ES2535739T3

ES2535739T3 - Parque de energía eólica flotable

Info

Publication number: ES2535739T3
Application number: ES09822275.5T
Authority: ES
Inventors: Bertil Moritz
Original assignee: FLOWOCEAN Ltd
Current assignee: FLOWOCEAN Ltd
Priority date: 2008-10-24
Filing date: 2009-10-19
Publication date: 2015-05-14
Anticipated expiration: 2029-10-19
Also published as: HRP20150376T1; CN102177341A; CN102177341B; PT2337954E; PL2337954T3; EP2337954A4; WO2010047651A1; SE533325C2; EP2337954B1; EP2337954A1; SE0802274A1; DK2337954T3

Abstract

Un parque de energía eólica flotable ("A") en forma de una instalación relacionada con un cuerpo de agua ("V") para crear prerrequisitos de una fuerza preponderante del viento para generar potencia eléctrica, que comprende: a) unidades de pontones individuales pero conectadas (1, 2, 3), que pueden flotar en un cuerpo de agua ("V"), b) al menos dos turbinas eólicas (4, 4a, 4b, 4c) dispuestas adyacentes entre sí, c) un sistema de amarre ("M"), anclado sólidamente a un área de fondo restringida ("B") de dicho cuerpo de agua ("V"), d) una unidad de generador ("G"), que puede estar accionada por el movimiento rotacional de las turbinas (4, 4a, 4b, 4c) para generar dicha potencia eléctrica, e) una sección de cable ("K"), conectada por una parte a dicha unidad de generador ("G") y por otra parte a una red de distribución con base en tierra, para distribuir potencia eléctrica generada, en el que al menos dos de dichas unidades de pontones (1, 2) están en forma de postes (1', 2') y conectadas a una estructura de viga de soporte orientada horizontalmente (5) para formar una primera estructura de armazón orientada de forma esencialmente vertical (21), en el que dichas turbinas (4 - 4c) están dispuestas lado a lado en dicha estructura de viga de soporte (5), en el que una tercera de dichas unidades de pontones comprende un montante (3) y una segunda estructura de armazón orientada de forma esencialmente horizontal (22), en el que dicha primera estructura de armazón (21) y dicha segunda estructura de armazón (22) están unidas entre sí, y en el que dicho montante (3) está dispuesto a una distancia de un plano ("P") que contiene la primera estructura de armazón (21) y dicha tercera unidad de pontón es conectable a dicho sistema de amarre ("M") sobre un punto de acoplamiento (7), en el que el parque de energía eólica comprende un equipo de control (100) adaptado para controlar la posición del parque de energía eólica ("A") en respuesta a un sentido preponderante del viento ("W") de modo que las turbinas eólicas (4 - 4c) se dirijan hacia el sentido del viento y el ojo del viento girando el parque de energía eólica flotable como un todo, y en el que como datos de entrada a dicho equipo de control (100) se introducen el sentido relevante (63a1) del viento, fuerza relevante del viento (63a2) y posición relevante (63a4) de dicho parque de energía eólica, y en el que los datos de salida de dicho equipo de control (100) se generan sobre dicho equipo de control (100) por medio de circuitos de cálculo asignados y algoritmos almacenados (64d), en el que: el parque de energía eólica comprende además un medio ("B3") para desplazar horizontalmente dicho punto de acoplamiento (7) al sistema de amarre ("M") con el fin de crear un giro del parque de energía eólica flotante como un todo.

Description

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Por tanto, con referencia a las figuras adjuntas 1, 1a, 2, 3, y 4, respectivamente, no sólo muestran esquemática y específicamente una aplicación propuesta de la presente invención sino también las calidades significativas y las características inventivas relacionadas con la invención se han concretizado por el modo de realización de la figura 5 ahora propuesto y descrito más específicamente a continuación.

Por tanto, las figuras 1 a 4, respectivamente, muestran un parque de energía eólica flotable en forma de instalación de energía eólica "A", relacionada con el cuerpo de agua para crear prerrequisitos de generación de potencia eléctrica en una unidad de generador "G" a partir de una fuerza instantánea preponderante del viento y del sentido del viento desde un ojo "W" del viento.

De acuerdo con la figura 1, la instalación "A" comprende; a; unidades de pontones individuales pero coordinadas 1, 2 y (3), respectivamente, que pueden flotar en un cuerpo de agua "V", b; una pluralidad, hasta al menos dos, de turbinas eólicas adyacentemente entre sí orientadas y coordinadas, designadas con los números de referencia 4, 4a, 4b, y 4c, respectivamente, (hélices accionadas por el viento), c; un sistema de amarre "M", anclado sólidamente a un área de fondo restringida "B" de dicho cuerpo de agua "V", d; una única unidad de generador "G", que se puede accionar por el movimiento rotacional de las turbinas para generar dicha potencia eléctrica, y e; una sección de cable "K", conectada, por una parte, a dicha unidad de generador "G" y, por otra parte, a una red de distribución con base en tierra (no específicamente mostrado), adaptada para distribuir potencia eléctrica generada.

Al menos dos de dichas unidades de pontones, designadas 1 y 2, en forma de postes 1’, 2’ están coordinadas con una estructura de viga de soporte orientada horizontalmente 5, una estructura de viga superior, que está adaptada para formar y/o soportar una primera estructura de armazón orientada verticalmente, o de forma esencialmente vertical, 21, con dicha estructura de armazón y/o viga de soporte 5 dichas turbinas 4 - 4c están distribuidas relacionadas lateralmente, y donde al menos una tercera de dichas unidades de pontones (3) está coordinada con una segunda estructura de armazón 22, (Figure 2 y 3) orientada horizontalmente o de forma esencialmente horizontal, en la que dicha primera estructura de armazón 21 y dicha segunda estructura de armazón 22 están unidas firmemente entre sí, por medio de porciones de armazón asociadas o similares, pero están dispuestas de manera rotativa alrededor de un árbol rotacional horizontal 6’, como se muestra en la figura 2.

Dichas dos unidades de pontones 1, 2 están estructuradas por y asociadas con al menos dos postes per se flotables verticales, o al menos esencialmente verticales, 1’, 2’, para formar junto con medios y elementos estructurales adicionales, una primera estructura de armazón 21, dicha estructura 21 está estabilizando, por la disposición de un montante (3) o unidad de pontón, la posición vertical de la estructura de armazón 21 en el cuerpo de agua "V".

Aunque la aplicación de la presente invención se describirá posteriormente con dos postes 1’, 2’ asignados a dos unidades de pontones 1, 2 y un montante (3), asignado a una unidad de pontón, cabe destacar que este modo de realización se puede expandir con más del número de postes y más de los montantes mencionados aquí y se puede distribuir de manera diferente a las mostradas y utilizadas aquí como requisitos mínimos.

Dichos dos postes 1’, 2’ asociados con unidades de pontones 1, 2 están adaptados para poder soportar una estructura de viga superior de soporte orientada horizontalmente 5, que es rígida a la flexión en sí misma y estando adaptada y dimensionada dicha estructura horizontalmente orientada 5 de modo que pueda soportar dichas turbinas 4, 4a, 4b, y 4c, respectivamente, de forma relacionada entre sí.

Cada uno de los dos postes mencionados 1’, 2’ o unidades de pontones 1, 2 y dicho montante 3, como en las figuras 2 y 3, están dimensionados y/o adaptados de modo que, con sus porciones parciales inferiores 1a, 2a, 3a (figura 2) sumergidas en dicho cuerpo de agua "V", mantienen flotando la estructura de armazón 21 sobre la superficie "Va" del agua y han desplazado de lado dicho montante 3 por un plano "P" (figura 3) orientado a través de dicha estructura de armazón 21 y dichos dos postes 1’, 2’ o unidades 1, 2.

Dichas unidades de pontones 1, 2, pertenecientes a la primera estructura de armazón 21, están conformadas como dos porciones de armazón que convergen hacia abajo, aquí designadas como 11, 12.

Dicha unidad de pontón o montante 3, perteneciente a una segunda estructura de armazón 22, está adaptada para cooperar con la primera estructura de armazón 21 sobre una construcción de armazón exponiendo dos porciones de armazón divergentes 22a, 22b, desde dicho montante 3, alejadas de la primera estructura de armazón 21 y su viga inferior 6.

Dicha primera estructura de armazón 21 con su estructura de viga de soporte orientada horizontalmente 5 y una viga de apoyo 6 junto con sus porciones de armazón o postes 1’, 2’ pertenecientes a su unidad de pontón están orientadas en un y el mismo plano "P", tal como un plano vertical en la figura 3.

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A dichas porciones de armazón divergentes 11, 12 o postes 1’, 2’ se le asignan un ángulo mutuo "a" menor de 90°, pero generalmente mayor de 50°, tal como de alrededor de 75°, ilustrado en la figura 1.

Aquí se muestra que dichas porciones de armazón divergentes hacia arriba 11, 12 están orientadas para formar una 5 porción apuntada coordinada 13.

Dichas porciones de armazón 11, 12 están coordinadas aquí con una viga de contraviento 6 orientada sobre la superficie de agua "Va". La viga de contraviento 6 está orientada horizontalmente y dispuesta por debajo de las turbinas eólicas y sujetada en la mitad de la longitud de las porciones de armazón 11, 12.

10 Dichas porciones de armazón divergentes 11 ", 12" están coordinadas, en el modo de realización alternativo de la figura 1a, sobre barras o alambres cruzados 14, 14a dimensionados por fuerzas de tracción.

Dicha primera estructura de armazón 21 está adaptada, con su viga de soporte 5 y su viga de contraviento 6, para

15 soportar sólidamente unidades de pontones individuales 1, 2 con o por, respectivamente, puntos de sujeción fijados asociados, orientados dentro de un área "b" de un 10-30 % de la longitud total de la viga de soporte 5, contado desde una o ambas de las superficies finales 5a y 5b, respectivamente, de la viga de soporte 5.

Más en particular, está indicado que dicha primera estructura de armazón 21 esté sujetada a dicha segunda estructura 20 de armazón 22 sobre conexiones estacionarias pero articuladas, que aquí se dan con los números de referencia 16,

17.

Además, está indicado que dicha primera estructura de armazón 21 va a consistir de puntos de sujeción para alambres, cadenas o similares, dimensionados por fuerzas de tracción y que se extienden desde la segunda estructura 25 de armazón 22.

Dichos puntos de sujeción están orientados por debajo y por encima de la conexión articulada 16, 17, que la figura 2 tiene el propósito de ilustrar. A los alambres se les ha asignado en la misma los números de referencia 22a’ y 22a" para la porción de armazón 22a, y 22b’ y 22b" para la porción de armazón 22b, respectivamente.

30 Los puntos de sujeción superiores "p1", "p1’" de los alambres 22a’ y 22b’, respectivamente, están formados a la viga de soporte 5 y/o bien a una porción superior de las porciones de armazón convergentes hacia abajo 11, 12 o postes 1’, 2’.

El montante o unidad de pontón 3 está adaptado para cooperar horizontalmente, por una parte, "de forma 35 rotativamente rígida" con dicha primera porción de armazón 21 y, por otra parte, para sujetarse a y para cooperar de forma fija con dicho sistema de amarre "M" sobre un denominado punto de acoplamiento 7.

Una sujeción y cooperación "de forma rotativamente rígida" implica que al montante 3 y al poste 1’ (alternativamente poste 2’) pertenece un medio con forma de barra 22a, (22b), que, con su porción final, está unido rotativamente 16 al 40 poste 1’, lográndose la sujeción rotativamente rígida por los medios 22a’, 22a" aceptando fuerzas de tracción.

Más en particular, la instalación "A" indica que entre dicho montante 3 y cada uno de los dos postes, un primer poste 1’ y un segundo poste 2’, se extiende un medio con forma de barra dimensionado para aceptar presión, un medio 22a para el poste izquierdo 1’ y un medio similar 22b para el poste derecho 2’.

45 El primer y segundo medios 22a’, 22a" y 22b’, 22b", respectivamente, tal como cada uno en forma de alambre con tensores o similares, están unidos al primer 1’ y el segundo 2’ postes de manera conocida, más específicamente en lados opuestos de las respectivas uniones rotativas 16 y 17 de los medios con forma de barra 22a y 22b.

50 Los medios con forma de barra 22a, 22b están unidos a sus respectivos postes asociados 1’ y 2’ en un área intermedia definida "c" orientada entre la estructura de viga 5 y una superficie de agua "Va" perteneciente al cuerpo de agua "V".

Una estructura de viga 6 dimensionada principalmente por fuerzas de compresión está adaptada para cooperar de forma fija con los dos postes 1’, 2’ cerca de pero por encima de una superficie de agua "Va" perteneciente al cuerpo de 55 agua.

Aquí, una única unidad de generador "G" sobre un sistema "S" (no ilustrado) que transfiere movimiento rotacional, está adaptada para accionarse por cada una de una pluralidad de turbinas 4, 4a, 4b y 4c, respectivamente, todas asignadas a la estructura de viga 5.

60 Dicho montante o tercera unidad de pontón 3 está adaptada para poder cooperar con y/ o encerrar una unidad transformadora "T" y una conexión de cable "K1" en la figura 4.

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Una unidad de ordenador 64 perteneciente a la unidad de control o equipo de control 100 y circuitos de cálculo han de poder influenciar una disposición 62 para controlar el movimiento rotacional de la pala de la hélice durante su rotación y un primer medio 62a puede estar adaptado bajo al menos una evolución, sobre una disposición, para proporcionar

5 las palas de la hélice 4b1, 4b2 con diferentes posiciones de rotación. Estas palas de la hélice se han de girar a lo largo de un eje considerado como un eje central para la pala y que se extiende perpendicularmente desde el buje.

Dicha disposición 62 puede estar adaptada entonces para girar una o ambas palas de la hélice 4b1, 4b2 a una primera posición rotacional durante parte de su movimiento dirigido hacia abajo y adaptada para girar las palas de la hélice a 10 una segunda posición rotacional durante parte de su movimiento dirigido hacia arriba. Durante este movimiento hacia abajo y/o durante este movimiento hacia arriba, la posición de la pala puede cambiar.

Dichos medios, aparatos y/o disposiciones y dichas unidades "B1", "B2" y/o "B3" son controlables por la unidad de control o equipo de control 100 para generar, en respuesta a señales de entrada elegidas i.a. en forma de fuerza 15 relevante del viento, sentido del viento, estructura de las olas, posición de la instalación, etc. y/o la posición angular de la pala de la hélice con respecto al buje, el perfil de subida de las palas de la hélice y/o perturbaciones relevantes, una

o más señales de salida para afectar a dichos aparatos y/o cambiar la posición rotacional de las palas de la hélice hacia una potencia eléctrica generada maximizada.

20 La disposición 62 se puede influenciar por la unidad de control 100 de la distribución de la velocidad del viento dentro del campo rotacional de la pala de la hélice.

Para este propósito, se hace referencia al diagrama de bloques de la unidad de control o equipo de control 100 de acuerdo con la figura 5.

25 De acuerdo con las características específicas de la invención, la utilización del equipo de control 100 está indicado para el control en respuesta a un sentido del viento preponderante "W" con la ayuda de uno o más medios y aparatos la posición de la instalación "A" en la recogida de agua "V" y/o las turbinas eólicas frente al sentido del viento y el ojo del viento girando la estructura flotable "A" como una unidad.

30 El equipo de control 100 de la figura 5 ilustra la existencia de un número de datos de entrada o entrantes, por medio de convertidores A/D, en el que los datos entrantes 63a1 pueden representar un sentido relevante del viento, los datos entrantes 63a2 pueden representar la fuerza relevante del viento, los datos entrantes 63a3 pueden representar la altura de ola relativa y/o sentido entrante, los datos entrantes 63a4 pueden representar el sentido geográfico de la

35 estructura y 63a5 pueden representar otra información relevante de los sensores asociados.

Estos datos de entrada o entrantes se reciben en una unidad central 63 con una unidad de ordenador 64 y circuitos de cálculo 64a, así como una memoria de programa 64b y una memoria 64c para asignar algoritmos 64d.

40 La unidad central 63 genera una pluralidad de señales de salida, en la que la señal de salida 63b1, sobre un convertidor D/A, ha de controlar la turbina eólica 4b sobre una interfaz o un circuito de adaptación 62 y la señal de salida 63b4 ha de controlar la turbina eólica 4c sobre un convertidor D/A.

Las señales de salida 63b2 y 63b3 han de controlar los medios, aparatos y/o disposiciones "B1" y B2", mientras que la 45 señal de salida 63b5 ha de controlar los medios, aparatos y/o disposición "B3".

Como modos de realización propuestos que entran dentro del alcance de la presente invención, se indica además que a dicho equipo de control 100 se le introducen como datos de entrada 63a6, ajustes relevantes de la rotación de la hélice 4b1, 4b2 de la turbina eólica 4b con relación a su buje, y similar.

50 El modo de realización hace uso de una o más unidades de generador "G".

Por supuesto, la invención no está limitada al modo de realización divulgado anteriormente como un ejemplo y puede estar sometida a modificaciones dentro del alcance del concepto inventivo ilustrado en las siguientes reivindicaciones.

55 Cabe destacar particularmente que cada unidad y/o circuito mostrados se pueden combinar con cada unidad y/o circuito mostrados dentro del marco de poder lograr la función técnica deseada.

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Claims

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