ES2261100B1 - Aerogenerador anti-ruido. - Google Patents
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Abstract
Aerogenerador anti-ruido. Aerogenerador (11) que comprende un rotor de palas que acciona un generador eléctrico y medios de control de dicho rotor en el que las palas (13) incluyen medios que permiten disminuir su sustentación en una longitud L, medida desde su punta, menor o igual a su radio R y dichos medios de control permiten activar cíclicamente dichos medios de disminución de la sustentación durante el paso de cada pala por un sector circular S menor o igual de 160º. La invención también se refiere a un método de operación de dicho aerogenerador en el que se activan cíclicamente dichos medios de disminución de la sustentación durante el paso de cada pala por un sector circular S delimitado entre dos hipotéticos radios situados, siguiendo el sentido de giro de las palas, a 10 y 170º del hipotético radio en el que una pala (13) alcanza la máxima altura.
Description
Aerogenerador anti-ruido.
La presente invención se refiere a un
aerogenerador con un rotor de palas con medios para reducir los
ruidos aerodinámicos producidos durante el giro del rotor por
efecto de la fuerza del viento.
Los aerogeneradores son una fuente importante de
ruido. Sus palas producen ruido aerodinámico por la interacción de
la capa límite con el borde de salida de la pala.
En la técnica anterior se ha propuesto reducir
dicho ruido dotando al borde de salida de la palas del rotor de un
elemento dentado.
La patente EP0652367 propone diferentes tipos de
bordes dentados para las palas del rotor.
La patente EP1314885 propone palas de rotor con
paneles con forma dentada en el borde de salida.
La patente EP1338793 propone palas con bordes
dentados variando la longitud de los dientes y la distancia entre
ellos a lo largo de la pala.
Estas soluciones tienen problemas de fiabilidad
que impiden que solo con ellas se pueda garantizar el cumplimiento
de las normativas que regulan los niveles máximos de ruido de los
aerogeneradores.
La técnica anterior también ha propuesto la
reducción del ruido aerodinámico de los aerogeneradores mediante la
utilización de métodos de control de la operación del aerogenerador
y, en particular, mediante el control de la velocidad del rotor. En
este sentido la publicación "Wind Turbine Noise", Wagner et
al., Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1996
expone la problemática planteada por el ruido generado por los
aerogeneradores y algunas propuestas para reducirlo.
El inconveniente de estas propuestas es que, al
menos en términos generales, la reducción del ruido implica una
reducción de la producción del aerogenerador.
La presente invención proporciona una solución
diferente para reducir el ruido producido por los
aerogeneradores.
En un primer aspecto, la presente invención
proporciona un aerogenerador que comprende un rotor de palas que
acciona un generador eléctrico y medios de control de dicho rotor,
teniendo las palas un perfil aerodinámico con un borde de ataque y
un borde de salida y medios que permiten disminuir su sustentación
en una longitud L, medida desde su punta, menor o igual al radio R
de la pala, permitiendo dichos medios de control activar
cíclicamente los medios de disminución de la sustentación de cada
pala durante su paso por un sector, circular S menor o igual de
160º hipotéticamente situado en el plano del rotor. Esos medios son
de utilidad para la reducción del ruido producido por el
aerogenerador.
En un segundo aspecto, la presente invención
proporciona un método de operación del aerogenerador en el que se
activan cíclicamente dichos medios de disminución de la sustentación
de cada pala durante su paso por un sector circular S menor o
igual al sector delimitado en el plano del rotor entre dos
hipotéticos radios situados, siguiendo el sentido de giro de las
palas, a 10 y 170º del hipotético radio en el que la pala alcanza
la máxima altura. Se consigue con ello reducir el ruido justamente
en la zona donde alcanza un mayor volumen.
El objetivo básico de la presente invención es
maximizar la producción manteniendo la emisión de ruido dentro de
los límites establecidos por las normas locales, autonómicas o
nacionales.
Otras características y ventajas de la presente
invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de
la misma en relación con las figuras que se acompañan.
En la Figura 1 se muestra una vista en
perspectiva de un aerogenerador según la presente invención.
El aerogenerador 11 según la invención comprende
un rotor con al menos una pala 13 de perfil aerodinámico con un
borde de ataque y un borde de salida que incorpora un sistema de
control de paso cíclico que permite una distribución acimutal de la
sustentación de cada pala 13 en todo su radio R o solo en una parte
de ella de longitud L cercana a la punta que puede llevarse a cabo
por diversos medios como veremos seguidamente.
Con un aerogenerador de esas características, se
puede limitar eficientemente la emisión de ruido ya que según las
medidas realizadas en el proyecto Sirocco el ruido provocado por un
aerogenerador 11 se genera básicamente en una zona 15 situada en el
sector circular S delimitado en el plano del rotor entre dos
hipotéticos radios situados, siguiendo el sentido de giro de las
palas, a 10º y 170º del hipotético radio en el que la pala alcanza
la máxima altura y por consiguiente puede implementarse un método
de operación del aerogenerador que limite la emisión de ruido
mediante la disminución de la sustentación de las palas únicamente
en esa región y particularmente en un sector S de 120º donde el
nivel de emisión de ruido es mayor.
Como puede observarse en la Figura 1, la zona 15
está situada en la parte final de la pala por lo que la disminución
de la sustentación puede limitarse a esa parte.
Aparentemente, la generación de ruido en dicha
zona 15 se produce a cualquier velocidad de giro del rotor por lo
que tales controles podrían utilizarse incluso cuando la
disminución de ruido requerida fuera tal que exigiese una bajada de
la velocidad del rotor, lo que permite un incremento de producción
respecto a los métodos de control de ruido conocidos en la
técnica.
Por su parte, la disposición en únicamente una
parte de la pala de los medios que permiten disminuir la
sustentación de la pala 13 también contribuye a minimizar las
pérdidas de producción derivadas de las necesidades de disminución
de la emisión de ruido ya que solo se modifican las características
de funcionamiento de una parte de la pala que en una realización
preferente se estima que es igual o menor a un tercio de su
longitud total.
El método de operación objeto de la presente
invención requiere pues que el aerogenerador tenga medios para
cambiar, en función del acimut, las características de
funcionamiento de los perfiles situados en la región de punta de
pala de manera que produzcan un nivel de ruido menor.
Preferiblemente esos medios deben poder regularse en función de la
magnitud del viento incidente.
Entre los medios que pueden utilizarse al
respecto en la parte de la pala de longitud L cabe citar los
siguientes:
- Medios que permiten disminuir el ángulo de
ataque en dicha parte de la pala. La reducción de ruido estimada
para máquinas G80 de GAMESA es del orden de 0.5 db por cada grado
de ángulo de ataque que se disminuya. Ese efecto se consigue porque
el espesor de capa límite es menor cuando el gradiente de presiones
es menor y una disminución de ángulo de ataque implica una
reducción del gradiente de presiones.
- Medios que permiten la modificación de la
cuerda efectiva tales como m elementos que pueden ser hinchados y
deshinchados a voluntad o superficies, y que entran y salen por el
borde de salida de la pala. El efecto de disminución de cuerda es
bastante menor que el de la disminución del ángulo de ataque ya que
el gradiente de presiones es el mismo pero se disminuye la longitud
sobre la que se desarrolla la capa límite dando como resultado un
espesor menor que el original.
- Medios que permiten la modificación de la
curvatura de los perfiles, tales como dispositivos
hipersustentadores clásicos (flaps) o alerones, ó elementos
flexibles incluidos en las palas que puedan ser modificados mediante
algún procedimiento mecánico, térmico, químico o eléctrico.
- Medios que permiten el soplado o succión de
capa límite, tales como ranuras o agujeros dispuestos en la
superficie de la pala, ó matrices de micro o nanoválvulas.
- Utilización de materiales electroreológicos
que cambian su forma mediante la aplicación de corriente
eléctrica.
El aerogenerador según la presente invención
podría ser utilizado adicionalmente para implementar métodos que
permitan compensar las cargas producidas en la máquina por efecto
de la no uniformidad de la corriente, ya sea esta generada por la
presencia de obstáculos (torre) o por características propias del
viento incidente.
En la realización que acabamos de describir
pueden introducirse aquellas modificaciones comprendidas dentro del
alcance definido por las reivindicaciones siguientes.
Claims (9)
1. Aerogenerador (11) que comprende un rotor de
palas que acciona un generador eléctrico y medios de control de
dicho rotor, teniendo las palas (13) un perfil aerodinámico con un
borde de ataque y un borde de salida, caracterizado
porque:
a) las palas (13) incluyen medios que permiten
disminuir su sustentación en una longitud L, medida desde su punta,
menor o igual al radio R de la pala;
b) dichos medios de control permiten activar
cíclicamente los medios de disminución de la sustentación de cada
pala (13) durante su paso por un sector circular S menor o igual de
160º hipotéticamente situado en el plano del rotor.
2. Aerogenerador (11) según la reivindicación 1,
caracterizado porque la longitud L es menor o igual de 1/3
del radio R de la pala (13).
3. Aerogenerador (11) según una de las
reivindicaciones 1 ó 2 caracterizado porque dichos medios de
disminución de la sustentación consisten en medios que permiten
disminuir el ángulo de ataque.
4. Aerogenerador (11) según una de las
reivindicaciones 1 ó 2 caracterizado porque dichos medios de
disminución de la sustentación consisten en medios que permiten
modificar la curvatura de los perfiles de las palas (13).
5. Aerogenerador (11) según una de las
reivindicaciones 1 ó 2 caracterizado porque dichos medios de
disminución de la sustentación consisten en medios que permiten una
succión o un soplado sobre la capa límite.
6. Aerogenerador (11) según una de las
reivindicaciones 1 ó 2 caracterizado porque dichos medios de
disminución de la sustentación consisten en medios que permiten
modificar la cuerda efectiva de las palas (13).
7. Método de operación de un aerogenerador (11)
según una cualquiera de las reivindicaciones 1-6 en
el que se activan cíclicamente dichos medios de disminución de la
sustentación de cada pala (13) durante su paso por un sector
circular S delimitado en el plano del rotor entre dos hipotéticos
radios situados, siguiendo el sentido de giro de las palas, a 10 y
170º del hipotético radio en el que una pala (13) alcanza la
máxima altura.
8. Método de operación de un aerogenerador según
la reivindicación 7 en el que el sector S es igual o menor de 120º
.
9. Método de operación de un aerogenerador según
una de las reivindicaciones 7 ú 8 en el que se controla la magnitud
de la disminución de la sustentación en función de la velocidad del
viento incidente.
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Non-Patent Citations (1)
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| OERLEMANS, Stefan y MENDEZ LÓPEZ, Beatriz. Acoustic Array Measurements on a Full Scale Wind Turbine. 11th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference (26th AIAA Aeroacoustics Conference). 23-25 Mayo 2005, Monterey, California. * |
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| CN110500233A (zh) * | 2018-05-18 | 2019-11-26 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 用于多个风力发电机组的噪声控制的方法和装置 |
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