ES2602138T3 - Métodos de control de ruido de turbina eólica mejorados - Google Patents

Métodos de control de ruido de turbina eólica mejorados Download PDF

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Abstract

Método para hacer funcionar una turbina eólica (1) que comprende al menos una superficie de control de borde de salida en al menos una pala de rotor (5), comprendiendo hacer funcionar la turbina eólica en un primer modo, en el que un ángulo de ataque de pala de rotor (A) y una desviación de superficie de control de borde de salida (10) se establecen según uno o more parámetros de control de turbina eólica, y caracterizado por hacer funcionar de manera selectiva la turbina eólica en un segundo modo de ruido reducido, en el que para un conjunto de parámetros de control de turbina eólica dado, la desviación de superficie de control de borde de salida (10) se aumenta hacia el lado de presión y el ángulo de ataque de pala de rotor se disminuye con respecto al primer modo.

Description

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DESCRIPCION
Metodos de control de ruido de turbina eolica mejorados Campo de la invencion
Esta invencion se refiere en general a turbinas eolicas, y espedficamente al control de ruido emitido por turbinas eolicas.
Antecedentes de la invencion
La figura 1 ilustra una turbina eolica 1 convencional. La turbina eolica 1 comprende una torre de turbina eolica 2 en la que esta montada una gondola 3. Un rotor 4 que comprende al menos una pala 5 esta montado en un buje 6. El buje 6 esta conectado a la gondola 3 a traves de un arbol de baja velocidad (no mostrado) que se extiende desde la parte delantera de la gondola. La turbina eolica ilustrada en la figura 1 puede ser un modelo pequeno destinado a uso domestico o utilitarios ligeros, o puede ser un modelo grande, tal como aquellos que pueden generar varios MW de potencia y son adecuados para su uso en generacion de electricidad a gran escala por ejemplo en un parque eolico. En el ultimo caso, el diametro del rotor puede ser tan grande como 150 metros o mas.
La mayona de las turbinas eolicas modernas se controlan y se regulan de manera continua durante el funcionamiento con el objetivo de garantizar rendimiento optimo en todas las condiciones de funcionamiento, tales como perfiles o velocidades del viento diferentes o sometidas a demandas diferentes de la red electrica. La turbina eolica tambien puede regularse para tener en cuenta variaciones locales rapidas en la velocidad del viento, provocadas por rafagas de viento. Ademas, como las cargas sobre cada una de la palas vanan debido al paso de la torre o a la variacion de la velocidad del viento real con la distancia al suelo (el perfil del viento), la capacidad para regular cada una de las palas de rotor de manera individual es ventajosa ya que permite que las cargas de viento se equilibren y reduce las cargas de inclinacion y guinada sobre el rotor.
Existen diferentes maneras de cambiar la forma y la posicion, incluyendo control de regulacion de paso y control de alabeo. El control de regulacion de paso implica hacer girar la pala 5 alrededor de su eje longitudinal en la union con el buje 6. El control de alabeo se realiza cambiando la superficie aerodinamica de parte de o la totalidad de la longitud de la pala, aumentando o disminuyendo asf la sustentacion y arrastre de la pala de manera correspondiente.
Las turbinas eolicas pueden emitir ruido, las fuentes de ruido aerodinamicas incluyendo ruido de flujo separado/de perdida, ruido de borde de salida (roma y de otras formas), ruido de emision de vortices de capa lfmite laminar, ruido de punta, ruido de imperfecciones de superficie (tal como sensores, danos, adhesiones indeseadas), ruido de giro de pala, ruido de sustentacion/carga de superficie de control, ruido de la interaccion entre las palas y el vortice en la estela (ruido de carga inestable), ruido de la interaccion de la palas con turbulencias atmosfericas (ruido de flujo de entrada turbulento), y ruido de la pala que pasa la torre de turbina eolica. Las turbinas eolicas tambien producen ruido mecanico, por ejemplo de la caja de engranajes.
La produccion de ruido aerodinamico depende altamente de la velocidad relativa del viento y las palas de turbina eolica. Una velocidad relativa mas rapida da como resultado una mayor produccion de ruido. Por este motivo, reducir simplemente la velocidad de la pala mediante la restriccion o reduccion de las RPM (o par del generador) de la turbina eolica es actualmente un metodo preferido de control de ruido. Esto es en general un metodo eficaz, pero da como resultado una potencia de salida reducida. De manera similar, el paso de pala puede reducirse para reducir la carga de la pala, reduciendo de nuevo la produccion de ruido pero reduciendo tambien potencia de salida.
El documento US 2010/158687A1 da a conocer la modificacion de la longitud de una pala de rotor para reducir ruido o para optimizar beneficios o ambos. Los controles pueden basarse en datos de diversos tipos de sensores incluyendo acelerometros, fonometros, galgas extensometricas y similares.
El documento EP 2 000 665 A2 da a conocer una turbina eolica antiruido que comprende un rotor de pala que activa un generador electrico y mecanismos de control para dicho rotor en el que la palas incluyen mecanismos que permiten la reduccion de su sustentacion sobre una longitud, medida desde la punta, inferior o igual a su radio R y dichos mecanismos de control permiten que se activen dichos mecanismos de reduccion de sustentacion de manera dclica durante el paso de cada pala a traves de un sector circular S inferior o igual a 160 grados.
Dado que es deseable extraer tanta energfa del viento como sea posible, hacer funcionar una turbina eolica a menos de maxima potencia de salida posible debido a problemas de ruido es altamente indeseable. La invencion pretende abordar esta desventaja.
Sumario de la invencion
Segun un primer aspecto de la invencion se proporciona un metodo para hacer funcionar una turbina eolica que comprende al menos una superficie de control de borde de salida en al menos una pala de rotor, que comprende hacer funcionar la turbina eolica en un primer modo, en el que un angulo de ataque de pala de rotor y una desviacion
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de superficie de control de borde de salida se establecen segun uno o mas parametros de control de turbina eolica, y hacer funcionar de manera selectiva la turbina eolica en un segundo modo de ruido reducido, en el que para un conjunto de parametros de control de turbina eolica dado, la desviacion de superficie de control de borde de salida se aumenta hacia el lado de presion y el angulo de ataque de pala de rotor se disminuye con respecto al primer modo. Esto puede proporcionar un metodo de reduccion del impacto del ruido de una turbina eolica a la vez que se maximiza su potencia de salida.
Preferiblemente, al menos una de las superficies de control de borde de salida esta situada en una mitad exterior de la pala.
Preferiblemente, los parametros de control de turbina eolica comprenden velocidad del viento, angulo azimutal de pala, y/o momento del dfa.
Preferiblemente, una potencia de salida de la turbina eolica es la misma en el primer modo y el segundo modo. Esto es una realizacion preferida en la que no hay perdida de potencia de salida debido a funcionar en un modo de ruido limitado.
Preferiblemente, la una o mas superficies de control de borde de salida comprenden uno o mas aletas de borde de salida y/o aletas Gurney. Realizaciones preferidas usan aletas de borde de salida o aletas Gurney ya que pueden variar significativamente las propiedades aerodinamicas de la pala de turbina eolica.
Preferiblemente, el metodo se lleva a cabo por un controlador de turbina eolica.
Preferiblemente, el controlador de turbina actua para reducir un nivel de ruido dentro de un intervalo de decibelios espedfico o a una frecuencia espedfica. Preferiblemente, el controlador de turbina actua para reducir la ponderacion A de ruido emitido por una turbina eolica. Estos enfoques reducen el impacto medioambiental de la turbina eolica. Dado que algunas frecuencias son mas disruptivas para el medio ambiente que otras, puede ser deseable reducir la potencia de salida de ruido dentro de un intervalo espedfico o a una frecuencia espedfica.
Preferiblemente, el controlador de turbina realiza el metodo de forma periodica regular, o de forma dclica. Este metodo permite que la potencia de salida de ruido se controle para una variedad de variables que afectan al ruido, tal como velocidad del viento, tiempo, o turbulencia.
Preferiblemente, el controlador de turbina realiza el metodo de forma dclica. Este metodo permite que la potencia de salida de ruido se controle para variables tales como cizalladura del viento y variacion del viento debido a una torre de turbina eolica.
Preferiblemente, el metodo comprende calcular un valor teorico de una potencia de salida de ruido para determinar si, y como, modificar uno o mas parametros de funcionamiento de turbina eolica. Esto proporciona informacion sobre en que basar cambios en condiciones de funcionamiento, y puede ser mas sencillo y facil que medir la potencia de salida de ruido.
Preferiblemente, se usa un sensor de ruido para determinar si, y como, modificar uno o mas parametros de funcionamiento de turbina eolica. Esto puede ser preferible a usar un calculo teorico de una potencia de salida de ruido dado que proporciona los niveles reales de ruido.
Un tercer aspecto de la invencion comprende un controlador para una turbina eolica configurado para llevar a cabo las etapas de uno o mas de los metodos mencionados anteriormente. Un cuarto aspecto de la invencion comprende una turbina eolica controlada por el controlador.
Debe observarse que lo que aqrn se denomina controlador puede realizarse como una unica unidad, o una pluralidad de unidades que pueden disponerse en ubicaciones diferentes en la turbina eolica, y adaptarse para compartir informacion entre sf. Por ejemplo, puede haber un controlador de aleta de borde de salida local o un controlador independiente para atenuacion de carga rapida.
Breve descripcion de los dibujos
Se describira ahora una realizacion de la invencion, unicamente a modo de ejemplo, y con referencia a los dibujos adjuntos en los que:
la figura 1 (mencionada anteriormente) ilustra una turbina eolica conocida;
la figura 2 ilustra una vista en seccion transversal en el sentido de la cuerda a traves de una pala de turbina eolica;
la figura 3 ilustra una vista en seccion transversal en el sentido de la cuerda a traves de una pala de turbina eolica con un aleta en una posicion diferente.
La figura 4 es un grafico que muestra la distribucion de nivel de ruido en diferentes angulos de aleta; y
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La figura 5 ilustra la distribucion de carga a lo largo de la longitud de la envergadura de una pala de turbina eolica. Descripcion detallada de las realizaciones preferidas
Una realizacion de la invencion se refiere a una turbina eolica que tiene un rotor con una o mas palas, en la que una o mas de la palas incluye al menos una superficie de control.
El termino superficie de control se refiere a una superficie movil de la pala de turbina eolica para modificar el perfil aerodinamico de la pala de turbina eolica. Los ejemplos de superficies de control incluyen alerones, aletas de borde de ataque o de salida, aletas auxiliares de borde de ataque, aletas Krueger, aletas Gurney (aletas wickerbill), aletas de induccion de perdida, generadores de vortice para controlar la separacion de capa lfmite, elementos elasticos adaptativos incorporados en la superficie de pala, medios para cambiar la rugosidad de la superficie, orificios o aberturas ajustables, o lenguetas moviles. Una pala puede tener una o mas superficies de control de este tipo, y cada superficie de control se extendera normalmente solo a lo largo de parte de la longitud de la envergadura de una pala.
La figura 2 muestra una pala de rotor de turbina eolica 5 en un primer modo de funcionamiento. La ala 5 describe un angulo de ataque A a la direccion del viento. La aleta de borde de salida 10 se une a la pala 5 y describe una desviacion B en relacion con la lmea de cuerda de perfil alar. La desviacion B puede ser 0, o alternativamente la desviacion B puede diferir del angulo de ataque A, por ejemplo para alterar la carga aerodinamica en parte de la pala.
La figura 3 muestra una pala de turbina eolica 5 con una aleta de borde de salida 10 unida. La pala 5 esta ahora en un segundo modo de funcionamiento. En comparacion con la figura 2, el angulo de ataque A se reduce, y la desviacion B se aumenta. Esto mejora los espectros de ruido de la turbina eolica, y puede reducir adicionalmente la cantidad global de ruido emitido por la turbina eolica. Pueden usarse diversas combinaciones de angulo de ataque A y desviacion B para lograr las fuerzas y momentos aerodinamicos deseados.
El angulo de ataque A normalmente vana entre -35 y 45 grados, o mas preferiblemente entre -15 y 25 grados, o lo mas preferiblemente entre 2 y 12 grados. La desviacion B puede variar entre -90 y 90 grados, o mas preferiblemente entre -30 y 45 grados, o lo mas preferiblemente entre -20 y 20 grados. En una realizacion en la que la desviacion B solo se vana hacia el lado de presion de la pala, la desviacion B puede variar entre 0 y 90 grados, o preferiblemente entre 0 y 45 grados, o lo mas preferiblemente entre 0 y 20 grados.
Mientras superficies de control pueden colocarse en cualquier lugar a lo largo de la longitud de la pala, tendran una mayor influencia cuando se colocan proximas a la punta de la pala. En esta zona, la velocidad de giro es superior, y las superficies de control por tanto tienen mas influencia. La invencion puede implementarse usando una unica superficie de control, pero el uso de una pluralidad de superficies de control permite mayor flexibilidad para variar carga, ruido y potencia de salida. Actualmente, se considera preferible disponer la superficie o superficies de control en la mitad mas exterior de la pala, pero cuando se implantan un numero de superficies de control al menos una de estas puede estar en la mitad mas interior de la pala.
Una realizacion preferida de esta invencion usa una o mas aletas de borde de salida o aletas Gurney. Esto se debe a que las propiedades aerodinamicas de la pala deben alterarse considerablemente para modificar significativamente la emision de ruido (potencia de salida de ruido).
La figura 4 muestra los espectros de ruido de perfil alar. El espectro de ruido o espectro de emision de ruido es normalmente la potencia de salida de ruido global a lo largo del intervalo de frecuencia audible completo, aunque puede definirse solo como parte del espectro audible o extenderse mas alla del espectro audible. Intervalos tfpicos son de10 a 20.000 Hz, 20 a 15.000 Hz, 50 a 10.000 Hz y 100 a 5.000 Hz. En algunas realizaciones, el espectro de emision puede medirse sobre uno o mas intervalos espedficos, tales como 1.000 a 4.000 Hz, para cumplir normas locales.
La variacion en el espectro de emision de ruido cuando se cambia la desviacion de aleta puede verse en la figura 4. El eje de ordenadas es el SPL, o nivel de presion de sonido, en decibelios. El eje de abscisas es logantmico y muestra la frecuencia en hercios. Pueden verse claramente cuatro curvas en el grafico, mostrando cada una una desviacion de aleta diferente (similar a la desviacion B en las figuras 2 y 3). A una desviacion de aleta de 0 grado, el espectro de ruido se muestra mediante una lmea de rombos. A una desviacion de aleta de 10 grados, el espectro de ruido se muestra mediante una lmea de cuadrados. Las otras lmeas muestran otras desviaciones de aleta.
Cuando la aleta esta a un angulo de 0 grados, puede verse un pico a aproximadamente 1 a 2 kHz. Cuando la aleta esta a un angulo de 10 grados, este pico tiene un nivel inferior y se ha movido a una frecuencia inferior, y se aumenta significativamente la produccion de ruido en la region de 10 a 200 Hz en comparacion con los niveles para mediciones de desviacion de aleta inferiores.
El rango de audicion humano puede extenderse de desde aproximadamente 20 Hz hasta 20 kHz. Sin embargo, la sensibilidad es inferior en los extremos de este rango. El pico de sensibilidad humana esta en el intervalo de 1-4 kHz, de modo que el chillido agudo producido por el pico en la figura 4 a aproximadamente 1-2 kHz es mas probable
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que sea mucho mas molesto que ronroneos graves producidos en el intervalo de 10-100 Hz. Por tanto, incluso cuando la produccion de sonido global no se reduce, reducir las frecuencias de emision dominantes o cambiar las frecuencias de emision dominantes a una frecuencia menos incomoda de este modo es un resultado deseable.
Algunas mediciones y regulaciones de ruido usan una integracion de nivel de ruido para diferentes frecuencias, con diferentes ponderaciones para diferentes frecuencias. Un esquema de ponderacion es el esquema de "ponderacion A", que intenta imitar la sensibilidad de la audicion humana. Bajo tal esquema, reducir un pico o protuberancia en los espectros, tal como el pico alrededor de 1-2 kHz en la figura 4, solo da resultado si el ruido en las frecuencias alrededor del pico no se eleva demasiado. Puede merecer la pena cambiar el ruido de una banda de frecuencia de "alta sensibilidad" a frecuencias en las que la sensibilidad, y por tanto la ponderacion, es inferior.
Una reduccion en la potencia de salida tal como se describe anteriormente puede ser menor que la reduccion que resulta de metodos de reduccion o control de ruido conocidos. En una realizacion preferida, la potencia de salida puede mejorar en al menos el 2%.
Las estrategias de control de turbina eolica puede incluir varias estrategias de control de ruido diferentes, y disminuir el paso de pala y aumentar la desviacion de la aleta tal como se muestra en la figura 3 es solo un posible metodo de control. Existen varias maneras en las que los diversos mecanismos de control de turbina eolica pueden usarse para mejorar la produccion de energfa y control de la potencia de salida de ruido. Todos de los siguientes metodos proporcionan una estrategia de control mediante la cual puede mejorarse la potencia de salida a un volumen de ruido o nivel de molestia de ruido dado.
Las RPM de la turbina eolica puede reducirse, y la desviacion de uno o mas aletas puede aumentarse. En cuanto a la potencia de salida, el aumento en el alabeo puede anular parcial o completamente la disminucion en las RPM de la turbina eolica, por tanto mantener parcial o completamente la misma produccion de energfa. En esta realizacion, el propio paso de la pala puede mantenerse inalterado. Como con los otros metodos de control de ruido dados a conocer en el presente documento, esto reduce significativamente, o elimina totalmente, la necesidad de reducir la potencia de salida de la turbina eolica para reducir la emision de ruido.
La figura 5 muestra la distribucion de carga a lo largo de la longitud de una pala de turbina eolica. El eje de ordenadas indica carga, y el eje de abscisas muestra la distancia desde el buje. La figura 5A muestra una distribucion tfpica de la carga en un modo de funcionamiento normal, en el que la carga se concentra en gran medida hacia la punta de la pala. La figura 5B muestra la distribucion de carga en un modo de control de ruido, en el que la distribucion de carga se altera de modo que la carga en las partes mas exteriores de la pala proximas a la punta se reduce en comparacion con la carga en el modo de funcionamiento normal.
La figura 6 ilustra una pala de turbina eolica 5 en una realizacion de la invencion. Se proporciona una pluralidad de aletas 10 en el borde de salida de la pala 5, preferiblemente en la mitad exterior de la pala; es decir, la parte de la pala situada mas cerca de la punta de pala 12 que de la rafz de pala 14. La alteracion de la distribucion de carga puede realizarse mediante la manipulacion de estas aletas 10. Las aletas pueden moverse de manera individual o conjunta. Por ejemplo, estas aletas pueden ser de aproximadamente 1 metro de largo en la direccion de la envergadura.
En funcionamiento normal, la carga de pala tendra un pico normalmente a aproximadamente el 85% (quiza del 80% al 90%) de la distancia desde el buje hasta la punta. Cambiar la distribucion de carga para mejorar la potencia de salida de ruido tal como se ha descrito anteriormente movera normalmente la posicion de carga de pico mas cerca del buje, por ejemplo, a un punto a aproximadamente el 70% (quiza del 60% al 85%) de la distancia desde el buje hasta la punta de pala. La modificacion de carga real variara enormemente dependiendo de la estructura ffsica de la pala, y algunas palas tendran una distribucion de carga muy diferente a la mostrada en la figura 5. No obstante, la amplia idea de redistribucion de carga mediante manipulacion de aletas funcionara en la mayona de los tipos de pala de turbina eolica.
Como la velocidad relativa de la parte exterior de la pala con respecto al viento es mayor lejos del buje, la mayona del ruido se produce por las regiones exteriores de la pala, aumentando normalmente la emision de ruido por unidad de carga por unidad de longitud a medida que la distancia desde el buje aumenta. La reduccion de la carga en las partes exteriores de la pala tal como se muestra en la figura 5 puede tener un efecto ventajoso en la emision de ruido. En otras palabras, mover el punto de carga promedio cerca del buje es ventajoso en cuanto a la modificacion del ruido emitido. En particular, un cambio en la distribucion de carga radial por medio de aletas de borde de salida afecta la fuerza de vortice de punta y por consiguiente modifica el ruido de vortice.
La reduccion de la carga en la punta de pala puede lograrse mediante la manipulacion de aletas; o bien reduciendo la desviacion de aletas cerca de la punta de pala, o bien aumentando la desviacion de aletas cerca del buje, o mediante una mezcla de ambos. En algunas realizaciones, alterar el paso de la pala tambien podna ayudar a alterar la distribucion de carga de pala.
Las aletas cerca del buje se denominan comunmente aletas internas, y aletas cerca de la punta de pala se denominan comunmente aletas externas. En una realizacion preferida, la desviacion de una o mas aletas internas se aumenta y la desviacion de una o mas aletas externas se disminuye. En otra realizacion preferida, las aletas internas
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son mas ngidas que las aletas externas. Realizar las aletas externas mas flexibles amortigua el ruido de borde de salida de la punta. Tambien puede proporcionarse asistencia adicional para amortiguar el ruido de borde de salida mediante diferentes geometnas de aleta externa, o el uso de agujeros o cepillos como parte de la aleta.
Aumentar la sustentacion en una seccion de la pala moviendo una aleta hacia el lado de presion aumenta la proporcion de la carga tomada por esa seccion de la pala. Si la aleta esta mas cerca del buje que el punto de carga promedio de la pala (es decir el punto en el que una lmea vertical en la figura 5A bisecana la curva, dejando dos areas bajo la curva igualmente dimensionados), entonces el punto de carga promedio de la pala se movena hacia el buje. Esto tambien aumentana la sustentacion global de la pala.
Alternativa o adicionalmente, una aleta mas lejos del buje que el punto de carga promedio de la pala puede moverse hacia el lado de succion. Esto tambien movena el punto de carga promedio de la pala hada el buje y reducina la sustentacion global de la pala. Si una aleta se moviera hacia el lado de succion (lejos del lado de presion) de este modo, y otra aleta se moviera hacia el lado de presion tal como se ha descrito en el parrafo anterior, entonces cualquier cambio en la sustentacion global de la pala podna reducirse o eliminarse totalmente.
Una pala de turbina eolica tiene normalmente una forma sustancialmente fija para la mayona de su longitud (en este contexto, la naturaleza fija de la pala no incluye ningun aleta unida a la pala). Dado que la velocidad debido al giro aumenta a lo largo la envergadura de las palas rotatorias, la forma de la palas se tuerce normalmente para tener el angulo de ataque local deseado a lo largo de la longitud de la pala.
La modificacion de la distribucion de carga radial tal como se ilustra en la figura 5 puede llevarse un paso mas alla, y las aletas pueden activarse de tal manera que se modifica la torsion geometrica eficaz de la pala. La turbina usara entonces preferiblemente un conjunto diferente de parametros de funcionamiento de modo que la turbina funciona de manera optima con respecto a ruido, produccion de energfa y cargas con la nueva combinacion de desviaciones de aleta.
Es beneficioso determinar los niveles de ruido producidos por las turbinas eolicas para ayudar a determinar la mejor reaccion de control. Sin embargo, es diffcil medir el ruido directamente a partir de una fuente de ruido espedfica con cualquier grado de precision, y por tanto se considera que en funcionamiento normal, el uso de modelos teoricos para proporcionar una estimacion de la potencia de salida de ruido de turbina eolica es tan preciso como el uso de sensores externos. Pueden usarse diversos factores para ayudar a estimar la potencia de salida de ruido, incluyendo las RPM de turbina eolica, pasos de pala, desviaciones de aleta, y velocidades del viento. No obstante, puede ser ventajoso en algunos casos medir ruido en lugar de estimarlo, y en una realizacion preferida de la invencion, un controlador de turbina eolica usa una senal de uno o mas sensores de ruido para determinar si y como deben modificarse las RPM de turbina eolica, pasos de pala, y/o desviaciones de aleta. Puede proporcionarse un conjunto de valores predeterminados para las RPM de turbina eolica, paso de pala y desviacion de aleta, detallando como debe implementarse la turbina eolica en respuesta a factores tales como velocidad del viento, momento del dfa, direccion del viento u otros parametros medioambientales tales como temperatura o humedad.
Tal como se ha mencionado previamente, las turbinas eolicas generan un gran numero de fuentes de ruido aerodinamicas diferentes. Las diversas fuentes de ruido diferentes pueden abordarse mediante una variedad de estrategias de control diferentes, que pueden usarse solas o en combinacion.
Normalmente, la duracion mas larga entre una reevaluacion de control (acoplada con cualquier ajuste posterior) y la siguiente sena de una hora o un dfa. Esto puede implicar simplemente cambiar a una configuracion de ruido inferior durante la noche para reducir la potencia de salida de ruido cuando la gente normalmente duerme. Ajustes de condiciones meteorologicas pueden tambien realizarse por hora o por dfa. Una respuesta de condicion meteorologica tfpica sena cambiar a una configuracion de ruido inferior cuando la velocidad del viento es alta, dado que la potencia de salida de ruido de las turbinas eolicas es superior con vientos mas fuertes. Una configuracion de ruido inferior podna usarse tambien en condiciones turbulentas, cuando la potencia de salida de ruido podna ser mas grande que la normal.
Las respuestas de control a turbulencias se realizan de manera util de manera mas frecuente que por hora o por dfa. Es comun implementar configuraciones de turbina eolica tales como la modificacion de paso en promedios de 10 minutos, y esta escala de tiempo tambien puede ser apropiada para realizar modificaciones en respuesta a niveles de turbulencia. Las modificaciones en respuesta a cambios meteorologicos variables tambien pueden realizarse usando promedios de 10 minutos.
Ademas, existen varias aplicaciones posibles para el control de nivel rotatorio (dclico). La barrera de viento proporcionada por la torre tiende a dar como resultado condiciones de viento diferentes a medida que cada pala pasa la torre en cada giro. El cambio en condiciones da como resultado comunmente un ruido “swach” cada vez que la pala pasa la torre. Es a menudo ventajoso modificar el perfil de las palas a medida que pasan la torre para minimizar el impacto provocado por el cambio en condiciones, reduciendo o modificando por tanto esta emision de ruido dclica.
Las condiciones de cizalladura pueden producir velocidades del viento significativamente mayores en el punto mas alto de la turbina eolica que en el suelo. Esto puede significar que una pala entrana dentro de parametros de emision
de ruido permitidos mientras esta cerca del suelo en la parte mas baja de su recorrido, pero que en las velocidades del viento mas altas mientras esta en la parte alta de su recorrido, el ruido emitido esta mas alla de un nivel aceptable. Los metodos de control anteriormente descritos pueden usarse en un nivel dclico para reducir la potencia de salida de ruido durante la parte alta de recorrido de una pala, mientras que mantiene una potencia de salida 5 optima del recorrido de la pala mas cercana al suelo.
Finalmente, la emision de ruido no se distribuye uniformemente sobre la turbina eolica, o en funcion de la posicion en relacion con la cara de la turbina eolica. Ni se distribuye de manera uniforme en cuanto a la distancia al receptor. Manipulacion de la aleta de borde de salida de nivel de rotacion puede usarse para igualar ruido desequilibrado y cfclico tal como variaciones de efecto Doppler y variaciones de ruido debido a directividad, produciendo por tanto 10 una potencia de salida de ruido mas consistente, lo que es por tanto menos evidente en la zona circundante.
La discusion anterior se centra en superficies de control inclinadas. Para aletas Gurney, la desviacion de aleta es, estrictamente hablando, constante. Para los objetivos de esta solicitud, la extension a la que una aleta Gurney se extiende se define como el grado de desviacion, por motivos de brevedad. Por tanto una aleta Gurney desviada 20 grados se extiende realmente dos veces mas que una aleta Gurney desviada 10 grados, en vez de tener su angulo 15 alterado. Diversas modificaciones a las realizaciones descritas son posibles y se les ocurriran los expertos en la tecnica sin alejarse de la invencion que se define mediante las siguientes reivindicaciones.

Claims (11)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Metodo para hacer funcionar una turbina eolica (1) que comprende al menos una superficie de control de borde de salida en al menos una pala de rotor (5), comprendiendo hacer funcionar la turbina eolica en un primer modo, en el que un angulo de ataque de pala de rotor (A) y una desviacion de superficie de control
    5
    de borde de salida (10) se establecen segun uno o more parametros de control de turbina eolica, y caracterizado por hacer funcionar de manera selectiva la turbina eolica en un segundo modo de ruido reducido, en el que para un conjunto de parametros de control de turbina eolica dado, la desviacion de superficie de control de borde de salida (10) se aumenta hacia el lado de presion y el angulo de ataque de pala de rotor se disminuye con respecto al primer modo.
    10 2.
    Metodo segun la reivindicacion 1, en el que al menos una de las superficies de control de borde de salida esta situada en una mitad exterior de la pala.
  2. 3.
    Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los parametros de control de turbina eolica comprenden velocidad del viento, angulo azimutal de pala, y/o momento del dfa.
  3. 4. 15
    Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una potencia de salida de la turbina eolica es la misma en el primer modo y el segundo modo.
  4. 5.
    Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la una o mas superficies de control de borde de salida comprenden uno o mas aletas de borde de salida y/o aletas Gurney.
  5. 6.
    Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el metodo se lleva a cabo por un controlador de turbina eolica.
    o CM
    Metodo segun la reivindicacion 6, en el que el controlador de turbina actua para reducir un nivel de ruido dentro de un intervalo de decibelios espedfico o a una frecuencia espedfica.
  6. 8.
    Metodo segun la reivindicacion 6 o 7, en el que el controlador de turbina actua para reducir la ponderacion A de ruido emitido por una turbina eolica.
  7. 9. 25
    Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que el controlador de turbina realiza el metodo de forma periodica regular.
  8. 10.
    Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en el que el controlador de turbina realiza el metodo de forma dclica.
  9. 11.
    Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende calcular un valor teorico de una potencia de salida de ruido para determinar si, y como, modificar uno o mas parametros de funcionamiento
    30
    de turbina eolica.
  10. 12.
    Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se usa un sensor de ruido para determinar si, y como, modificar uno o mas parametros de funcionamiento de turbina eolica.
  11. 13.
    Controlador para una turbina eolica configurado para llevar a cabo las etapas del metodo de cualquier reivindicacion anterior.
    35 14.
    Turbina eolica (1) controlada por un controlador segun la reivindicacion 13.
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