ES2327233T3 - Instalacion de energia eolica. - Google Patents

Abstract

Instalación de energía eólica con un dispositivo de tratamiento de datos que controla la instalación de energía eólica, en el que están memorizadas las posiciones del sol o valores representativos al respecto con los que puede realizarse una desconexión de la instalación, caracterizada porque la instalación de energía eólica presenta al menos tres sensores de luz que están dispuestos a igual distancia alrededor de la instalación de energía eólica, y mediante los que se mide la respectiva intensidad de la luz y la sombra actual o determinada durante un tiempo consabido y porque los datos determinados por los sensores de luz se tratan por el dispositivo de tratamiento de datos y se realiza una desconexión de la instalación de energía eólica si al adoptar una posición predeterminada del sol la diferencia entre la luz y la sombra se encuentra por encima de un valor predeterminado.

Description

Instalación de energía eólica.

En la planificación y colocación de instalaciones de energía eólica, las alteraciones ópticas que se pueden esperar de la instalación de energía eólica sobre el entorno desempeñan un papel cada vez más importante en su autorización y aceptación. Por ejemplo, si una instalación de energía eólica está colocada cerca de una casa, en el caso de posiciones desfavorables del sol es así posible que la instalación de energía eólica o su rotor estén dispuestos entre el sol y la casa. Si la luz del sol no está influenciada por las nubes el rotor giratorio proyecta constantemente una sombra (cortada) sobre la finca. La proyección de la sombra generada por la instalación de energía eólica sobre el entorno adyacente se percibe frecuentemente como muy molesta por los vecinos. También cuando la instalación de energía eólica satisface los requerimientos legales, no obstante, no se garantiza siempre que se impida la proyección no deseada de la sombra.

Por el documento DE 199 28 048 se conoce una instalación de energía eólica en la que se realiza una desconexión de la instalación si se da una posición determinada del sol y por consiguiente una proyección determinada de la sombra.

Por el documento DE 199 29 970 A1 se conoce una regulación de la proyección de la sombra, en la que se registra la intensidad de luz para deducir de ello si puede aparecer en realidad una sombra.

Además, una intensidad de luz suficiente es sólo una de las premisas para que se forme una sombra. Otra premisa es, por ejemplo, un aire claro. Con estas condiciones de visibilidad la luz es difusa, de forma que a pesar de una elevada intensidad de luz sólo aparecen pequeñas sombras o no aparecen. Un control de una instalación de energía eólica orientado a la intensidad de luz puede conducir a una desconexión aunque no aparezca una sombra.

El objetivo de la presente invención se crear una instalación de energía eólica mediante la que se supere esta desventaja.

El objetivo se resuelve según la invención con una instalación de energía eólica según la reivindicación 1. Mejoras ventajosas se describen en las reivindicaciones dependientes.

La invención se basa en el conocimiento de que la proyección de la sombra puede producirse sólo, para una posición determinada del sol y condiciones de luminosidad o nubosidades, si se da una irradiación solar directa con elevada intensidad de luz. Pero puesto que la nubosidad no puede registrarse directamente, aunque puede conducir también a luz difusa, con la cual no aparece una sombra significativa, se emplea una diferencia registrable de forma sencilla en la luminosidad entre la luz y la sombra. Si la diferencia permanece por debajo de un valor predeterminado no aparece por ello una sombra perceptible claramente y por ello no es necesaria una desconexión de la instalación de energía eólica.

Por otro lado, también en el caso de una intensidad de luz comparablemente pequeña puede aparecer una sombra molesta. Ésta puede determinarse de nuevo de forma sencilla por el registro de la diferencia de luminosidad entre la luz y la sombra.

La posición del sol depende de forma conocida de la época del año y de la hora y puede determinarse mediante la medición o programas de cálculo para cada punto relevante de inmisión (esto es el punto [zona] en el que puede aparecer la proyección de la sombra). El fundamento para la desconexión por sombras de una instalación de energía eólica son los tiempos calculados en los que puede producirse una proyección de la sombra en los aledaños (en el punto de inmisión) debido a la posición del sol y la disposición geográfica de la instalación. Paralelamente a los tiempos predeterminados de las posiciones del sol se determina mediante sensores de luz la diferencia entre la luz y la sombra, y por consiguiente se comprueba la plausibilidad de una proyección de la sombra. Sólo si aparece una sombra durante los tiempos predeterminados de las posiciones del sol en los que es posible una proyección de la sombra en el punto de inmisión se realiza la desconexión de la instalación de energía eólica.

La desconexión por sombras puede manejarse en la instalación de energía eólica según la invención a través de un dispositivo indicador/de entrada (LC-Display). Para ello pueden leerse las regulaciones o valores de las intensidades actuales de luz y la diferencia de desconexión entre la luz y la sombra. Además, puede deducirse del display que estado posee la desconexión momentáneamente, es decir, si está conectada o desconectada o bien activa o inactiva. En un menú separado puede predeterminarse o cargarse la entrada de los tiempos de desconexión.

En el modo "desconexión por sombras" se muestran los parámetros primera intensidad actual de luz (con incidencia directa de luz) (valor en %), segunda intensidad actual de luz (en una zona sombreada) (valor en %), diferencia de desconexión (valor en %), desconexión por sombras (on/off) o desconexión por sombras (activa/inactiva). La diferencia de desconexión es en este caso un valor de la diferencia entre la primera intensidad de luz (irradiación directa de luz) y la segunda intensidad de luz (a la sombra), para la que debe desconectarse la instalación de energía eólica. Por ejemplo, si una instalación de energía eólica está muy cerca de un punto de inmisión, así también en el caso de cielo cubierto puede ser molesta la proyección de la sombra que aparece. Por ello en este caso (la instalación está muy cerca de un punto de inmisión afectado) la instalación debería recibir un valor menor para la diferencia de desconexión que para el caso en que el punto de inmisión está más alejado de la instalación de energía eólica. En el caso de las intensidades de luz un valor porcentual pequeño significa una intensidad de luz pequeña (por ejemplo, en el caso de cielo cubierto de nubes) y un elevado valor porcentual significa una fuerte intensidad de luz, por ejemplo, irradiación solar directa), lo que puede denotar que la irradiación solar no es molesta por una cortina de nubes o niebla. La desconexión por sombras (on/off) muestra si ésta está activa. Conexión por sombras (activa/inactiva) muestra si la instalación está desconectada momentáneamente debido a la proyección de la sombra.

Si para la diferencia se determina un valor por encima de la diferencia de desconexión y se produce al mismo tiempo una coincidencia en la ventana de tiempo introducida, que tiene en cuenta la irradiación solar o la posición del sol, la instalación de energía eólica se para automáticamente, siempre y cuando la desconexión por sombras esté conectada en "on". Mientras que la instalación está parada debido a la proyección de la sombra, en el menú principal del dispositivo indicador aparece un aviso correspondiente de estado.

El valor de la diferencia de desconexión puede cambiarse mediante las entradas correspondientes. Dado que la sombra de las palas del rotor se vuelve más débil con una distancia creciente al punto de inmisión y en algún momento pierde totalmente su significado, la proyección de la sombra con una distancia creciente repercute de forma desfavorable también sólo con una diferencia mayor. La diferencia de desconexión debe ajustarse según las circunstancias locales, puesto que la diferencia de desconexión depende también de las circunstancias geográficas del lugar.

Las condiciones de luz se miden constantemente también después de la parada de la instalación. La instalación de energía eólica se pone en marcha automáticamente de nuevo si la diferencia de desconexión queda por debajo durante una duración de más de 2 minutos, preferiblemente 10 minutos, o la sombra se ha desplazado (debido al cambio de la posición del sol o debido a la trayectoria del sol), hasta que no existen alteraciones por la proyección de la sombra en el punto de inmisión.

Los tiempos para la aparición de la proyección de la sombra se editan mediante un menú para la entrada. En este caso los valores se componen de una fecha de inicio y una fecha de final, así como un tiempo de inicio y un tiempo de parada. Los valores introducidos pueden cambiarse, ampliarse o borrarse en cualquier momento, lo que puede realizarse mediante una entrada manual o por la lectura de un programa correspondiente.

Los tiempos de la posición del sol se introducen en el formato de horario de invierno. Igualmente se tienen en cuenta los años bisiestos en la programación.

Los tiempos para la desconexión por sombras pueden estar siempre disponibles ahora o con posterioridad a través de televigilancia, de forma que puede realizarse una comprobación para el cumplimiento.

Una instalación de energía eólica para la realización del procedimiento precedente comprende un dispositivo de tratamiento de datos, en el que se memorizan las posiciones del sol o estos datos representados. Además, esta instalación de energía eólica comprende una pluralidad de sensores de luz, preferiblemente tres. Estos sensores están dispuestos a igual distancia alrededor de la instalación.

Con tres sensores se produce por consiguiente una distancia de respectivamente 120º entre los sensores si éstos están dispuestos en un círculo imaginario alrededor de la instalación de energía eólica. Al emplear tres sensores uno está expuesto siempre a la incidencia directa de luz y al menos otro a una zona sombreada. Por ello así siempre puede determinarse la diferencia de la intensidad de luz.

La invención se explica detalladamente a continuación mediante un ejemplo de realización.

Fig. 1 muestra una vista lateral de una instalación de energía eólica según la invención;

Fig. 2 muestra una vista en planta simplificada sobre una sección transversal a través de la torre por encima de los sensores de luz;

Fig. 3 muestra en la vista lateral la proyección de la sombra en dos posiciones diferentes del sol; y

Fig. 4 muestra en la vista desde arriba la proyección de la sombra en igualmente dos posiciones diferentes del sol.

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La figura 1 muestra una instalación de energía eólica 1 simplificada en una vista lateral.

Esta instalación de energía eólica 1 comprende una torre 10, en cuya cabeza está dispuesta una góndola 12 con palas de rotor 14. A una altura predeterminada en la torre 10 están dispuestos sensores 16 que registran la intensidad de luz. Mediante la disposición de los sensores 16 a una altura predeterminada se evita ampliamente un deterioro o manipulación intencionados de éstos.

En este caso la altura puede elegirse de forma que los sensores 16 pueden alcanzarse con un coste asequible para, por ejemplo, poder limpiarlos o también cambiarlos. Naturalmente puede estar previsto también un calentamiento de estos sensores 16 para impedir o eliminar la formación de hielo.

Alternativamente al montaje de los sensores 16 en la torre 10 de la instalación de energía eólica 1, los sensores 16 pueden estar instalados naturalmente también en postes separados (no representado) u otros dispositivos apropiados.

En la figura 2 está representada de forma simplificada una sección transversal a través de la torre 10 de la instalación de energía eólica 1 por encima de los sensores 16. En esta figura puede reconocerse que aquí están instalados preferiblemente tres sensores 16 a igual distancia en el contorno exterior de la torre 10. La distancia entre los sensores es por ello de 120º.

Debido a la sección transversal redonda de la torre 10 siempre estará expuesta una mitad de la superficie periférica de la torre 10, es decir, una zona de 180º, al la incidencia directa de luz. Correspondientemente la otra mitad de la superficie periférica (de nuevo 180º) estará a la sombra. Mediante el empleo de al menos tres sensores al menos uno se expone por ello de forma segura a una incidencia directa de luz y al menos uno se encuentra en la sombra.

Por consiguiente en cualquier momento puede registrarse la intensidad de luz con irradiación directa de luz y la intensidad de luz en la sombra y por ello puede determinarse la diferencia. Esta diferencia puede determinarse por el control de la instalación y luego puede emplearse para el control según la invención de la instalación de energía eólica.

En la fig. 3 se muestra una instalación de energía eólica, por ejemplo, del tipo E-40 de la empresa Enercon, que está a una distancia E determinada de una casa 2. Esta casa 2 puede designarse como punto de inmisión A.

Cuando el sol nace por las mañanas o también durante el día en el tiempo de invierno, el sol sube solo - siempre visto desde el punto de inmisión A - a una pequeña altura, de forma que en la posición del sol I se produce un ángulo de incidencia \betaI.

Si el sol sube más arriba - posición del sol II - se produce otro ángulo de incidencia \alphaII de los rayos del sol. Estos ángulos de incidencia \betaI y \betaII (pueden concebirse cada vez otros ángulos de incidencia) de los rayos del sol determinan también cuando puede producirse en realidad una proyección directa de la sombra en el punto de inmisión A.

La escena representada en la fig. 3 está mostrada en la fig. 4 otra vez desde otra perspectiva. Si el sol (observado de nuevo desde el punto de inmisión) está en el sudeste, los rayos del sol alcanzan con un ángulo \betaI - referido al eje este-oeste - la instalación de energía eólica.

Tan pronto como el sol se ha desplazado más en dirección sur los rayos del sol inciden con otro ángulo \betaII sobre la instalación de energía eólica 1.

Sólo si la posición del sol, que es una función del lugar geográfico sobre la tierra así como del ángulo de incidencia \alpha y \beta, ocasiona que la sombra de la instalación de energía eólica alcance el punto de inmisión A, se desconecta la instalación de energía eólica, cuando la diferencia entre la luz y la sombra se encuentra por encima de un valor predeterminado, es decir, la diferencia de desconexión. La diferencia de desconexión no depende sólo de la incidencia de luz, sino también de la distancia al punto de inmisión. Si una instalación de energía eólica está muy cerca del punto de inmisión afectado, así también puede ser molesta la proyección de la sombra que aparece con un cielo ligeramente cubierto. En un caso semejante la instalación de energía eólica debería recibir por ello un valor menor para la diferencia de desconexión que para el caso en que el punto de inmisión está más alejado de la instalación de energía
eólica.

Si la diferencia se encuentra por debajo de la diferencia de desconexión, la instalación de energía eólica no se desconecta - independientemente de la posición del sol - y además puede generar energía eléctrica. Un caso semejante se da en particular con fuerte nubosidad.

Cuanto más lejos está dispuesta una instalación de energía eólica del punto de inmisión entonces más breves son los periodos en los que puede ajustarse en realidad una proyección de la sombra en el punto de inmisión.

La diferencia puede medirse directamente en el punto de inmisión A o en la instalación de energía eólica. Dado que el punto de inmisión y la instalación de energía eólica están relativamente cerca uno de otro, los valores de intensidad de luz medidos en la instalación de energía eólica también son válidos para el punto de inmisión A.

La diferencia misma puede medirse, por ejemplo, con una pluralidad de sensores cuyos valores se tratan por un dispositivo de tratamiento de datos que está asignado a la instalación de energía eólica. En este dispositivo de tratamiento de datos están programadas también las posiciones del sol en las que puede aparecer una proyección de la sombra en el punto de inmisión. Puede verse fácilmente que estas posiciones del sol de proyección de la sombra son diferentes para cada instalación de energía eólica y por ello el dispositivo de tratamiento de datos tiene memorizada para cada instalación de energía eólica otra posición del sol, en la que puede aparecer la proyección de la sombra.

Evidentemente también es posible que en un parque eólico, que está dispuesto cerca de un punto de inmisión donde debe evitarse la proyección de sombras, esto pueda controlarse mediante un dispositivo central de tratamiento de datos, que desconecta respectivamente una instalación de energía eólica individual de un parque eólico si se da mediante éste una proyección de la sombra en el punto de inmisión.

Si aparece una proyección de la sombra, no se desconecta así inmediatamente, sino que sólo luego cuando la proyección de la sombra se da durante un tiempo consabido, por ejemplo, de 5 a 10 minutos.

Si la proyección de la sombra no se da, por ejemplo, porque entre el sol y la instalación de energía eólica se disponen nubes, puede preverse también conectar de nuevo de forma no inmediata la instalación de energía eólica, sino esperar durante un tiempo consabido, por ejemplo, de 5 a 10 minutos, y sólo luego proceder a una conexión y proporcionar una instalación de energía eólica que se pone en marcha de nuevo, si durante este tiempo la diferencia se encuentra por debajo de la diferencia de desconexión.

También es posible programar, junto a las posiciones del sol de desconexión ya programadas, otras posiciones del sol para la instalación de energía eólica cuando sea necesario.

Claims (6)

1. Instalación de energía eólica con un dispositivo de tratamiento de datos que controla la instalación de energía eólica, en el que están memorizadas las posiciones del sol o valores representativos al respecto con los que puede realizarse una desconexión de la instalación, caracterizada porque la instalación de energía eólica presenta al menos tres sensores de luz que están dispuestos a igual distancia alrededor de la instalación de energía eólica, y mediante los que se mide la respectiva intensidad de la luz y la sombra actual o determinada durante un tiempo consabido y porque los datos determinados por los sensores de luz se tratan por el dispositivo de tratamiento de datos y se realiza una desconexión de la instalación de energía eólica si al adoptar una posición predeterminada del sol la diferencia entre la luz y la sombra se encuentra por encima de un valor predeterminado.

2. Instalación de energía eólica según la reivindicación 1, caracterizada porque la instalación de energía eólica se desconecta al menos temporalmente para una posición predeterminada del sol.

3. Instalación de energía eólica según la reivindicación 2, caracterizada porque las posiciones predeterminadas del sol, para las que puede activarse una desconexión de la instalación, están memorizadas en la instalación de energía eólica o en un dispositivo de tratamiento de datos y/o de control asignado a ella.

4. Instalación de energía eólica según la reivindicación 1, caracterizada porque la instalación dispone de un dispositivo indicador mediante el que puede mostrarse el estado de desconexión por sombras.

5. Instalación de energía eólica según la reivindicación 4, caracterizada porque más allá de las posiciones del sol memorizadas pueden memorizarse nuevas posiciones del sol para otros puntos de inmisión, lo que se realiza mediante una programación correspondiente.

6. Parque eólico con una pluralidad de instalaciones de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes.