ES2586802T3

ES2586802T3 - Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica o de un parque eólico

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Publication number: ES2586802T3
Application number: ES12808299.7T
Authority: ES
Inventors: Joachim DE BOER
Original assignee: Wobben Properties GmbH
Current assignee: Wobben Properties GmbH
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2016-10-19
Anticipated expiration: 2032-12-10
Also published as: BR112014014085A2; CN103987961B; DK2791503T3; MX2014006902A; JP2015500439A; CA2858761A1; AU2012350817B2; NZ625596A; MX346517B; CN103987961A; AU2012350817A1; CL2014001500A1; RU2596904C2; DE102011088313A1; RU2014128340A; US20140352311A1; WO2013087553A1; ME02457B; EP2791503B1; CA2858761C

Abstract

Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica, un parque eólico, formado por una pluralidad de instalaciones de energía eólica o similares y una unidad de power-to-gas conectada eléctricamente con éstas, generando la instalación de energía eólica o el parque eólico una potencia eléctrica cuando hay viento suficiente alimentándola a una red eléctrica conectada con la instalación de energía eólica o con el parque eólico, haciéndose funcionar la instalación de energía eólica o las instalaciones de energía eólica del parque eólico con una curva de potencia predeterminada, generándose la potencia eléctrica mediante la instalación de energía eólica o el parque eólico a partir de alcanzarse una primera velocidad del viento (viento inicial), encontrándose la instalación de energía eólica o el parque eólico en un intervalo de carga parcial mientras que la velocidad del viento esté entre la primera velocidad del viento (viento inicial) y una segunda velocidad del viento (viento nominal) y encontrándose la instalación de energía eólica o el parque eólico en un intervalo de potencia nominal cuando la velocidad del viento está en un intervalo que es superior a la segunda velocidad del viento (velocidad nominal del viento), consumiéndose solo una parte predeterminada de la potencia eléctrica generada por la instalación de energía eólica o el parque eólico en la unidad de power-to-gas, de modo que en la unidad de power-to-gas se genera un gas combustible, en particular hidrógeno y/o gas de metano o similares, caracterizado porque en la instalación de energía eólica o en el parque eólico está realizado un dispositivo de tratamiento de datos o este tiene asignado un dispositivo de tratamiento de datos, porque en el dispositivo de tratamiento de datos se tratan datos de pronóstico del viento que son válidos para un período de tiempo predeterminado, porque se determina un valor pronosticado para la potencia que está basado en los datos de pronóstico del viento, que puede ser generada de forma segura o casi segura por la instalación de energía eólica o el parque eólico durante el período de tiempo de pronóstico, p.ej. con una probabilidad de más del 90 %, preferentemente de más del 95 %, y ajustándose la parte de la potencia eléctrica que genera la instalación de energía eólica o el parque eólico en el intervalo de carga parcial y que no se consume en la unidad de power-to-gas sino que se alimenta a la red eléctrica conectada durante un período de tiempo predeterminado, p.ej. de 10 minutos o más, p.ej. 1 hora, de forma casi constante al valor pronosticado para la potencia.

Description

DESCRIPCION

Procedimiento para el funcionamiento de una instalacion de ene^a eolica o de un parque eolico

5 Las instalaciones de energfa eolica o los parque eolicos, formados por una pluralidad de instalaciones de energfa eolica, se conocen desde hace mucho tiempo, concretamente en las formas, realizaciones, tamanos y variantes mas diversos.

Una instalacion de energfa eolica es una instalacion que convierte la energfa que existe en el viento mediante una 10 conversion en energfa electrica. Esta ene^a electrica se alimenta sustancialmente a una red electrica.

El inconveniente conocido de la energfa eolica esta en que vana con el viento, es decir, que en funcion de la velocidad actual del viento, puede variar la energfa electrica generada por la instalacion de energfa eolica. No obstante, en sentido estricto, esto solo es valido en el intervalo de carga parcial, es decir, en el intervalo de la 15 instalacion de energfa eolica entre una primera velocidad del viento (viento inicial) y una segunda velocidad del viento (viento nominal). Cuando la fuerza del viento es mas elevada que la velocidad nominal del viento, las variaciones de la velocidad del viento que se ajustan por encima de la velocidad nominal del viento, ya no conducen a variaciones en la generacion de la energfa electrica, puesto que la instalacion de energfa eolica se controla de tal modo, p.ej. mediante regulacion de las palas del rotor de la instalacion de energfa eolica, que el numero de 20 revoluciones y/o la potencia electrica generada permanecen casi constantes.

No obstante, una instalacion de energfa eolica se encuentra en la mayor parte de su funcionamiento en el intervalo de carga parcial y en este intervalo de carga parcial la potencia electrica generada por la instalacion de energfa eolica vana tambien siempre directamente con la velocidad del viento, es decir, cuando vana la velocidad del viento 25 tambien se alimenta siempre una potencia variable, es decir un importe variable de la potencia electrica (concretamente de la potencia efectiva) a la red.

Por lo tanto, las instalaciones de energfa eolica no se tienen en cuenta en muchos estudios para la gestion de la red como generadores para una carga de base, porque no es posible predecir con una probabilidad suficiente la 30 contribucion a la potencia de la instalacion de energfa eolica para la red.

Si bien teoricamente es posible hacer funcionar una instalacion de energfa eolica siempre por debajo del nivel optimo, p.ej. no hacerla funcionar en el intervalo de carga parcial nunca con la potencia maxima, sino hacerla funcionar con un rendimiento de potencia por debajo del nivel optimo, de modo que en caso de variaciones de las 35 velocidades del viento en el intervalo de carga parcial, las palas del rotor de la instalacion de energfa eolica se regulan siempre de tal modo que se compensa la variacion de la velocidad del viento, por lo que la instalacion de energfa eolica alimenta a la red una contribucion a la potencia casi constante.

No obstante, el inconveniente de una solucion de este tipo es que tambien en el intervalo de carga parcial de la 40 instalacion de energfa eolica siempre hay que reajustar el rendimiento de la energfa eolica de la instalacion de energfa eolica, p.ej. mediante ajuste de las palas del rotor o mediante la regulacion de un par antagonista adecuado del generador u otra medida correspondiente lo que, por un lado, consume energfa adicional para el funcionamiento de una instalacion de energfa eolica y, por otro lado, solicita continuamente los componentes correspondientes, de modo que se acelera el envejecimiento y el desgaste de los mismos.

45

No obstante, sobre todo se pierden con un funcionamiento de este tipo contribuciones valiosas de la potencia, por lo que toda la instalacion de energfa eolica solo dispondra de una eficiencia relativamente reducida.

El objetivo de la presente invencion es estabilizar la potencia electrica suministrada por las instalaciones de energfa 50 eolica a la red, sin aceptar al mismo tiempo los inconvenientes conocidos por el estado de la tecnica.

Estado de la tecnica:

La Oficina de Patentes y Marcas de Alemania ha investigado en la solicitud de prioridad el siguiente estado de la 55 tecnica para la presente solicitud: documentos DE 2751341 A1, GB 2263734 A, DE 19716645 A1 y US 2004/0267466 A1.

El objetivo se consigue segun la invencion sobre todo con las caractensticas de la reivindicacion 1. En las reivindicaciones dependientes se indican variantes ventajosas.

La presente invencion propone como puede realizarse en la practica el deseo de la estabilizacion de la potencia electrica de una instalacion de energfa eolica. Para ello, una instalacion de ene^a eolica o un parque eolico (con una pluralidad de instalaciones de ene^a eolica) puede hacerse funcionar junto con una unidad de power-to-gas 5 (unidad de conversion de potencia en gas). La unidad de power-to-gas convierte p.ej. potencia electrica en un gas combustible (hidrogeno, metano, etc.).

Es obvio que el pronostico para el suministro de potencia electrica de una instalacion de energfa eolica no puede pronosticarse con seguridad para todos los tiempos, puesto que el viento seguira variando y vana a horas del dfa 10 muy diferentes, y en estaciones del ano diferentes, segun la invencion sobre todo es relevante elegir un penodo de tiempo de pronostico fiable y que en este penodo de tiempo de pronostico la potencia electrica alimentada a la red presente el valor deseado (potencia pronosticada), o que en cualquier caso no quede por debajo de este.

En primer lugar, no es relevante si se alimenta toda la potencia electrica de la instalacion de energfa eolica o del 15 parque eolico a la red, teniendo que considerarse, por lo contrario, la instalacion de energfa eolica o el parque eolico, por un lado, y la unidad de power-to-gas, por otro lado, como unidad conjunta desde el lado de la red.

Finalmente es relevante que potencia electrica se pone a disposicion de los consumidores conectados con la red y, aunque la unidad de power-to-gas esta conectada con la red, no se considera en este contexto como consumidor 20 clasico, sino como herramienta, mediante la cual puede mantenerse constante la potencia electrica que la instalacion de energfa eolica o el parque eolico pone a disposicion de la red.

Por lo tanto, tampoco importa si la potencia electrica que recibe la unidad de power-to-gas proviene del circuito intermedio de una instalacion de energfa eolica o directamente de la salida de la instalacion de energfa eolica o de la 25 salida de un parque eolico o si la potencia no se recibe de la red, hasta que se haya alimentada toda la potencia de la instalacion de energfa eolica o del parque eolico a la red.

Para la red, a fin de cuentas, solo es relevante la potencia electrica que se alimenta a la red y que no es consumida por la unidad de power-to-gas. Si esta potencia electrica, denominada tambien “potencia pronosticada” o “carga de 30 base” es (casi) constante, la unidad formada por la instalacion de energfa eolica y la unidad de power-to-gas es, por consiguiente, capaz de alimentar una potencia constante a la red, lo que facilita a un comparua distribuidora considerablemente el control de su red.

Cuando se consumen todas las variaciones de potencia de la instalacion de energfa eolica o del parque eolico que 35 resultan por la variacion del viento en la unidad de power-to-gas, esta potencia electrica finalmente no puesta a disposicion de la red no se pierde, sino que solo se convierte en otra forma, es decir, en un gas combustible, p.ej. hidrogeno, metano o similares. Dicho de otro modo: una unidad de power-to-gas es una unidad de conversion para convertir potencia electrica en un gas combustible.

40 Este gas combustible puede procesarse de diferentes formas, ya sea que se acumula o se alimenta a una red de gas. Tambien es posible que la unidad de power-to-gas disponga de un motor de combustion interna controlable, en cuya salida esta conectado un generador electrico, de modo que con el gas combustible, que previamente ha sido producido y almacenado de forma intermedia por la unidad de power-to-gas, tambien puede generarse a su vez potencia electrica, pudiendo alimentarse la misma a la red cuando se desee, cuando el generador esta conectado 45 con la red electrica.

Para que pueda controlarse de la forma deseada el consumo de la unidad de power-to-gas, la unidad de power-togas tambien puede estar conectada mediante una lmea de datos con el parque eolico o la instalacion de energfa eolica.

50

En la instalacion de energfa eolica o en el parque eolico se procesan ahora datos de pronostico del viento, p.ej. de una central meteorologica, una estacion meteorologica o similar, elaborandose un pronostico de potencia basado en estos datos de pronostico del viento.

55 Cuando se dispone por ejemplo de un pronostico del viento, segun el cual el viento vana durante los proximos 30 minutos siempre entre 6 y 8 m/s, es decir, cuando segun el pronostico no queda por debajo de 6 m/s, pero tampoco rebasa 8 m/s, puede elaborarse por ejemplo un pronostico fiable, segun el cual puede generarse potencia electrica de forma segura para los siguientes 30 minutos, que basandose en la curva de potencia de la instalacion de energfa eolica o del parque eolico, corresponde a una potencia electrica que es posible p.ej. con 6 m/s o, si se desea cierto

margen de seguridad, p.ej. con 5,7 m/s de velocidad del viento.

Este valor pronosticado se determina como potencia pronosticada y este valor puede transmitirse tambien mediante la lmea de datos a la estacion de power-to-gas y/o a un control o una central para el control de la red electrica.

5

Durante el funcionamiento de la instalacion de energfa eolica o del parque eolico se detecta ahora tambien de forma continua la potencia actual respectivamente predeterminada por el viento.

Si se ha determinado por ejemplo una potencia pronosticada constante durante un penodo de tiempo 10 predeterminado, p.ej. 30 minutos, basada en una velocidad del viento de 5,7 m por segundo y si la velocidad actual del viento es de 7,7 m, el importe de la diferencia es, por lo tanto de 2 m/s equivalente de potencia electrica, o sea, la potencia electrica que se pone actualmente a disposicion de la unidad de power-to-gas, para que esta potencia se demande allf tambien como consumo.

15 Puesto que la potencia suministrada actual de la instalacion de energfa eolica o del parque eolico se detecta continuamente, tambien la potencia superior a la potencia pronosticada puede alimentarse correspondientemente como valor continuamente a la unidad de power-to-gas, es decir, la potencia electrica generada por la instalacion de energfa eolica/el parque eolico mas alla del pronostico puede alimentarse a la unidad de power-to-gas y esta se controla correspondientemente de tal modo que consume siempre la potencia electrica que ya no se pone a 20 disposicion de los consumidores en la red, sino que debe ser consumida por la unidad de power-to-gas, para que la unidad formada por la instalacion de energfa eolica o el parque eolico, por un lado, y la unidad de power-to-gas, por otro lado, alimente una potencia electrica casi constante a la red visto desde la red.

En un dispositivo de tratamiento de datos de la instalacion de energfa eolica o del parque eolico se determinan, por 25 lo tanto, continuamente potencias pronosticadas respectivamente nuevas para (nuevos) penodos de tiempo de pronostico predeterminados y al terminar un penodo de tiempo de pronostico el funcionamiento sigue con un penodo de tiempo de pronostico consecutivo, en el que la potencia se ajusta nuevamente segun el nuevo pronostico del viento disponible.

30 Tambien puede variarse el penodo de tiempo de pronostico propiamente dicho en funcion de la presencia de los datos de pronostico del viento, p.ej. de 30 minutos a 20 minutos o de 30 minutos a 40 minutos, segun la fiabilidad de los datos de pronostico que se ponen a disposicion.

Una instalacion de energfa eolica esta conectada electricamente con la unidad de power-to-gas. En el ejemplo de 35 realizacion, la conexion electrica esta formada por una lmea electrica, que no obstante tambien puede estar realizada como parte de una red electrica.

Como se ha descrito anteriormente, una unidad de power-to-gas es capaz de generar gas, p.ej. hidrogeno o metano o similares, a partir de corriente electrica, es decir, un gas que es adecuado para la combustion, aunque sobre todo 40 tambien como combustible para un motor. Para la instalacion de instalaciones de energfa eolica o parques eolicos se necesitan de por sf grupos grandes, p.ej. gruas, camiones etc., que hasta ahora por regla general se han accionado con gasoleo, gasolina o similares. Si ahora se cambian estos grupos a la combustion de gas, p.ej. CH4 (metano), el gas que es generado con la unidad de power-to-gas tambien puede usarse para el accionamiento de los grupos mediante los cuales se construye una instalacion de energfa eolica.

45

Si se construye, por ejemplo, una instalacion de energfa eolica en una region aislada, la energfa electrica que genera esta primera instalacion de energfa eolica puede usarse en una unidad de power-to-gas para la generacion del gas, de modo que con el gas se construyen las demas instalaciones de energfa eolica del parque eolico, poniendose el gas a disposicion de los grupos de accionamiento, es decir, gruas, camiones, vehfculos, etc. que son 50 necesarios para construir las instalaciones de energfa eolica de un parque eolico. Por consiguiente, el parque eolico no necesitana combustibles fosiles para su construccion, sino que podna construirse con “gas verde”, es decir, p.ej. gas eolico de la forma descrita, lo que mejora en conjunto el balance ambiental del parque eolico. Precisamente en regiones aisladas el suministro de combustibles es de por sf en muchos casos costoso, en muchas ocasiones al menos diffcil, y debido a ello tambien los combustibles propiamente dichos son muy caros y gracias a la generacion 55 de combustible in situ pueden reducirse por lo tanto los costes de suministro de combustible que son necesarios para los grupos para la construccion de un parque eolico. Si la unidad de power-to-gas esta alojada en un contenedor o similar, despues de la construccion del parque eolico el contendedor con la unidad de power-to-gas puede transportarse a la siguiente obra.

A continuacion, la invencion se explicara mas detalladamente con ayuda de un ejemplo de realizacion.

La figura 1, muestra una vista esquematica de una instalacion de ene^a eolica;

5 la figura 2, muestra una vision global esquematica de una instalacion de energfa eolica y de una unidad de power-to-gas segun la invencion;

la figura 3, muestra una representacion esquematica de una red electrica, de una red de gas natural y de consumidores;

10 la figura 4, muestra una representacion esquematica del procedimiento segun la invencion para el funcionamiento de una instalacion de energfa eolica o de una unidad de power-to-gas en una vision global a tftulo de ejemplo y

la figura 5, muestra una curva de potencia de una instalacion de energfa eolica.

15 A continuacion, los mismos signos de referencia pueden referirse a elementos iguales, pero tambien a elementos similares, no identicos. Para completar, a continuacion se explicara una instalacion de energfa eolica con un generador sincronico y concepto sin engranaje con un convertidor total.

La figura 1 muestra una vista esquematica de una instalacion de energfa eolica 1. En particular, se muestra a tftulo 20 de ejemplo una gondola de una instalacion de energfa eolica sin engranaje. El cubo 2 puede verse gracias al revestimiento (spinner) representado parcialmente abierto. En el cubo 2 estan fijadas tres palas del rotor 4, estando representadas las palas del rotor 4 solo en su zona cercana al cubo. El cubo 2 con las palas del rotor 4 forma un rotor 7 aerodinamico. El cubo 2 esta conectado de forma mecanicamente fija con el rotor 6 del generador. El rotor 6 esta alojado de forma giratoria respecto al estator 8.

25

El rotor 6 recibe corriente durante su giro respecto al estator 8, generalmente corriente continua, para generar de este modo un campo magnetico y establecer un par de generador o un par antagonista de generador, que mediante esta corriente de excitacion tambien puede ajustarse y variarse correspondientemente. Cuando el rotor 6 esta por lo tanto electricamente excitado, su giro respecto al estator 8 genera un campo electrico en el estator 8 y, por lo tanto, 30 una corriente electrica alterna.

La invencion no solo puede realizarse con una instalacion de energfa eolica sin engranaje, sino tambien con una instalacion de energfa eolica con engranaje.

35 La figura 2 muestra una vision global esquematica de una instalacion de energfa eolica y de una unidad de power-togas segun la invencion. En particular, se muestra una vision global con un acoplamiento de rotor-generador sin engranaje con medicion de la frecuencia en una instalacion de energfa eolica con una unidad de power-to-gas conectada con esta.

40 La corriente alterna generada en el generador 10, que sustancialmente esta formado por el rotor 6 y el estator 8, se rectifica mediante un rectificador 12 segun la estructura mostrada en la figura 2. La corriente rectificada o la tension rectificada se convierte a continuacion con ayuda de un ondulador 14 en un sistema de 3 fases con la frecuencia deseada. La tension del sistema de corriente-tension de tres fases asf generado se transforma mediante un transformador 16, para poder alimentarse a una red electrica 18 conectada. Teoricamente podna renunciarse al 45 transformador 16 o este podna ser sustituido por una bobina de choque. No obstante, habitualmente los requisitos de tension en la red electrica 18 requieren una transformacion mediante transformador 16.

Para el control se usa un dispositivo de control principal 20, que puede denominarse tambien unidad de control principal, y que puede formar la unidad de regulacion y control superior de la instalacion de energfa eolica. El 50 dispositivo de control principal 2 recibe su informacion entre otras cosas mediante la frecuencia de red (pero p. ej. tambien la tension de red, el angulo de fase) de la unidad de medicion de red 22 de orden inferior. El dispositivo de control principal 20 controla el ondulador 14, asf como el rectificador 12. En principio, podna usarse naturalmente tambien un rectificador sin control. Ademas, el dispositivo de control principio 20 puede controlar un interruptor periodico 24 para la alimentacion de la corriente de excitacion al rotor 6, que forma parte del generador 10. El 55 dispositivo de control principal 20 modifica entre otras cosas la alimentacion o el punto de trabajo del generador 10 cuando el valor se queda por debajo de un valor ftmite de frecuencia de red predeterminado. Puesto que el generador 10 puede hacerse funcionar con un numero de revoluciones variable, la alimentacion a la red se realiza de la forma descrita con un convertidor total, que esta formado sustancialmente por el rectificador 12 y el ondulador 14.

En el funcionamiento, la tension de red y la frecuencia de red son medidas permanentemente en tres fases por la unidad de medicion de red 22. A partir de la medicion resulta, al menos en caso de una frecuencia de red de 50 Hz, cada 3,3 ms un nuevo valor para una de las 3 tensiones de fase. Por lo tanto, cada semionda de tension, la 5 frecuencia de red se detecta, filtra y se compara con los valores lfmite predeterminados. Para un sistema de 60 Hz estana disponible cada 2/6 ms, es decir, aproximadamente cada paso por cero, un valor para una de las tres tensiones de fase.

En la figura 2 tambien esta representado que la instalacion de energfa eolica 1 esta electricamente conectada con 10 una unidad de power-to-gas 23. La unidad de power-to-gas 23 puede estar conectada detras del transformador 16 (o alternativamente, delante del mismo).

Una unidad de power-to-gas 23 de este tipo (unidad de conversion para convertir potencia electrica en un gas combustible) como tal ya se conoce en distintas formas, por ejemplo tambien por el documento WO 2009/065577. 15 Una unidad de power-to-gas 23 de este tipo tambien es conocida por la empresa Solar Fuel (
www.SolarFuel.de) y tambien esta representada de forma esquematica en la figura 3. En una unidad de power-to-gas 23 de este tipo puede generarse, p.ej. mediante una electrolisis, para lo que se recibe potencia electrica de una instalacion de energfa eolica 1, una fuente solar o una fuente de biomasa (con generacion electrica), en primer lugar hidrogeno. La unidad de power-to-gas 23 tambien puede presentar una unidad de metanizacion, que usa el hidrogeno generado 20 usando una fuente de CO2 para fabricar gas de metano (CH4). El gas generado, ya sea hidrogeno o metano, puede conducirse a un acumulador de gas o a una red de tubenas de gas, p.ej. una red de gas natural.

Finalmente, la unidad de power-to-gas 23 tambien puede presentar un dispositivo de control 24, que esta conectado mediante una lmea de comunicacion 26, ya sea de forma alambrica, p.ej. mediante un cable de fibra optica, o de 25 forma inalambrica, con el dispositivo de control principal 20 de la instalacion de energfa eolica.

Para la electrolisis en la unidad de power-to-gas 23 se necesita corriente continua, que puede generarse mediante un rectificador, que esta conectado p.ej. con la red electrica 18 o que convierte una potencia electrica de la red 16 en una corriente continua, poniendo por lo tanto potencia electrica del dispositivo de electrolisis a disposicion de la 30 unidad de power-to-gas 23. El rectificador puede presentar p.ej. conmutadores IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), tiristores o diodos y dispone de una unidad de control. Los conmutadores son controlados de la forma habitual, para generar una corriente continua a partir de la corriente alterna que se recibe de la red 18.

La unidad de power-to-gas es una unidad 23, en la que se consume energfa electrica o potencia para fabricar 35 finalmente el gas (gas combustible).

La figura 3 muestra una representacion esquematica de una red electrica, una red de gas natural y consumidores. En el ejemplo representado, tambien esta realizada una central termica de ciclo combinado o una planta de cogeneracion 28, en la que el gas combustible se quema en un motor de combustion interna, de modo que en un 40 generador electrico conectado con el motor de combustion interna puede generarse a su vez potencia electrica, que a su vez puede ponerse a disposicion de la red electrica.

La instalacion de energfa eolica 1 puede ser una instalacion individual, aunque tambien puede representar un parque eolico, que esta formado por una pluralidad de instalaciones de energfa eolica.

45

La instalacion de energfa eolica presenta el dispositivo de control principal 20 con un dispositivo de tratamiento de datos DV. Este dispositivo de tratamiento de datos DV presenta entre otras cosas una entrada de datos 25, mediante la cual los datos de pronostico del viento se ponen a disposicion del dispositivo de tratamiento de datos DV. El dispositivo de tratamiento de datos DV elabora a partir de estos datos de pronostico del viento un pronostico 50 de potencia para un penodo de tiempo de pronostico predeterminado, p.ej. 20, 30, 40 50 o 60 minutos o mas, y puede determinar por el pronostico de potencia elaborado, por el tratamiento de la curva de potencia, un ejemplo esta representado en la figura 5, de la instalacion de energfa eolica 1 o del parque eolico tambien de forma muy fiable una potencia pronosticada, es decir, una potencia electrica minima, que finalmente puede ponerse a disposicion de la red de forma fiable y constante en el penodo de tiempo de pronostico elegido.

Al mismo tiempo, la instalacion de energfa eolica 1 o el parque eolico determinan de forma actual, una y otra vez, p.ej. en intervalos de 5 a 10 segundos (o menos), la potencia electrica actual de la instalacion de energfa eolica 1, que depende del viento actual.

Los valores de la potencia actual de la energfa eolica, que esta por encima de la potencia pronosticada (potencia mmima), se alimentan p.ej. como informacion, datos, senal etc. al dispositivo de control y de tratamiento de datos 24 de la unidad de power-to-gas 23, de modo que se predetermina el consumo electrico de la unidad de power-to-gas 23.

5

Cuando se ha definido p.ej. en la instalacion de energfa eolica 1 o en el parque eolico una potencia pronosticada de 1 megavatio (MW) generando la instalacion de energfa eolica 1 o el parque eolico, no obstante, en el momento actual una potencia de 1,3 MW, se determina el importe de la diferencia, es decir 300 kW como valor y el dispositivo de control y de tratamiento de datos 24 de la unidad de power-to-gas 23 recibe este valor como valor de control, de 10 modo que la unidad de power-to-gas 23 se hace funcionar correspondientemente con un consumo de 300 kW.

Cuando el viento se reduce un poco y a continuacion ya solo se ajusta una potencia actual de 1,2 MW, tambien se reduce correspondientemente el consumo electrico de la unidad de power-to-gas 23 a 200 KW; cuando el viento aumenta, de modo que la instalacion de energfa eolica o el parque eolico genera 1,4 MW, el consumo de la unidad 15 de power-to-gas aumenta correspondientemente a 400 kW etc.

Antes de terminar el penodo de tiempo de pronostico, se elabora un nuevo pronostico y se define para este nuevo penodo de tiempo de pronostico a su vez una potencia constante nueva (nueva potencia pronosticada), de modo que la potencia pronosticada vana en todo caso al cambiar de un penodo de tiempo de pronostico al siguiente.

20

Gracias a la lmea de comunicacion 26 comun entre el dispositivo de control principal 20 de la instalacion de energfa eolica 1 o del parque eolico, por un lado, y el dispositivo de control y de tratamiento de datos 24 de la unidad de power-to-gas, por otro lado, pueden intercambiarse datos actuales de viento o los datos acerca de la potencia consumida por la unidad de power-to-gas, para garantizar por lo tanto el suministro constante de la potencia minima 25 constante alimentada a la red electrica 18.

El dispositivo de control principal 20 puede estar conectado ademas tambien con un dispositivo de control 27 o una central para el control de la red electrica, de modo que allf siempre puede llamarse o esta presente el valor de la alimentacion electrica constante a la red electrica.

30

En caso de que se reduzca la velocidad actual del viento y, por lo tanto, la potencia electrica actualmente generada por la instalacion de energfa eolica o el parque eolico por debajo de la potencia pronosticada, el consumo electrico de la unidad de power-to-gas pasa a “cero” (o al valor mmimo posible) y al mismo tiempo puede arrancarse eventualmente una central termica de ciclo combinado o una central de cogeneracion 28, para suministrar potencia 35 electrica adicional, que no puede ser suministrada por la instalacion de energfa eolica 1 o el parque eolico, de modo que en conjunto sigue suministrandose de forma fiable la potencia electrica pronosticada; en caso necesario incluso mas, haciendose funcionar la central termica de ciclo combinado/planta de cogeneracion con una mayor potencia de la que sena necesaria.

40 La figura 4 muestra una representacion esquematica del procedimiento segun la invencion para el funcionamiento de una instalacion de energfa eolica 1 o de una unidad de power-to-gas 23 en una vision global mostrada a tttulo de ejemplo y, en particular, como pueden estar distribuidas las contribuciones a la potencia de la instalacion de energfa eolica 1 de la invencion.

45 En la vision global mostrada a tttulo de ejemplo de la figura 4 se muestra la potencia que genera la instalacion de energfa eolica 1 a lo largo de 30 minutos y, para simplificar, se supone que la potencia generada corresponde exactamente al valor indicado por el pronostico.

Gracias al pronostico se ha determinado una potencia electrica pronosticada predeterminada. Esta potencia electrica 50 pronosticada tambien es generada por la instalacion de energfa eolica 1 durante todo el penodo de tiempo de pronostico y se suministra a la red electrica 18 como potencia constante.

Debido a las variaciones del viento en el penodo de tiempo de pronostico, la instalacion de energfa eolica 1 genera, no obstante, una potencia electrica que es superior a la potencia electrica pronosticada, y por lo tanto, la potencia de 55 la instalacion de energfa eolica 1 generada por encima de la potencia electrica pronosticada se consume en la unidad de power-to-gas 23, de modo que la potencia electrica alimentada por la instalacion de energfa eolica a la red electrica 18 puede mantenerse constante durante todo el penodo de tiempo de pronostico.

Se sobrentiende que justamente en el ejemplo mostrado tambien puede partirse de una potencia pronosticada mas

elevada, por ejemplo cuando se elige un penodo de tiempo de pronostico mas corto, p.ej. 20 minutos P20, de modo que en este caso puede ajustarse una potencia electrica pronosticada mas elevada segun la lmea de trazos y puntos.

5 Si se ajusta finalmente una potencia electrica pronosticad P20 mas elevada o una potencia pronosticada P30 mas baja, depende sobre todo tambien de los requisitos que predetermina el dispositivo de control de red 27.

Si se requiere un penodo de tiempo de pronostico mas largo, como en el ejemplo representado solo puede ajustarse una potencia electrica pronosticada fiable relativamente baja cuando se requiere un penodo de tiempo de pronostico 10 de 30 minutos. Si se requiere, en cambio, una potencia pronosticada constante lo mas alta posible pudiendo acortarse al mismo tiempo el penodo de tiempo de pronostico, esto tambien puede realizarse definiendose la potencia pronosticada P20.

La figura 5 muestra una curva caractenstica de potencia tfpica (curva de potencia) de una instalacion de energfa 15 eolica 1. La instalacion de energfa eolica 1 comienza con la generacion de potencia al comenzar el viento inicial, en el ejemplo de aprox. 3 m/s. Al seguir aumentado la velocidad del viento, la instalacion de energfa eolica 1 se encuentra en el llamado “intervalo de carga parcial” hasta que se alcance la velocidad nominal del viento, p.ej. de aprox. 13,5 m/s. En caso de haber velocidades del viento por encima del funcionamiento nominal, la instalacion de energfa eolica se encuentra en el funcionamiento nominal, es decir, genera su potencia electrica maxima.

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Es especialmente interesante el intervalo de carga parcial, porque allf la potencia electrica generada depende de la velocidad del viento y cuando el viento vana a lo largo de un penodo determinado, tambien vana la potencia electrica generada por la instalacion de energfa eolica 1 o el parque eolico. Gracias a una lmea de control correspondiente tambien es posible controlar la unidad de power-to-gas 23 directamente mediante el dispositivo de 25 control de red 27, p.ej. realizar un valor predeterminado respecto a la potencia electrica a recibir y que, por lo tanto, es consumida en la unidad de power-to-gas 23.

La invencion se refiere a un procedimiento para controlar una instalacion de energfa eolica o un parque eolico y una unidad de power-to-gas. Cuando la instalacion de energfa eolica genera mas energfa que la que puede alimentar en 30 un momento determinado a la red de abastecimiento, esta energfa sobrante puede usarse para alimentar energfa electrica a la unidad de power-to-gas, que se usa en este caso para la conversion o la generacion de gas combustible. Ademas, basandose en un pronostico del viento, tambien puede determinarse un pronostico de la potencia electrica que puede conseguirse probablemente con la instalacion de energfa eolica o el parque eolico. Cuando por lo contrario hay mas viento del que se ha pronosticado originalmente durante el penodo de tiempo de 35 pronostico, la potencia electrica generada adicionalmente por la instalacion de energfa eolica por la velocidad del viento mas elevada no puede alimentarse por ejemplo a la red de abastecimiento sino que se transmite a la unidad de power-to-gas, que usa la energfa electrica para generar gas combustible.

Segun un aspecto de la presente invencion, en caso de que la instalacion de energfa eolica se haga funcionar en un 40 intervalo de carga parcial (es decir, la velocidad del viento es superior a la velocidad inicial de viento pero inferior a la velocidad nominal del viento), puede transmitirse a la unidad de power-to-gas la potencia electrica que se ha producido adicionalmente a la potencia electrica pronosticada.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para el funcionamiento de una instalacion de ene^a eolica, un parque eolico, formado

por una pluralidad de instalaciones de ene^a eolica o similares y una unidad de power-to-gas conectada 5 electricamente con estas,

generando la instalacion de energfa eolica o el parque eolico una potencia electrica cuando hay viento suficiente alimentandola a una red electrica conectada con la instalacion de energfa eolica o con el parque eolico,

10 haciendose funcionar la instalacion de energfa eolica o las instalaciones de energfa eolica del parque eolico con una curva de potencia predeterminada,

generandose la potencia electrica mediante la instalacion de energfa eolica o el parque eolico a partir de alcanzarse una primera velocidad del viento (viento inicial),

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encontrandose la instalacion de energfa eolica o el parque eolico en un intervalo de carga parcial mientras que la velocidad del viento este entre la primera velocidad del viento (viento inicial) y una segunda velocidad del viento (viento nominal) y

20 encontrandose la instalacion de energfa eolica o el parque eolico en un intervalo de potencia nominal cuando la velocidad del viento esta en un intervalo que es superior a la segunda velocidad del viento (velocidad nominal del viento),

consumiendose solo una parte predeterminada de la potencia electrica generada por la instalacion de energfa eolica 25 o el parque eolico en la unidad de power-to-gas, de modo que en la unidad de power-to-gas se genera un gas combustible, en particular hidrogeno y/o gas de metano o similares, caracterizado porque

en la instalacion de energfa eolica o en el parque eolico esta realizado un dispositivo de tratamiento de datos o este tiene asignado un dispositivo de tratamiento de datos, porque en el dispositivo de tratamiento de datos se tratan 30 datos de pronostico del viento que son validos para un penodo de tiempo predeterminado, porque se determina un valor pronosticado para la potencia que esta basado en los datos de pronostico del viento, que puede ser generada de forma segura o casi segura por la instalacion de energfa eolica o el parque eolico durante el penodo de tiempo de pronostico, p.ej. con una probabilidad de mas del 90 %, preferentemente de mas del 95 %, y

35 ajustandose la parte de la potencia electrica que genera la instalacion de energfa eolica o el parque eolico en el intervalo de carga parcial y que no se consume en la unidad de power-to-gas sino que se alimenta a la red electrica conectada durante un penodo de tiempo predeterminado, p.ej. de 10 minutos o mas, p.ej. 1 hora, de forma casi constante al valor pronosticado para la potencia.

40 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, estando conectadas la instalacion de energfa eolica y la

unidad de power-to-gas mediante un dispositivo de comunicacion de datos entre sf y transmitiendose datos de la instalacion de energfa eolica, p.ej. datos de la velocidad del viento, la potencia electrica actual del generador, datos de pronostico del viento etc. a la unidad de power-to-gas y siendo tratados allf para el control de la unidad de power- to-gas.

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3. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, estando dispuestas la instalacion de energfa eolica y la unidad de power-to-gas cerca una de la otra, p.ej. a una distancia de 500 m a 20 km.
4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, transmitiendo la instalacion de energfa

50 eolica y/o el parque eolico datos acerca del penodo de tiempo en el que se alimenta una potencia casi constante a la

red a una central de datos para el control de la red electrica.
5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, dependiendo el control de la unidad de

power-to-gas del pronostico y de las condiciones actuales del viento y, por lo tanto, de la generacion actual de

55 energfa o potencia electrica mediante la instalacion de energfa eolica o el parque eolico.
6. Procedimiento segun la reivindicacion 1, determinando la instalacion de energfa eolica o el parque eolico continuamente la diferencia entre la potencia actual, predeterminada por el viento de la instalacion de energfa eolica o el parque eolico, por un lado, y el valor pronosticado actual, por otro lado, y transmitiendose el importe de

diferencia determinado como senal de control a la unidad de power-to-gas, en la que el valor transmitido es tratado para el control de la unidad de power-to-gas, de modo que la unidad de power-to-gas consume siempre la potencia que corresponde al importe de diferencia determinado entre la potencia actual, predeterminada por el viento de la instalacion de energfa eolica o del parque eolico, por un lado, y el valor pronosticado, por otro lado.

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7. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, siendo el penodo de tiempo de pronostico superior a 10 minutos, preferentemente superior a 20 minutos o superior a 30 minutos o superior a 1 hora.
8. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, disponiendo la instalacion de energfa 10 eolica o el parque eolico de una entrada de datos que esta conectada con la instalacion de tratamiento de datos,

estando conectada la entrada de datos con un dispositivo de control o una central para el control de la red conectada y pudiendo predeterminarse allf un valor que puede sustituir el valor de diferencia determinado y porque mediante una lmea de datos se transmite el valor de diferencia determinado al dispositivo de control o a la central para el control de la red electrica.

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9. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, disponiendo la unidad de power-to-gas de un motor de combustion interna, al que se alimenta el gas generado por la unidad de power-to-gas, porque a continuacion del motor esta dispuesto un generador con el que puede generarse energfa o potencia electrica, que puede alimentarse a la red electrica conectada, y porque el motor de combustion interna o el generador conectado

20 generan potencia electrica, en caso de que la potencia generada por la instalacion de energfa eolica o el parque eolico queda durante un penodo de tiempo predeterminado por debajo de la potencia pronosticada.
10. Central termica de ciclo combinada, formada por una instalacion de energfa eolica, un parque eolico o similares (p.ej. instalacion fotovoltaica), por un lado, y una unidad de power-to-gas electricamente conectada con la

25 misma, por otro lado, para la realizacion del procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores.