra en Ia figura 3.
En Ia figura 4, Ia velocidad del viento (10) incide sobre el orificio (9) donde se encuentra el sensor de presión que actúa sobre un transductor (11 ). Cada orificio (9) se corresponde con un transductor (11 ) imbuido en Ia veleta anular (6). Los transductores (11 ) convierten Ia señal de presión en una señal de voltaje (12) transmitiéndola a Ia unidad de control (13).

Claims

Reivindicaciones.
1.- Veleta para aerogenerador, de las utilizadas para orientar Ia góndola de forma que Ia dirección del viento sea normal al plano de giro del rotor, caracterizada porque
- tiene forma anular y está formada por una serie de tomas de presión,
- las tomas de presión son orificios equidistantes, superficiales y separados entre sí un ángulo β,
- está dispuesta en Ia torre a una altura Hτ del suelo y rodea Ia torre perimetralmente,
- en su interior incorpora unos transductores que envían Ia señal al centro de control y del sistema de control al sistema de orientación.
2.- Veleta para aerogenerador, según reivindicación 1a, caracterizada porque el ángulo β es directamente proporcional a Ia precisión de medida de Ia dirección del viento, siendo el doble del ángulo de incertidumbre que mide el máximo error admitido en Ia determinación de Ia dirección del viento.
3.- Veleta anular para torres de aerogeneradores, según reivindicación 1a, caracterizada porque Ia altura HT es tal que queda fuera de Ia zona de naturaleza turbulenta creada por el giro del rotor eólico.
4.- Veleta anulara para torres de aerogeneradores, según reivindicación 1a, caracterizada porque Ia presión se mide utilizando transductores de presión cuya señal eléctrica es utilizada por el sistema de control.
PCT/ES2008/070073 2007-04-23 2008-04-21 Veleta para aerogenerador. WO2008129112A1 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ESP200701078 2007-04-23
ES200701078A ES2306609B1 (es) 2007-04-23 2007-04-23 Veleta para aerogenerador.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008129112A1 true WO2008129112A1 (es) 2008-10-30

Family

ID=39869463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/ES2008/070073 WO2008129112A1 (es) 2007-04-23 2008-04-21 Veleta para aerogenerador.

Country Status (2)

Country Link
ES (1) ES2306609B1 (es)
WO (1) WO2008129112A1 (es)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2267301A1 (en) 2009-06-24 2010-12-29 Siemens Aktiengesellschaft Arrangement and method to control the yawing of a wind turbine
WO2012013195A2 (en) 2010-07-26 2012-02-02 Vestas Wind Systems A/S Improvements relating to wind turbines
WO2016184665A1 (de) * 2015-05-19 2016-11-24 Wobben Properties Gmbh Messanordnung an einer windenergieanlage
EP4001641A1 (en) * 2020-11-17 2022-05-25 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Method and sensor module for determining a direction of a wind flow at a blade of a wind turbine

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3361094A1 (de) * 2017-02-10 2018-08-15 Nordex Energy GmbH Windenergieanlage sowie windpark mit mindestens einer solchen windenergieanlage

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5357795A (en) * 1993-03-17 1994-10-25 Djorup Robert Sonny Anemometer transducer wind set
GB2379026A (en) * 2001-08-23 2003-02-26 L M Technical Services Ltd Pitot flow meters
US20050005695A1 (en) * 2003-05-19 2005-01-13 Scott Corey Differential pressure wind meter
US20070086893A1 (en) * 2004-03-26 2007-04-19 Pedersen Troels F Method and apparatus to determine the wind speed and direction experienced by a wind turbine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5357795A (en) * 1993-03-17 1994-10-25 Djorup Robert Sonny Anemometer transducer wind set
GB2379026A (en) * 2001-08-23 2003-02-26 L M Technical Services Ltd Pitot flow meters
US20050005695A1 (en) * 2003-05-19 2005-01-13 Scott Corey Differential pressure wind meter
US20070086893A1 (en) * 2004-03-26 2007-04-19 Pedersen Troels F Method and apparatus to determine the wind speed and direction experienced by a wind turbine

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2267301A1 (en) 2009-06-24 2010-12-29 Siemens Aktiengesellschaft Arrangement and method to control the yawing of a wind turbine
US8506247B2 (en) 2009-06-24 2013-08-13 Siemens Aktiengesellschaft Arrangement and method to control the yawing of a wind turbine
WO2012013195A2 (en) 2010-07-26 2012-02-02 Vestas Wind Systems A/S Improvements relating to wind turbines
GB2482661A (en) * 2010-07-26 2012-02-15 Vestas Wind Sys As Upwind wind turbine with tower-mounted air pressure sensors
US9797374B2 (en) 2010-07-26 2017-10-24 Vestas Wind Systems A/S Wind turbines
WO2016184665A1 (de) * 2015-05-19 2016-11-24 Wobben Properties Gmbh Messanordnung an einer windenergieanlage
CN107636305A (zh) * 2015-05-19 2018-01-26 乌本产权有限公司 在风能设备上的测量装置
EP4001641A1 (en) * 2020-11-17 2022-05-25 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Method and sensor module for determining a direction of a wind flow at a blade of a wind turbine
WO2022106140A1 (en) * 2020-11-17 2022-05-27 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Method and sensor module for determining a direction of a wind flow at a blade of a wind turbine

Also Published As

Publication number Publication date
ES2306609A1 (es) 2008-11-01
ES2306609B1 (es) 2009-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2296143T3 (es) Procedimiento y aparato para determinar la velocidad y la direccion del viento experimentadas por una banda eolica.
ES2823800T3 (es) Sistema de medición de turbinas eólicas
ES2934673T3 (es) Sistemas y procedimiento para controlar una turbina eólica
ES2904596T3 (es) Sistema y procedimiento para pronosticar la salida de potencia de un parque eólico
ES2306609B1 (es) Veleta para aerogenerador.
ES2600861B1 (es) Sistema de control para detectar y evitar situaciones de desalineamiento en aerogeneradores
ES2623028T3 (es) Aparato y método para reducir el error de guiñada en turbinas eólicas
ES2947764T3 (es) Una turbina eólica con prevención de entrada en pérdida del rotor
ES2391332B1 (es) Conjunto aerogenerador-plataforma flotante y método para la orientación de dicho conjunto.
ES2556432T3 (es) Procedimientos y aparato para controlar el empuje de una turbina eólica
ES2924411T3 (es) Sistema de detección de carga de pala para un aerogenerador
ES2765633T3 (es) Compensación de potencia reactiva en base a la capacidad de potencia reactiva de un sistema de energía renovable
ES2511090T3 (es) Dispositivo de control para una instalación de energía eólica
ES2773132T5 (es) Procedimiento y aparato para reducir el ruido de un aerogenerador
ES2923904T3 (es) Método y sistema para determinar la torsión dinámica de una pala de turbina eólica
ES2575110T3 (es) Sistema de turbinas gemelas que sigue al viento/agua (windtracker) para energía eólica y/o hidráulica
ES2973743T3 (es) Procedimiento y sistema para determinar una función de corrección de orientación
ES2669982T3 (es) Procedimiento para el funcionamiento de un aerogenerador
ES2270241T3 (es) Turbina eolica de eje horizontal y metodo para medir el angulo ascendente.
ES2687700T3 (es) Procedimiento para hacer funcionar una instalación de energía eólica e instalación de energía eólica
ES2809307T3 (es) Sistema y procedimiento para ajustar un momento flector de un eje en un aerogenerador
ES2243633T3 (es) Dispositivo de calculo de vectores de viento.
ES2456870T3 (es) Procedimiento y aparato para medir la velocidad del viento
ES2740986T3 (es) Equipamiento para el control de una instalación de energía eólica, y sistema para controlar un parque eólico
ES2797623T3 (es) Procedimiento de funcionamiento de un aerogenerador, aerogenerador y dispositivo de control para un aerogenerador

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08750432

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08750432

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1