ES2944322T3 - Ubicación de turbinas en una plataforma de matriz y transporte de energía, así como un método para montar turbinas con conjuntos de hélices asociadas - Google Patents

Abstract

Se describe una construcción de una turbina eólica que comprende un marco (10) sobre un pontón flotante (1, 2, 3) en el que el marco está construido como una plataforma de celosía (10) vertical sobre el pontón (1, 2, 3) que forma una pluralidad de aberturas rectangulares o cuadradas en la plataforma (10) para recibir respectivos generadores de turbinas eólicas intercambiables (12) con hélices de accionamiento asociadas (14) impulsadas por el viento entrante (40), y cada generador de turbina eólica (12) está dispuesto para viajar por la parte trasera del equipo (10) ya través de las aberturas hacia el frente del equipo (11). La planta de energía eólica se caracteriza porque cada generador de turbina (12, 14) comprende uno o más pares de palas de hélice (14a, b) que forman un conjunto de hélice (14) que tiene un diámetro de pala que define el plano de rotación de la turbina (30), cada juego de hélices (14) está dispuesto a una distancia del lado frontal (11) del aparejo (10), para ser girado por el viento entrante (40) hacia el aparejo (10). También se describe un método para montar turbinas con conjuntos de hélices asociadas y aberturas en la plataforma, respectivamente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Ubicación de turbinas en una plataforma de matriz y transporte de energía, así como un método para montar turbinas con conjuntos de hélices asociadas

La presente invención se refiere a la ubicación e instalación de los aerogeneradores en una plataforma de matriz para la producción de energía eólica y la construcción de la plataforma. La invención se refiere de este modo a un aerogenerador según la reivindicación 1 que comprende un bastidor en un pontón flotante donde el bastidor está construido como una plataforma en forma de cuadrícula instalada en el pontón que forma una pluralidad de aberturas rectangulares o cuadradas en la plataforma para recibir los respectivos generadores de aerogenerador intercambiables con las hélices de accionamiento asociadas accionadas por el viento entrante, y donde cada generador de aerogenerador está dispuesto para moverse a lo largo de la parte trasera de la plataforma y a través de las aberturas hacia la parte delantera de la plataforma.

Se define también un método para montar turbinas con conjuntos de hélices asociadas en una plataforma de energía eólica según la reivindicación 13.

La invención también se refiere a un sistema para transportar energía eléctrica desde la plataforma de matriz y hacia abajo hacia la cubierta subyacente y el sistema adicional para el transporte de energía eléctrica desde varias unidades y hacia tierra y la conexión a redes existentes. La solicitud de patente trata la nueva tecnología que es un desarrollo adicional de la patente noruega, número de patente 341700.

Más específicamente, la invención aspira a ser capaz de usar construcciones de turbinas con alas de hélice que definen un plano mayor de rotación del que permite la abertura cuadrada en/a través de la plataforma.

Antecedentes de la invención

La tecnología eólica en alta mar está experimentando un rápido desarrollo. La mayoría del desarrollo ha sido alrededor de producir turbinas cada vez más grandes montadas en un mástil que se coloca en el fondo del mar o que flota en flotadores cilíndricos, tal como el sistema Hywind.

No obstante, muchos profesionales en la industria son escépticos de este desarrollo y creen que los llamados sistemas de rotor múltiple pueden ser una mejor solución, como se muestra en el texto y las figuras en dicha patente noruega NO341700.

Los Sistemas de Captura de Viento, como se describe en la patente NO, son un llamado sistema de rotor múltiple en el que se colocan muchas turbinas con hélices asociadas en una forma de matriz en una plataforma (también llamada vela). Cada turbina en la plataforma está situada en aberturas aproximadamente cuadradas o rectangulares (aberturas de luz) en la plataforma y un embudo estrecha la corriente de viento de modo que todo el viento deba pasar a través del agujero circular donde se asienta la turbina con sus palas de turbina. En la práctica, esto significa que la abertura más grande del embudo es al menos un 30% más grande que la abertura donde se monta la turbina. La plataforma está dispuesta para flotar en el mar, montada en uno o más pontones y según una alternativa favorable de tres pontones paralelos que forman un llamado trimarán según el documento NO341700. La plataforma está anclada por medio de líneas de anclaje (cadenas) adecuadas (no mostradas) al lecho marino o relleno de tierra. Esto es un sistema que indudablemente funcionará, pero hay todavía algunos desafíos con el sistema que no son particularmente deseables. Puede ser muy exigente diseñar la plataforma y los embudos de entrada correctamente e, independientemente del diseño, el sistema dará como resultado una elevada resistencia aerodinámica indeseada, es decir, una carga de viento sobre las estructuras de la plataforma, la cual a su vez se propagará a los sistemas de anclaje del sistema. Una elevada resistencia aerodinámica indeseada por supuesto también dará como resultado una menor producción de energía de las turbinas.

El documento CN101666289A es otro documento relevante de la técnica anterior que se refiere a un aerogenerador de múltiples rotores, dichos rotores que están dispuestos en un bastidor reticulado soportado por una estructura flotante.

Propósito de la invención

Un primer objeto de la invención es ser capaz de aumentar la proporción de un campo de viento que entra en la superficie frontal de la plataforma que se puede convertir en producción de energía a través de las hélices de turbina (palas).

Además, es un objeto ser capaz de aumentar el plano de rotación de la hélice de turbina mientras que al mismo tiempo permanece igual el área de abertura en la plataforma en las turbinas con hélices asociadas. Por consiguiente, es un objeto de la invención aumentar la longitud de pala de las hélices.

Además, es un objeto el proporcionar una solución en la que cada pala de hélice es más larga que la que, según la primera solución, podría ser capaz de ser insertada normalmente en y a través del área de abertura en la plataforma.

Nueva tecnología - la presente invención

La presente invención se refiere a una nueva tecnología relacionada con y desarrollada además con respecto a dicha patente NO341700, como se puede ver a partir de la característica de la siguiente reivindicación 1. El dispositivo de la invención se caracteriza por que cada generador de turbina comprende uno o más pares de palas de hélice que forman un conjunto de hélices con un diámetro de pala que define el plano de rotación de turbina, cada conjunto de hélices que está separado del lado frontal de la plataforma para ser rotado por el viento entrante hacia la plataforma.

Las soluciones preferidas para la construcción se pueden leer en lar reivindicaciones dependientes 2-12.

Con esta invención, se puede utilizar una parte mucho mayor de un campo de viento hacia la parte delantera de la plataforma para la producción de energía, dado que las turbines se pueden organizar entre sí de manera que el plano de rotación de la pala, visto desde la parte delantera, forme un sello lo más denso posible, análogo a un sello esférico sellado densamente.

Permitiendo que las turbinas se interconecten de modo que las palas de hélice giren alternadamente en diferentes planos sobre la parte delantera de la plataforma, las hélices pueden ocupar colectivamente toda la energía máxima de un campo de viento entrante. El plano de rotación de la hélice puede superponerse de este modo.

Según una solución preferida, la longitud de pala de las hélices se puede hacer más larga que el espacio de abertura en la plataforma lo que permite que las palas estén articuladas, por lo cual cada pala se puede pivotar hacia delante durante la inserción a través del espacio de abertura. Cuando la turbina y las palas han atravesado suficientemente la abertura y salido por la parte delantera, las palas se balancean de vuelta y pueden empezar la rotación.

El método según la invención está caracterizado por que las turbinas se usan con dos o más pares de palas de hélices y los pares de palas de hélices se ajustan de modo que se encuentren a lo largo de la diagonal o hipotenusa de dichas aberturas, y en cuya posición las turbinas con hélices se empujan hacia delante a través de la abertura hasta que las hélices hayan alcanzado una posición en una posición a una distancia por encima del plano frontal de la plataforma. Las realizaciones preferidas se leen a partir de las reivindicaciones 14-18.

Conjunto de figuras

Las Figuras 1-11 muestran lo siguiente:

La Figura 1 muestra una plataforma 10 para la planta de energía eólica según la invención y vista oblicuamente desde delante.

La Figura 2 muestra un primer montaje preferido de una serie de turbinas con hélices en una plataforma de matriz, en donde las hélices están dispuestas en forma de sello esférico más denso, donde las puntas de las hélices están casi completamente adyacentes entre sí, sin tocarse entre sí.

La Figura 3 muestra una vista lateral de la plataforma donde una hélice de cuatro hojas está en el proceso de ser introducida hacia delante hasta su posición operativa con la rotación en un plano más que en el lado delantero de la plataforma.

La Figura 4 muestra la vista lateral correspondiente según la Figura 1, donde la turbina/hélice ha alcanzado ahora su posición completa. La figura muestra la abertura en la plataforma como las palas de hélice “entrecruzadas” 14a, 14b están enrasadas con la diagonal en el espacio de abertura de modo que la unidad de turbina se pueda empujar hacia delante a su posición de uso.

La Figura 5 muestra una hélice de dos palas vista desde la parte delantera, también para ilustrar el término - un plano de rotación 30, así como el ajuste en diagonal de las palas de hélice para avanzarlo a través de la abertura. La Figura 6 muestra dos filas de turbinas A, B, recíprocamente paralelas y horizontales, que forman el sello esférico más denso.

La Figura 7 muestra una plataforma con turbina/hélice vista desde la parte delantera, que ilustra una construcción en la que se superpone el plano de rotación de hélice 30.

La Figura 8 muestra una sección de una vista panorámica de la plataforma con las hélices posicionados alternadamente en la parte delantera/detrás entre sí con relación a la parte delantera de la plataforma.

La Figura 9 muestra una vista lateral de un desplazamiento correspondiente de hélices adyacentes en la Figura 8. La Figura 10 muestra cómo se pueden suspender las hélices, con las palas inclinadas hacia delante con el fin de ser guiadas a través de la abertura en la plataforma.

La Figura 11 muestra la hélice correspondiente, que en este caso se traslada en la parte delantera de la plataforma y las palas se inclinan de vuelta a su posición de rotación de uso.

Las figuras se explicarán ahora con más detalle.

La Figura 1 muestra una plataforma de aerogenerador 10 según la invención que flota en el mar 13 por medio de los pontones 1, 2, 3. Los tres pontones paralelos forman de este modo un llamado trimarán, análogo a la solución de flotador según el documento NO341700 y están anclados por medio de líneas de anclaje (cadenas) adecuadas (no mostradas) al lecho marino o relleno de tierra. La cadena del fondo está preferiblemente unida a una torreta giratoria en el lado inferior del pontón central 2, de modo que toda la estructura pueda rotar en contra del viento. La plataforma esta erguida sobre los pontones y se establece con su superficie delantera 11 que se enfrenta a la dirección del viento 40 para la operación de las turbinas. Cada aerogenerador 12 con sus hélices 14 asociadas está montado dentro de su abertura de luz 20 respectiva en la plataforma 10. La hélice 14 está montada a un eje 15 que pivota y genera por ello energía dentro del generador de la carcasa de turbina 12.

La plataforma 10 está compuesta por torres verticales 16 (puntales) y rigidizadores horizontales 18, ambos de los cuales están diseñados aerodinámicamente para crear la menor fricción/resistencia posible al viento que pasa a través de la plataforma a través de la cara delantera 11. En la práctica, cada torre está construida con dos tubos paralelos redondos 16 que están interconectados con un sistema entramado de pilares 27 (véase la Fig. 3) para rigidizar. Dos torres 16 adyacentes están conectadas a pilares horizontales 18 con formas tubulares para evitar fuerzas laterales en la plataforma cuando el viento viene desde la parte delantera. Estas fuerzas pueden ser muy grandes y completamente inmanejables, a menos que las dos torres estén diseñadas de esta manera como se perfila aquí. Las aberturas (aberturas de luz) 20 entre las torres 16 y los tirantes 18 y las barras trasversales 27 son preferiblemente rectangulares y en particular cuadradas. Según la invención, se usan o bien dos (véase la Figura 5) o bien cuatro palas de hélice/palas de rotor 14 como se muestra en las Figuras 1,2, 3 y 4.

Los aerogeneradores 12 que incluyen las hélices 14 están montados en un bastidor debajo de cada generador 12 y este bastidor puede estar unido a los respectivos rigidizadores horizontales 18 entre cada tubo 16 o las torres verticales.

Las turbinas 12 con hélices 14 se establecen en las aberturas 20 correspondientes en la matriz entre los tubos verticales 16 y los travesaños 18. Cada turbina 12 con hélices 14 está fijada en un bastidor 70 que forma un encaje que incluye los pilares 72 dirigidos lateralmente cuyos extremos opuestos 3 y 4 se extienden, cuando se levanta la turbina 12 en el bastidor (desde la parte trasera) a la altura correcta en la plataforma 12, se empuja hacia delante. Las partes finales de los pilares 72 entonces se pueden hacer avanzar hacia delante. Entonces uno puede usar las palas de hélice, cada una con una longitud de, por ejemplo, 16 metros, en una plataforma con unas aberturas de matriz de 20 x 20 metros sin problemas, es decir, un diámetro de la hélice de 32 metros, las ranuras horizontales 74 formadas en el interior de cada tubo 16 en la torre. Cuando el bastidor se empuja hacia delante, las hélices 14 se colocarán delante de la superficie delantera de la plataforma. Con el fin de lograr una superposición como se ha mencionado, las turbinas se empujan hacia delante a las diferentes posiciones respectivas en la parte delantera de la plataforma, y siguiendo unidas a las torres 16 y las barras laterales 18. Cuando el bastidor con turbina se empuja a la posición, se bloquea con los medios de bloqueo adecuados.

Según la invención y como se ilustra en la Figura 5 con una hélice de dos palas, la longitud de pala de hélice se adapta a la diagonal de la abertura asociada en la plataforma. Cuando la hélice 14 se desplaza a través de la abertura y hacia fuera en la parte delantera de la plataforma, se puede rotar por el viento como en la Figura 4. Se puede ver a partir de las Figuras 2, 3 y 4 que las palas forman un plano de rotación 30 que tiene una longitud (diámetro) correspondiente a la diagonal d o la hipotenusa en el cuadrado, que es de este modo más larga que el cateto k y de este modo constituye una restricción dentro de la abertura de plataforma.

La Figura 2 muestra un apilamiento de turbinas en la plataforma preferido. La plataforma 10 se adapta de modo que las turbinas/hélices 12/14 están dispuestas verticalmente, unas encima de las otras. En la siguiente fila de turbinas vertical en cada lado, los conjuntos de turbinas individuales están desplazados verticalmente medio diámetro de hélice 1/2 D = d (radio), de modo que las palas de hélice puedan rotar (plano de rotación 30) hacia el espacio con forma de estrella 22 definido por tres formas de hélice adyacentes. Este apilamiento de turbinas es análogo a un empaquetamiento de esferas más denso. Durante el montaje, las palas de hélice se ajustan a lo largo de la diagonal del espacio de abertura como se ha explicado anteriormente. Una solución similar se muestra en la Figura 6 donde las turbinas están apiladas en línea horizontalmente con cada conjunto de turbinas individual desplazado horizontalmente medio diámetro de hélice con relación a una capa subyacente de turbinas en la plataforma.

La Figura 3 muestra un montaje inicial de la turbina, es decir, elevado y listo para ser empujado hacia delante a la posición de la Figura 4 en la medida que es el modo de operación de la hélice para la generación de potencia. Las palas de hélice están alineadas a ras con la diagonal en el espacio de abertura de modo que la unidad de turbina se pueda empujar hacia delante en el espacio. La Figura 4 muestra que las palas de hélice “entrecruzadas” están alineadas con las dos diagonales en el espacio de abertura cuadrado de modo que la unidad de turbina se pueda empujar hacia delante a la posición de uso.

La Figura 5 muestra una variante con una hélice de dos palas. El espacio de abertura 22 está definido por las columnas de tubo 16 y los travesaños 18. Las palas de hélice flotantes 14a, 14b se ajustan a lo largo de la diagonal d en el cuadrado y se pueden empujar hacia delante a la posición de uso.

Como se muestra en la Figura 8 - una vista en planta, y en la Figura 9 - una vista lateral, las turbinas 12 están montadas desplazadas y colocadas alternadamente hacia delante y hacia detrás con relación a la cara delantera 11 de la plataforma.

De este modo están colocadas justo delante de la superficie delantera de la plataforma en distancias mutuas de la misma, es decir, alternadamente a una distancia 50 o distancia 52 de la cara delantera 11. Por ello, las turbinas logran superponerse y se utiliza aproximadamente todo el campo de viento 40 hacia la plataforma 10 para la producción de energía. La Figura 7 muestra que un área grande de hélices con un diámetro = 32 metros cubrirá una plataforma de matriz con aberturas = 20 x 20 metros.

La Figura 10 muestra una realización como una solución de la relación donde el diámetro de hélice es mayor/más largo que la diagonal en el espacio de orificio y no se puede empujar a través del orificio del troquel como en los ejemplos anteriores. En este caso, la solución es que cada pala de hélice está articulada dentro de la carcasa de hélice, mostrada por el número 17, de tal manera que cada pala de hélice se pueda inclinar hacia delante mientras que pasa a través de la abertura de troquel. Cuando se avanza al lado delantero 11, las palas de hélice se pliegan de vuelta hacia fuera y se bloquean en su posición, como se muestra en la Figura 11, rotando por ello y produciendo energía como se pretende. Las hélices entonces pueden superponerse y cubrir todo el campo de viento (pantalla al viento) 40 que viene hacia la plataforma. Esta solución es relevante cuando las palas de hélice son más largas que dicha diagonal de abertura.

Este mecanismo se puede usar cuando la turbina/hélice se pliega hacia delante para ser empujado a través de la abertura 20, o ser replegado en la parte trasera, por ejemplo, para el mantenimiento de la turbina/hélice, etc. Cuando una turbina con la hélice asociada se ha de retirar de la plataforma, las palas se pliegan entre sí a lo largo del eje y toda la unidad se puede retraer y retirar de la abertura.

Si consideramos una plataforma - una plataforma de matriz - donde la distancia entre las torres verticales 16 es 20 metros y la distancia entre los soportes de tubos verticales 18 es 20 metros, la diagonal (hipotenusa) de esquina a esquina en la abertura de matriz será de alrededor de 28 metros. Esto significa que un conjunto de hélice de turbina puede tener un diámetro máximo (alrededor de 2 x radio = 28 metros) si la turbina con sus palas de hélice montadas de manera rígida se ha de empujar a través de la abertura de luz trasera en la plataforma, de modo que las hélices salgan por el lado delantero 11 de la plataforma 10 para girar y actuar delante de esta parte delantera 11. Este es uno de los detalles de la invención descrita en la solicitud.

Discusión de una realización 1 preferida

Se usan palas de rotor que tienen una longitud desde el centro del generador, por ejemplo, de 13 metros, es decir, el diámetro de la hélice es 26 metros desde la punta de la hélice hasta la punta de hélice dirigida opuesta. Cuando el generador de hélice ha de ser izado en su sitio, la hélice, que en este caso tiene cuatro palas (también puede tener dos palas), se sitúa en una posición de modo que las puntas de hélice apuntan a las esquinas de la abertura de matriz en la plataforma. Cuando un generador con puntas de hélice establecido en posición como se ha descrito anteriormente se iza en su sitio por el elevador situado detrás de la plataforma de matriz - la plataforma -(como en la patente N° 341700), el generador con las hélices se empuja hacia dentro de la abertura de matriz y se empuja tan hacia dentro que el conjunto de hélice atraviesa toda la abertura de matriz y se mantiene de pie a una distancia de la parte delantera de la plataforma 11. Esto significa que la hélice puede rotar ahora libremente a una distancia fuera de la plataforma/superficie delantera de la plataforma, sin que toque las torres verticales 16 ni los brazos horizontales 18. Dos conjuntos de hélices mutuamente adyacentes están colocados de este modo uno con otro - es decir, alternadamente - a diferentes distancias de las torres 16 en la parte delantera 11 tanto en los planos vertical como horizontal para no colisionar uno con otro.

Es obvio que las hélices no pueden rotar cuando la turbina está dentro de esta abertura, ni es el propósito. El objeto de la invención es usar hélices que den el mayor plano de rotación posible en uso, en el sentido de que deben actuar delante de la parte delantera de la plataforma desde una punta de hélice hasta la punta de hélice dirigida opuesta. Si se considera una plataforma/plataforma de matriz con 100 aberturas de matriz, esta plataforma tendrá típicamente un deflector de viento bruto de 221 x 233 metros, es decir, 51483 m2. Cada turbina tendrá una entrada de 16 x 16 x 3,14 = 803 m2. 100 turbinas tendrán entonces una exposición al viento de 80000 m2, pero las palas de turbina se solaparán de modo que la exposición al viento neta será 51493 m2 2800 m2 (este es el área que se salen las hélices de las torres en los lados y en la parte superior e inferior de la plataforma, en este ejemplo será, 54293 m2).

Si las palas de hélice son más cortas de modo que no se solapen durante la rotación, habrá un campo de viento relativamente grande entre las hélices que no se utilizarán para producción de energía. Este campo de viento improductivo constituirá en muchos casos más de un 25% del campo de viento productivo total disponible para la producción de energía eléctrica. Con las soluciones de la invención, este campo de acción improductivo se elimina completamente por la solución de solapar los planos de hélice circulares 30 en la Figura 4 y las hélices/turbinas 12/14 colocadas “adyacentes” entre sí análogamente a las bolas en un sello de bolas sellado.

Según la invención, este problema se ha resuelto de la siguiente manera de modo que el campo de viento productivo se pueda aumentar:

0pción 2 mostrada en la Figura 2

Las aberturas de matriz vertical pueden estar desplazadas un 50% unas con relación a otras en la dirección de altura. En este caso, las hélices son sustancialmente más densas que según dicha patente NO y el campo de viento improductivo ha llegado a ser sustancialmente más pequeño. Las Figuras 2 y 6 muestran que las partes exteriores de cada pala de hélice se moverán - girarán - hacia un espacio triangular 22 (Figura 2) entres dos palas de hélice giratorias adyacentes y sin tocarse entre sí. Cada hélice establecida con sus palas se coloca con su plano de rotación análogo de un empaquetamiento de bolas más denso.

0pción 3 mostrada en la Figura 6

En esta alternativa 3, todas las aberturas de matriz están situadas una al lado de otra horizontalmente sin ningún desplazamiento de altura mutuo. Los conjuntos de hélice 14 en la plataforma se colocan de modo que las palas no estén solo en 2 y 6, de modo que los círculos de rotación asociados no tocan ni se tocan entre sí.

En la ciudad, los generadores con hélices montadas en cualquier otra fila están montados adyacentes a una de las torres verticales. Entonces se obtendrá un empaquetamiento muy denso de las turbinas y el campo de viento improductivo se reducirá de la misma forma que en la opción 2. La ventaja de la alternativa 3 con relación a la opción 2 es que con una planificación apropiada se puede hacer que casi la mitad de la hélice a cada lado del plano o superficie delantera de la plataforma barra por fuera de la torre lateral vertical de la plataforma. Esto dará una exposición al viento adicional considerable por fuera de los bordes exteriores de la plataforma y conducirá a una producción de energía significativamente mayor sin que el coste de la planta de energía aumente en gran medida. En muchos sentidos, una pantalla al viento adicional gratuita para la producción de potencia.

Aunque la solución según la opción 1 puede ser la puramente estructural más simple y de este modo más económica, las otras dos soluciones 2 y 3, con todo, también funcionarán como se prevé.

Transporte de energía interno en la plataforma de matriz

Puede ser desafiante y, ante todo, muy costoso establecer un sistema convencional para transportar energía eléctrica desde las turbinas en la plataforma de matriz y hacia abajo hasta la cubierta de la planta de energía para su transporte adicional hacia tierra.

Por supuesto, el desafío se resolverá con cables de cobre tradicionales desde cada turbina. No obstante, debido a que los aerogeneradores producen mucha corriente con voltaje relativamente bajo, ocurrirán fácilmente grandes pérdidas de voltaje en los cables y será muy costoso dimensionar cables convencionales de modo que no ocurran pérdidas de voltaje y posteriores pérdidas de energía.

En la plataforma de matriz según la invención, por lo tanto, el transporte de energía eléctrica desde las turbinas en la plataforma y hacia abajo hacia la cubierta de la planta de energía y además hacia los equipos de conversión y/o transformadores se resuelve de la siguiente manera:

Se montan primero tubos de aislamiento, preferiblemente dentro de las torres. Los tubos de aislamiento se extienden desde cada turbina o quizás desde cada abertura de matriz y hacia abajo hacia la cubierta y además hacia los equipos de conversión o transformadores. Luego se montan preferiblemente raíles de aluminio como cilindros circulares dentro de los tubos. Estos perfiles de aluminio ahora son conductores y debido a que son simples y poco costosos de diseñar, pueden obtener fácilmente una dimensión que evite completamente las caídas de voltaje y las pérdidas de energía desde las turbinas y hacia abajo hacia los equipos de conversión.

Por supuesto, uno también será capaz de usar solamente raíles conductores, preferiblemente de aluminio, preferiblemente con perfil cilíndrico, donde los raíles solamente estarán asilados en puntos, por ejemplo, dentro de las torres y además hacia abajo hacia los equipos de conversión/transformadores. Cuando se han de usar tiras de potencia de tales longitudes como será relevante a esta solicitud de patente, la unión de los raíles puede ser desafiante si uno ha de evitar pérdidas de voltaje y potencia en las uniones. Se puede usar, por supuesto, grapas normales, pero esta no es una solución satisfactoria.

La solución preferida según la invención es usar perfiles cilíndricos, preferiblemente de aluminio (pero se pueden usar también otros metales). Los perfiles de hielo pueden, por ejemplo, tener una longitud de 20 metros. Cada barra tiene roscas externas en un extremo y roscas internas en el otro extremo. Entonces se pueden conformar los perfiles entre sí y obtener una muy buena conexión eléctrica entre los perfiles. Uno también puede imaginar que tiene perfiles solamente con roscas internas y perfiles solamente con roscas externas y que luego se unen. Con el fin de mejorar más el contacto eléctrico entre los perfiles, uno puede tener adicionalmente una tuerca adicional en las uniones que rodean dos perfiles.

Selección de solución de turbina

En la mayoría de aerogeneradores hoy en día, se usan alternadores. Esta es una solución sólida y muy probada que funciona muy bien en el vientre. Pero observamos que como está llegando a ser cada vez más común mover los aerogeneradores de producción de corriente cada vez más lejos del territorio, llega a ser necesario convertir la corriente alterna (AC) producida en el mar a CC (DC), con el fin de evitar pérdidas de energía demasiado grandes en conexión con la transferencia de electricidad a tierra. Esto se hace en las propias plataformas y es un proceso muy costoso.

Cuando se tienen muchas turbinas unas junto a otras, como en una plataforma de matriz, uno puede usar otra tecnología que es muy simple y muy rentable.

Todas las turbinas se conectan en serie. Si se usan turbinas de DC de alto voltaje, que, por ejemplo, cada aerogenerador tiene un voltaje de 6000 voltios y se conectan 100 de tales turbinas en una plataforma de matriz, se tendrá una corriente continua con un voltaje de 600000 voltios que se puede enviar directamente a tierra sobre largas distancia con una pérdida de energía mínima. Como hemos dicho, evitaremos el proceso costoso de transformar la AC y luego convertirla a DC antes de que se envíe a la costa.

Pero uno obtendrá también un ahorro de costes muy significativo en conexión con la producción de electricidad en la plataforma de matriz.

Solución de logística para la exportación de energía desde varios aerogeneradores flotantes montados en un parque y hacia tierra

El transporte de energía eléctrica desde los parques eólicos convencionales hacia tierra para su conexión a redes de electricidad existentes es a menudo una tecnología complicada y costosa, si el parque eólico está situado a cierta distancia de tierra y las redes de electricidad existentes.

Se tiene que transformar el voltaje en alto voltaje con un voltaje de al menos 132 kilovoltios. Esta solución es virtualmente imposible de realizar tecnológicamente con los aerogeneradores convencionales, ya estén fijos o montados en Hywind de tipo flotante. La solución será entonces construir las propias plataformas para la transformación y posiblemente rectificación de AC a DC de la corriente. Esta es una solución muy costosa.

La planta de energía eólica flotante descrita en esta solicitud de patente y la patente anterior, Patente N° 341700, hace posible encontrar otras solución más simples y menos costosas para llevar a tierra la energía eléctrica.

En la cubierta y en los cascos de la planta de energía hay espacio de sobra tanto para transformadores, equipos de conversión, como para rectificar posiblemente la corriente de AC a DC, si uno desea llevar a tierra la corriente como corriente de DC.

Por lo tanto, es posible preparar la potencia de cada uno en la planta de energía y llevarla a tierra en un cable individual a través de una rótula y una torreta. En muchos casos, esto será una solución costosa, dado que los cables de alto voltaje de esta dimensión enterrados en el lecho marino son un método muy costoso. Por lo tanto, será una solución más barata y simple recopilar la potencia de varias plantas de energía volantes en un cable y entonces llevarla a la costa y conectarla a una red de electricidad existente.

Esto se resuelve según la invención de la siguiente manera. Primero se coloca una planta de energía flotante en el centro de un campo. Esta planta de energía llega a ser entonces la planta de energía central. Alrededor de esta central de energía, se colocan entonces varias plantas de energía, llamadas satélites en esta solicitud de patente, por ejemplo, 4. Entonces uno tendrá un total de 5 plantas de energía en este campo que producen energía eléctrica. La energía eléctrica producida por los satélites se conecta a la planta de energía central a través de la torreta y rótula. Dentro de la planta de energía central, se interconectan la energía de todos los satélites y la energía producida por la planta de energía central. Ahora uno puede transformar posiblemente toda la corriente de todas las plantas de energía al voltaje deseado y uno puede hacer discurrir opcionalmente también la corriente a través de un rectificador si uno quiere llevar a tierra la corriente como corriente continua/DC. La potencia (la energía eléctrica) de todas las plantas de energía se dirige ahora hacia fuera a través de la misma rótula y torreta por las que la potencia de los satélites entró en la planta de energía central y anteriormente a tierra y se conecta a una red central en un cable de alto voltaje.

Con esta tecnología uno puede recopilar y procesar de este modo energía eléctrica de muchos aerogeneradores flotantes y llevar a tierra la energía eléctrica en un cable de alto voltaje sin tener que construir sus propias plataformas costosas para la interconexión y transformación y posiblemente rectificación de la DC de la corriente.

También será posible usar una tecnología similar si se conectan turbinas de DC en serie como se ha descrito anteriormente y se recopila la energía de varios aerogeneradores flotantes en una planta de energía y se envía la corriente de DC a tierra.

Reforzar la plataforma de matriz

Rigidizar el conjunto de matriz en los lados puede ser desafiante. Esto se podría resolver usando dos grandes entramados en la plataforma/parte superior de la plataforma, un entramado por cada cadena de torres.

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1. Aerogeneradores, que comprenden un bastidor (10) en un pontón flotante (1, 2, 3) donde se construye el bastidor como una plataforma con forma de retícula (10) vertical en el pontón (1, 2, 3) formando una pluralidad de aberturas rectangulares o cuadradas (20) en la plataforma (10) para recibir los respectivos generadores de aerogenerador intercambiables (12) con hélices de accionamiento (14) asociadas accionadas por el viento entrante (40), en donde - cada generador de turbina (12, 14) comprende uno o más pares de palas de hélice (14a, b) formando un conjunto de hélices (14) que tienen un diámetro de pala que define el plano de rotación de turbina (30), y

- cada conjunto de hélices (14) está dispuesto a una distancia en la parte delantera del lado delantero (11) de la plataforma (10), y se configura para ser girado por el viento entrante (40) hacia la plataforma (10), caracterizado por que cada generador de aerogenerador (12) está siendo dispuesto para ser movido hacia la parte trasera de la plataforma (10) y a través de las aberturas (20) hacia el lado delantero de la plataforma (11).

2. Aerogeneradores según la reivindicación 1, en donde una longitud del diámetro de pala (14a 14b) es aproximadamente igual a una diagonal (d) de las aberturas rectangulares o cuadradas (20).

3. Aerogeneradores según la reivindicación 1, en donde una longitud del diámetro de pala (14a 14b) es más larga que una diagonal (d) de las aberturas rectangulares o cuadradas (20), y en donde cada pala de hélice (14a, 14b) está conectada articuladamente (17) adyacente a la carcasa de hélice (19), y está configurada para ser desplazada entre una posición donde se inclinan hacia delante y hacia atrás y una posición de uso desplegada.

4. Aerogeneradores según la reivindicación 3, en donde cada par de palas de hélice (14a, 14b) es más largo que la longitud correspondiente de la diagonal (d) en la abertura de matriz, las palas están conectadas articuladamente (17) para pasar la abertura de matriz durante la inserción dentro de la abertura de matriz.

5. Aerogeneradores según la reivindicación 1, en donde unos bastidores más pequeños definen una abertura de luz cuadrada (20) y se usan turbinas (12) con dos o cuatro hélices (14), la distancia, es decir, el diámetro d del círculo de rotación, desde la punta final de una pala de hélice hasta la punta de la pala de hélice dirigida de manera opuesta corresponde a la diagonal o hipotenusa de dicha abertura de luz cuadrada, de modo que la hélice se pueda pasar a través del bastidor de plataforma y hacia delante hacia la cara delantera (11) de la plataforma (10) y girar con sus círculo de rotación (30) que tiene un diámetro mayor que la distancia entre las columnas/tubos (16, 18) adyacentes que definen la plataforma (10).

6. Aerogeneradores según una de las reivindicaciones anteriores, en donde las unidades de turbina se montan en filas verticales y horizontales en la plataforma, y las turbinas en las columnas verticales son alternadamente análogos a un forma de bola empaquetada densamente estando dispuestos a diferentes alturas en relación a las filas adyacentes de unidades de turbinas en la fila más cercana, para obtener un empaquetamiento más denso de turbinas, de modo que cada pala de hélice (14) se pueda mover - girar - dentro de un espacio triangular (22) entre dos palas de hélice que rotan adyacentes y sin tocarse entre sí.

7. Aerogeneradores según una de las reivindicaciones 1 a 6, en donde las unidades de turbina, vistas en una vista vertical de la plataforma, están montadas en filas mutuamente paralelas (A y B respectivamente) en donde el plano de rotación (30) de una hélice de turbina se aproxima al plano (30) de una hélice adyacente (30), la siguiente agrupación de turbinas (A) que está desplazada lateralmente el correspondiente 1/2 diámetro de hélice de modo que cada pala de hélice (14) se puede mover - girar - dentro de un espacio triangular 22 entre dos palas de hélice que giran adyacentes y sin tocarse entre sí.

8. Aerogeneradores según la reivindicación 1, en donde las unidades de turbina (12) están dispuestas alternadamente a diferentes distancias de la superficie delantera de la plataforma (10), de modo que los planos de rotación circulares (30), que forman las hélices (14), paralelos a la superficie delantera de la plataforma (11) se superponen entre sí.

9. Aerogeneradores según la reivindicación 5, en donde cualquier otra unidad de turbina en una fila horizontal o vertical está dotada con una primera distancia (50) de la superficie delantera (11), mientras que cada unidad de turbina (12) adyacente en las filas está dispuesta a una segunda distancia (52) de la superficie frontal (11).

10. Aerogeneradores según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la energía producida en las turbinas en la plataforma de matriz se transporta hacia transformadores y equipos de conversión por medio de raíles de metal, preferiblemente de aluminio, colocados en tubos aislados.

11. Aerogeneradores según una de las reivindicaciones anteriores, en donde los raíles de potencia están diseñados como perfiles cilíndricos de aluminio, las secciones que se atornillan entre sí por medio de acoplamientos macho y hembra, y preferiblemente con una tuerca que rodea cada unión.

12. Aerogeneradores según una de las reivindicaciones anteriores, en donde varios aerogeneradores flotantes (10) están situados en un parque eólico que consta de una planta de energía central y varios satélites alrededor de la planta de energía central, donde la electricidad de los satélites se lleva a bordo de la planta de energía central a través de sus propios cables a través de una rótula situada en una torreta de la central de energía central y conectada además y posiblemente convertida, la transformación al estándar deseado y luego enviada a tierra a través de la misma rótula y torreta que atravesó la corriente de los satélites cuando se transfirió a la planta de energía central.

13. Un método para montar turbinas con conjuntos de hélices en un aerogenerador, en donde la planta de energía eólica comprende un bastidor (10) en un pontón flotante (1, 2, 3) donde el bastidor se construye como una plataforma con forma de cuadrícula (10) vertical en el pontón (1, 2, 3) que forma una pluralidad de aberturas rectangulares o cuadradas en la plataforma (10) para recibir los respectivos generadores de aerogenerador intercambiables (12) con las hélices de accionamiento asociadas (14) accionadas por el viento entrante (40), el método que comprende:

- usar las turbinas con las hélices que comprenden dos o cuatro pares de palas de hélice (14a, 14b), en donde los pares de palas de hélice se ajustan para situarse a lo largo de la diagonal o la hipotenusa de dichas aberturas (20); y - empujar una posición de las turbinas con las hélices hacia delante a través de la abertura, hasta que las hélices hayan llegado a su posición en una posición para la acción giratoria a una distancia más allá del plano delantero de la plataforma (11),

el método que se caracteriza por que cada generador de aerogenerador (12) se adapta para ser movido hasta la parte trasera de la plataforma (10) y a través de las aberturas (20) hacia el lado delantero de la plataforma (11).

14. Método según la reivindicación 13, en donde se usan las palas de hélice en donde la longitud de un diámetro de hélice (14a 14b) es más largo que la diagonal (d) de las aberturas rectangulares o cuadradas (20), y en donde cada pala de hélice (14a, 14b) se balancea alrededor de una bisagra (17) adyacente a la carcasa de hélice (19) para ser avanzada o retraída a través de la abertura y para tomar una posición de uso desplegada después de que la turbina con las palas de hélice se lleve a su posición sobre la parte delantera de la plataforma (11), y la bisagra (17) se usa para el caso en el que cada par de palas de hélice (14a, 14b) sea más largo que la longitud correspondiente de la diagonal (d) de la abertura de troquel.

15. Método según una de las reivindicaciones 13-14, en donde las unidades de turbina están montadas en filas verticales y horizontales en la plataforma, y las turbinas en las columnas verticales están dispuestas alternadamente análogamente a un forma de bola empaquetada más densa disponiéndose a diferentes alturas en la plataforma con relación a las filas adyacentes de unidades de turbina en la fila más cercana, para obtener un empaquetamiento más denso de las turbinas, de modo que cada pala de hélice (14) se pueda mover - girar - dentro de un espacio triangular 22 entre dos palas de hélice que rotan adyacentes y sin tocarse entre sí.

16. Método según una de las reivindicaciones 13-15, en donde las unidades de turbina, vistas en una vista vertical de la plataforma, montadas en filas mutuamente paralelas (A y B respectivamente), en donde el plano de rotación (30) de una hélice de turbina se aproxima al plano (30) de una hélice (30) adyacente, la siguiente agrupación de turbinas (A) que está desplazada lateralmente correspondiente a 1/2 diámetro de hélice de modo que cada pala de hélice (14) se pueda mover - girar - dentro de un espacio triangular 22 entre dos palas de hélice que rotan adyacentes y sin tocarse entre sí.

17. Método según las reivindicaciones 13-16, en donde las unidades de turbina (12) están dispuestas alternadamente a diferentes distancias (50/52) de la superficie delantera (11) de la plataforma (10), de manera que los planos de rotación circulares (30) de las hélices (14) se superpongan entre sí, paralelos a la cara de la plataforma (11).

18. Aerogeneradores según la reivindicación 5, en donde cualquier otra unidad de turbina en una fila horizontal o vertical está dotada con una primera distancia (50) de la superficie delantera (11), mientras que cada unidad de turbina (12) adyacente en las filas está dispuesta a una segunda distancia (52) de la superficie delantera (11).