ES2845004T3

ES2845004T3 - Multirotor wind turbine

Info

Publication number: ES2845004T3
Application number: ES17717072T
Authority: ES
Inventors: Peter Bjørn Andersen; Anurag Gupta; Henrik Kudsk; Jonas Lerche Schomacker
Original assignee: Vestas Wind Systems AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 2016-04-14
Filing date: 2017-04-04
Publication date: 2021-07-23
Anticipated expiration: 2037-04-04

Abstract

Una turbina eólica multirrotor (1) que comprende una estructura de torre (2) y al menos una estructura portadora de carga (3, 4), estando dispuesta cada estructura portadora de carga (3, 4) para portar dos o más primeras unidades de generación de energía (5, 7) y para estar conectada a la estructura de torre (2), comprendiendo cada primera unidad de generación de energía (5, 7) un primer rotor (6, 8), y teniendo cada primera unidad de generación de energía (5, 7) un centro de gravedad, caracterizada porque al menos dos de los primeros rotores son rotores a favor del viento (6), estando dispuestas las primeras unidades de generación de energía (5) que comprenden los al menos dos rotores a favor del viento (6) con sus respectivos centros de gravedad a una primera distancia detrás de la estructura de torre (2) a lo largo de un sentido del viento entrante, sustancialmente en el mismo nivel vertical, y en lados opuestos de la estructura de torre (2) a sustancialmente la misma segunda distancia con respecto a la estructura de torre (2) a lo largo de una dirección sustancialmente perpendicular al sentido del viento entrante.A multirotor wind turbine (1) comprising a tower structure (2) and at least one load-bearing structure (3, 4), each load-bearing structure (3, 4) being arranged to carry two or more first units of power generation (5, 7) and to be connected to the tower structure (2), each first power generation unit (5, 7) comprising a first rotor (6, 8), and each first generation unit having of energy (5, 7) a center of gravity, characterized in that at least two of the first rotors are downwind rotors (6), the first power generation units (5) being arranged that comprise the at least two rotors downwind (6) with their respective centers of gravity at a first distance behind the tower structure (2) along a direction of the incoming wind, at substantially the same vertical level, and on opposite sides of the structure tower (2) to substantially the same second distance relative to the tower structure (2) along a direction substantially perpendicular to the direction of the incoming wind.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Turbina eólica multirrotorMultirotor wind turbine

Campo de la invenciónField of the invention

La presente invención se refiere a una turbina eólica multirrotor, es decir, una turbina eólica que comprende dos o más unidades de generación de energía dispuestas en una estructura de torre común, comprendiendo cada unidad de generación de energía un rotor. La turbina eólica multirrotor según la invención es capaz de realizar autoguiñada fiable, incluso en condiciones de viento turbulento. Además, según algunas de las realizaciones de la invención, la turbina eólica multirrotor proporciona igualación de par de fuerzas.The present invention relates to a multirotor wind turbine, that is, a wind turbine comprising two or more power generation units arranged in a common tower structure, each power generation unit comprising a rotor. The multirotor wind turbine according to the invention is capable of reliable self-yaw, even in turbulent wind conditions. Furthermore, according to some of the embodiments of the invention, the multirotor wind turbine provides torque equalization.

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

Las turbinas eólicas comprenden normalmente una o más unidades de generación de energía, comprendiendo cada unidad de generación de energía un rotor que comprende un buje que porta una o más palas de turbina eólica. El viento actúa sobre las palas de turbina eólica, provocando de ese modo que rote el buje. Los movimientos de rotación del buje se transfieren a un generador, o bien por medio de una disposición de engranajes o bien directamente, en el caso de que la turbina eólica sea de un tipo denominado de accionamiento directo. En el generador, se genera energía eléctrica, que puede suministrarse a una red de potencia.Wind turbines typically comprise one or more power generation units, each power generation unit comprising a rotor comprising a hub carrying one or more wind turbine blades. The wind acts on the wind turbine blades, thereby causing the hub to rotate. The rotational movements of the hub are transferred to a generator, either by means of a gear arrangement or directly, in the case where the wind turbine is of a so-called direct drive type. In the generator, electrical energy is generated, which can be supplied to a power grid.

Algunas turbinas eólicas están dotadas de dos o más unidades de generación de energía con el fin de aumentar la potencia total producida por la turbina eólica, sin que tenga que dotarse a la turbina eólica de una unidad de generación de energía muy grande y, por lo tanto, pesada. Tales turbinas eólicas se denominan a veces “turbinas eólicas multirrotor”.Some wind turbines are equipped with two or more power generation units in order to increase the total power produced by the wind turbine, without the wind turbine having to be equipped with a very large power generation unit and therefore so heavy. Such wind turbines are sometimes called "multi-rotor wind turbines".

En las turbinas eólicas multirrotor las unidades de generación de energía pueden portarse por una estructura portadora de carga que, a su vez, está conectada a una estructura de torre. De ese modo, al menos algunas de las unidades de generación de energía no están montadas directamente en la estructura de torre, y pueden tener un centro de gravedad que está desplazado con respecto a un eje longitudinal definido por la estructura de torre. Cuando el viento actúa sobre unidades de generación de energía montadas de esta manera, se crearán fuerzas de empuje, que a su vez provocarán que las cargas se introduzcan en la estructura portadora de carga, y posiblemente en puntos de conexión entre la estructura portadora de carga y la estructura de torre.In multirotor wind turbines the power generation units can be carried by a load-bearing structure which, in turn, is connected to a tower structure. Thus, at least some of the power generation units are not mounted directly on the tower structure, and may have a center of gravity that is offset from a longitudinal axis defined by the tower structure. When the wind acts on power generating units mounted in this way, thrust forces will be created, which in turn will cause loads to enter the load-bearing structure, and possibly at connection points between the load-carrying structure. and the tower structure.

Con el fin de permitir que los rotores de las unidades de generación de energía se dirijan hacia el viento entrante, la(s) estructura(s) portadora(s) de carga puede(n) montarse en la estructura de torre de manera rotatoria por medio de un disposición de guiñada. De ese modo, la estructura portadora de carga puede realizar movimientos de guiñada relativos a la estructura de torre, garantizando de ese modo que los rotores están orientados de manera correcta con respecto al viento entrante. Los movimientos de guiñada pueden realizarse activamente, por ejemplo, por medio de uno o más motores de guiñada. Alternativamente, el sistema de guiñada puede ser uno de la clase de autoguiñada que garantiza automáticamente que los rotores se orienten correctamente. Esto puede obtenerse, por ejemplo, dotando a la estructura portadora de carga de una veleta o similares.In order to allow the rotors of the power generation units to be directed towards the incoming wind, the load-bearing structure (s) can be mounted on the tower structure in a rotational manner by middle of a yaw arrangement. In this way, the load bearing structure can perform yaw movements relative to the tower structure, thereby ensuring that the rotors are oriented correctly with respect to the incoming wind. The yaw movements can be actively performed, for example, by means of one or more yaw motors. Alternatively, the yaw system can be one of the kind of self-yaw that automatically ensures that the rotors are oriented correctly. This can be obtained, for example, by providing the load bearing structure with a vane or the like.

Los mecanismos de autoguiñada de la técnica anterior se conocen por funcionar de manera fiable la mayor parte del tiempo. Sin embargo, en determinadas condiciones, por ejemplo, en condiciones de viento turbulento, existe el riesgo de que estos mecanismos de autoguiñada 'se voltee' repentinamente, es decir, hagan rotar toda la estructura portadora de carga aproximadamente 180°, y la estructura portadora de carga se haga rotar posteriormente hacia una orientación correcta. Esto introduce cargas indeseables en la turbina eólica, y la producción de energía de la turbina eólica se reduce mientras que la estructura portadora de carga se hace rotar hacia la orientación correcta. El documento EP 2463 513 A1 da a conocer un dispositivo de generación de energía eólica que comprende una columna de torre, un primer conjunto de generación de viento y un segundo conjunto de generación de viento. El primer conjunto de generación de viento se instala en una posición en la columna de torre cerca de la parte superior, y genera un primer par de fuerzas en la columna de torre durante la rotación para la generación de energía. El segundo conjunto de generación de viento se instala en una posición en la columna de torre por debajo de la parte superior, y genera un segundo par de fuerzas en la columna de torre que al menos contrarresta parcialmente el primer par de fuerzas.Prior art self-yaw mechanisms are known to work reliably most of the time. However, under certain conditions, for example turbulent wind conditions, there is a risk that these self-yaw mechanisms will suddenly 'flip', that is, they will rotate the entire load-bearing structure approximately 180 °, and the load-bearing structure load is subsequently rotated to the correct orientation. This introduces undesirable loads into the wind turbine, and the energy production of the wind turbine is reduced as the load bearing structure is rotated to the correct orientation. Document EP 2463 513 A1 discloses a wind power generating device comprising a tower column, a first wind generating set and a second wind generating set. The first wind generation assembly is installed in a position on the tower column near the top, and generates a first pair of forces on the tower column during rotation for power generation. The second wind generation assembly is installed in a position on the tower column below the top, and generates a second pair of forces in the tower column that at least partially counteracts the first pair of forces.

El documento JP 2006-322383 da a conocer un dispositivo de generación de energía que comprende dos rotores en contra del viento y una aleta de estabilización. La aleta de estabilización garantiza que el dispositivo de generación de viento sea de autoguiñada.JP 2006-322383 discloses a power generating device comprising two wind-blown rotors and a stabilizing fin. The stabilization fin ensures that the wind generating device is self-yaw.

Además, se conocen ejemplos de turbinas eólicas multirrotor a partir de los documentos GB 2 443 886 A, GB2443886A, US20130127173 y FR 2868483.Furthermore, examples of multirotor wind turbines are known from GB 2 443 886 A, GB2443886A, US20130127173 and FR 2868483.

Descripción de la invención Description of the invention

Es un objeto de realizaciones de la invención proporcionar una turbina eólica multirrotor que sea capaz de realizar autoguiñada fiable, incluso en condiciones de viento turbulento.It is an object of embodiments of the invention to provide a multi-rotor wind turbine that is capable of reliable self-yaw, even in turbulent wind conditions.

Es un objeto adicional de realizaciones de la invención proporcionar una turbina eólica multirrotor que proporciona igualación de par de fuerzas con respecto a la gravedad que actúa sobre las unidades de generación de energía de la turbina eólica multirrotor.It is a further object of embodiments of the invention to provide a multi-rotor wind turbine that provides torque equalization with respect to gravity acting on the power generation units of the multi-rotor wind turbine.

Es un objeto más adicional de realizaciones de la invención proporcionar una turbina eólica multirrotor que proporcione igualación de par de fuerzas con respecto al par de fuerzas de generador que se origina a partir de los rotores de las unidades de generación de energía.It is a still further object of embodiments of the invention to provide a multi-rotor wind turbine that provides torque equalization with respect to generator torque originating from the rotors of the power generation units.

La invención proporciona una turbina eólica multirrotor que comprende una estructura de torre y al menos una estructura portadora de carga, estando dispuesta cada estructura portadora de carga para portar dos o más primeras unidades de generación de energía y para conectarse a la estructura de torre, comprendiendo cada primera unidad de generación de energía un primer rotor, y teniendo cada unidad de generación de energía un centro de gravedad, en la que al menos dos de los rotores son rotores a favor del viento, estando dispuestas las primeras unidades de generación de energía que comprenden los al menos dos primeros rotores a favor del viento con sus respectivos centros de gravedad a una primera distancia detrás de la estructura de torre a lo largo de un sentido del viento entrante, sustancialmente en el mismo nivel vertical, y en lados opuestos de la estructura de torre a sustancialmente la misma segunda distancia con respecto a la estructura de torre a lo largo de una dirección sustancialmente perpendicular al sentido del viento entrante.The invention provides a multirotor wind turbine comprising a tower structure and at least one load-bearing structure, each load-bearing structure being arranged to carry two or more first power generation units and to connect to the tower structure, comprising each first power generation unit a first rotor, and each power generation unit having a center of gravity, in which at least two of the rotors are downwind rotors, the first power generation units being arranged comprise the at least two first downwind rotors with their respective centers of gravity at a first distance behind the tower structure along a direction of the incoming wind, at substantially the same vertical level, and on opposite sides of the tower structure at substantially the same second distance from the tower structure along a direction its tancially perpendicular to the direction of the incoming wind.

Por ejemplo, al menos dos de los rotores son rotores a favor del viento, estando dispuestas las unidades de generación de energía que comprenden rotores a favor del viento con sus centros de gravedad a una primera distancia detrás de la estructura de torre a lo largo de un sentido del viento entrante, sustancialmente en el mismo nivel vertical, y en los lados opuestos de la estructura de torre a sustancialmente la misma segunda distancia con respecto a la estructura de torre a lo largo de una dirección sustancialmente perpendicular al sentido del viento entrante. Alternativamente, al menos dos de los primeros rotores son rotores en contra del viento, cuyos centros de gravedad se disponen a una primera distancia frente a la estructura de torre a lo largo del sentido del viento entrante.For example, at least two of the rotors are downwind rotors, the power generating units comprising downwind rotors being arranged with their centers of gravity at a first distance behind the tower structure along an incoming wind direction, substantially at the same vertical level, and on opposite sides of the tower structure at substantially the same second distance from the tower structure along a direction substantially perpendicular to the incoming wind direction. Alternatively, at least two of the first rotors are upwind rotors, the centers of gravity of which are arranged at a first distance in front of the tower structure along the direction of the incoming wind.

Cada rotor comprende preferiblemente tres palas. Cada rotor puede constituir preferiblemente un rotor de eje horizontal.Each rotor preferably comprises three blades. Each rotor can preferably constitute a horizontal axis rotor.

Los rotores pueden accionarse a las mismas RPM o a diferentes RPM. Pueden tener el mismo diámetro o diámetros diferentes. Las opciones de RPM y diámetro pueden hacerse para evitar vibraciones no deseadas, en particular, con el fin de evitar resonancias.The rotors can be driven at the same RPM or at different RPM. They can have the same diameter or different diameters. The RPM and diameter options can be made to avoid unwanted vibrations, in particular in order to avoid resonances.

La presente invención se refiere a una turbina eólica multirrotor. En el presente contexto, el término 'turbina eólica multirrotor' debe interpretarse en el sentido de una turbina eólica que comprende dos o más unidades de generación de energía, comprendiendo cada unidad de generación de energía un rotor.The present invention relates to a multirotor wind turbine. In the present context, the term 'multi-rotor wind turbine' is to be interpreted in the sense of a wind turbine comprising two or more power generation units, each power generation unit comprising a rotor.

La turbina eólica comprende una estructura de torre y al menos una estructura portadora de carga. La estructura de torre es preferiblemente una estructura sustancialmente vertical que está anclada, en una parte inferior, a una estructura de cimentación. Por consiguiente, la estructura de torre se asemeja a una torre de turbina eólica tradicional para una turbina eólica de un solo rotor.The wind turbine comprises a tower structure and at least one load-bearing structure. The tower structure is preferably a substantially vertical structure that is anchored, in a lower part, to a foundation structure. Accordingly, the tower structure resembles a traditional wind turbine tower for a single rotor wind turbine.

Cada estructura portadora de carga se dispone para portar dos o más unidades de generación de energía y para estar conectada a la estructura de torre. Por consiguiente, una estructura portadora de carga dada forma una conexión entre las dos o más unidades de generación de energía, portadas por la estructura portadora de carga, y la estructura de torre, y es capaz de manejar las cargas implicadas en el transporte de las unidades de generación de energía.Each load bearing structure is arranged to carry two or more power generation units and to be connected to the tower structure. Consequently, a given load-bearing structure forms a connection between the two or more power generating units, carried by the load-bearing structure, and the tower structure, and is capable of handling the loads involved in transporting the power units. power generation units.

En el presente contexto, el término 'unidad de generación de energía' debe interpretarse como una parte de la turbina eólica que en realidad transforma la energía del viento en energía eléctrica. Cada unidad de generación de energía comprende normalmente de ese modo un rotor, que porta un conjunto de palas de turbina eólica, y un generador. La unidad de generación de energía puede comprender además una disposición de engranajes que interconecta el rotor y el generador. El generador, y posiblemente la disposición de engranajes, puede disponerse en el interior de una góndola. Cada unidad de generación de energía tiene un centro de gravedad.In the present context, the term 'power generation unit' should be interpreted as a part of the wind turbine that actually transforms the energy from the wind into electrical energy. Each power generating unit thus normally comprises a rotor, carrying a set of wind turbine blades, and a generator. The power generation unit may further comprise a gear arrangement interconnecting the rotor and the generator. The generator, and possibly the gear arrangement, can be arranged within a nacelle. Each power generation unit has a center of gravity.

Al menos dos de los rotores son rotores a favor del viento. En el presente contexto, el término 'rotor a favor del viento' debe interpretarse como un rotor que, durante un funcionamiento normal, se dispone para situarse en un lado de sotavento de la estructura de torre. Por tanto, cuando la turbina eólica se dispone en una posición de guiñada correcta, los rotores a favor del viento se disponen detrás de la estructura de torre a lo largo del sentido del viento entrante. At least two of the rotors are downwind rotors. In the present context, the term 'downwind rotor' is to be construed as a rotor that, during normal operation, is arranged to lie on a lee side of the tower structure. Therefore, when the wind turbine is arranged in a correct yaw position, the downwind rotors are arranged behind the tower structure along the direction of the incoming wind.

Las al menos dos unidades de generación de energía que comprenden rotores a favor del viento se disponen con sus centros de gravedad a una primera distancia detrás de la estructura de torre a lo largo del sentido del viento entrante. Por tanto, no solamente los rotores a favor del viento, sino también los centros de gravedad de las unidades de generación de energía que comprenden los rotores a favor del viento se disponen detrás de la estructura de torre a lo largo del sentido del viento entrante, es decir, en el lado a sotavento de la estructura de torre. Además, los centros de gravedad de las al menos dos unidades de generación de energía se disponen a una primera distancia detrás de la estructura de torre, es decir, se disponen a la misma distancia desde la estructura de torre. En otras palabras, se disponen en un plano detrás de la estructura de torre, extendiéndose el plano de manera sustancialmente perpendicular al sentido del viento entrante.The at least two power generation units comprising downwind rotors are arranged with their centers of gravity at a first distance behind the tower structure along the direction of the incoming wind. Therefore, not only the downwind rotors, but also the centers of gravity of the power generation units comprising the downwind rotors are arranged behind the tower structure along the direction of the incoming wind, that is, on the leeward side of the tower structure. Furthermore, the centers of gravity of the at least two power generation units are arranged at a first distance behind the tower structure, that is, they are arranged at the same distance from the tower structure. In other words, they are arranged in a plane behind the tower structure, the plane extending substantially perpendicular to the direction of the incoming wind.

Además, los centros de gravedad de las dos o más unidades de generación de energía que comprenden rotores a favor del viento se disponen sustancialmente al mismo nivel vertical, es decir, sustancialmente a la misma altura sobre el suelo, o por encima del nivel del mar en caso de que la turbina eólica sea una turbina eólica de mar adentro. Finalmente, los centros de gravedad de las dos o más unidades de generación de energía que comprenden rotores a favor del viento se disponen en lados opuestos de la estructura de torre sustancialmente a la misma segunda distancia con respecto a la estructura de torre a lo largo de una dirección sustancialmente perpendicular al sentido del viento entrante.Furthermore, the centers of gravity of the two or more power generation units comprising downwind rotors are arranged at substantially the same vertical level, that is, at substantially the same height above the ground, or above sea level. in case the wind turbine is an offshore wind turbine. Finally, the centers of gravity of the two or more power generating units comprising downwind rotors are arranged on opposite sides of the tower structure at substantially the same second distance from the tower structure along a direction substantially perpendicular to the direction of the incoming wind.

Cuando la turbina eólica realiza movimientos de guiñada con el fin de orientar correctamente los rotores de las unidades de generación de energía con respecto al viento entrante, una parte de la turbina eólica, por ejemplo, la estructura portadora de carga, se hace rotar normalmente alrededor de un eje rotacional que coincide con una dirección longitudinal definida por la estructura de torre. Por consiguiente, la disposición de los centros de gravedad de las dos o más unidades de generación de energía a la primera distancia detrás de la estructura de torre tal como se describió anteriormente, garantiza que los centros de gravedad estén detrás del eje de rotación de los movimientos de guiñada, a lo largo del sentido del viento entrante. Por consiguiente, el punto de ataque de las fuerzas de empuje que actúan sobre estas unidades de generación de energía también está dispuesto detrás del eje de rotación de los movimientos guiñada, a lo largo del sentido del viento entrante. Esto provoca que la turbina eólica realice autoguiñada, es decir, la turbina eólica se mueva automáticamente a una posición correcta de guiñada con respecto al viento entrante. Además, la autoguiñada es estable y fiable, incluso en condiciones de viento turbulento, dado que esta disposición de las unidades de generación de energía impide que el mecanismo de guiñada 'se voltee' repentinamente de la manera descrita anteriormente.When the wind turbine performs yaw motions in order to correctly orient the rotors of the power generating units with respect to the incoming wind, a part of the wind turbine, for example the load bearing structure, is rotated normally around of a rotational axis that coincides with a longitudinal direction defined by the tower structure. Consequently, the arrangement of the centers of gravity of the two or more power generation units at the first distance behind the tower structure as described above, ensures that the centers of gravity are behind the axis of rotation of the units. yaw movements, along the direction of the incoming wind. Consequently, the point of attack of the thrust forces acting on these power generation units is also arranged behind the axis of rotation of the yaw movements, along the direction of the incoming wind. This causes the wind turbine to self-yaw, that is, the wind turbine automatically moves to a correct yaw position with respect to the incoming wind. Furthermore, the self-yaw is stable and reliable, even in turbulent wind conditions, as this arrangement of the power generating units prevents the yaw mechanism from suddenly 'flipping' in the manner described above.

Disponer los centros de gravedad de las unidades de generación de energía que comprenden rotores a favor del viento sustancialmente en el mismo nivel vertical y en lados opuestos de la estructura de torre a sustancialmente la misma segunda distancia con respecto a la estructura de torre a lo largo de la dirección sustancialmente perpendicular al sentido del viento entrante, garantiza que las cargas sobre la estructura portadora de carga que se originan a partir de la gravedad que actúa sobre las unidades de generación de energía estén equilibradas. Esto incluso estabiliza adicionalmente el mecanismo de autoguiñada.Arranging the centers of gravity of the power generation units comprising downwind rotors at substantially the same vertical level and on opposite sides of the tower structure at substantially the same second distance from the tower structure along from the direction substantially perpendicular to the direction of the incoming wind, ensures that the loads on the load-bearing structure originating from the gravity acting on the power generation units are balanced. This even further stabilizes the auto yaw mechanism.

Es particularmente ventajoso proporcionar turbinas eólicas multirrotor con un mecanismo de autoguiñada fiable, dado que para las turbinas eólicas multirrotor el par de fuerzas de guiñada aplicado a la torre puede ser potencialmente muy grande y requerir un sistema de guiñada tradicional muy fuerte, así como una torre que pueda manejar el par de fuerzas sin refuerzo. Esto aumenta los costes de fabricación. Por consiguiente, una construcción de turbina eólica multirrotor de autoguiñada es interesante dado que elimina el coste de un mecanismo de guiñada activo y permite un diámetro de torre menor que el que se requeriría si se aplicara un mecanismo de guiñada tradicional activo.It is particularly advantageous to provide multirotor wind turbines with a reliable self-yaw mechanism, since for multirotor wind turbines the yaw torque applied to the tower can potentially be very large and require a very strong traditional yaw system, as well as a tower. that can handle the unreinforced torque. This increases manufacturing costs. Accordingly, a self-yaw multirotor wind turbine construction is interesting in that it eliminates the cost of an active yaw mechanism and allows a smaller tower diameter than would be required if a traditional active yaw mechanism were applied.

Al menos una de la al menos una estructura portadora de carga puede disponerse para portar al menos una segunda unidad de generación de energía, siendo en ese caso la al menos una segunda unidad de generación de energía un rotor en contra del viento, estando dispuesto el centro de gravedad de al menos una de las segundas unidades de generación de energía a una tercera distancia con respecto a la estructura de torre a lo largo del sentido del viento entrante. El centro de gravedad de al menos una de las segundas unidades de generación de energía puede disponerse a un nivel vertical que difiere del nivel vertical de al menos una de las dos primeras unidades de generación de energía.At least one of the at least one load-bearing structure may be arranged to carry at least one second power generation unit, in that case the at least one second power generation unit is a wind-facing rotor, the center of gravity of at least one of the second power generation units at a third distance from the tower structure along the direction of the incoming wind. The center of gravity of at least one of the second power generation units may be arranged at a vertical level that differs from the vertical level of at least one of the first two power generation units.

Las una o más segundas unidades de generación de energía, también denominadas en el presente documento como unidades de generación de energía adicionales, pueden comprender generalmente rotores a favor del viento, que tiene sus centros de gravedad dispuestos de una manera diferente con respecto a la estructura de torre que se describió anteriormente, siempre y cuando al menos dos de las unidades de generación de energía estén dispuestas tal como se describió anteriormente. Por ejemplo, tales unidades de generación de energía adicionales podrían disponerse con sus centros de gravedad a un nivel vertical diferente y/o con una distancia diferente a la estructura de torre a lo largo del sentido del viento entrante y/o a lo largo de la dirección sustancialmente perpendicular al viento entrante. The one or more second power generation units, also referred to herein as additional power generation units, may generally comprise downwind rotors, having their centers of gravity arranged in a different way with respect to the structure. of tower described above, as long as at least two of the power generation units are arranged as described above. For example, such additional power generation units could be arranged with their centers of gravity at a different vertical level and / or with a different distance from the tower structure along the incoming wind direction and / or along the direction. substantially perpendicular to the incoming wind.

Al menos una estructura portadora de carga puede disponerse para portar al menos una unidad de generación de energía adicional, comprendiendo al menos una de las unidades de generación de energía adicionales un rotor en contra del viento y estando dispuesto el centro de gravedad de la unidad de generación de energía a una tercera distancia frente a la estructura de torre a lo largo del sentido del viento entrante.At least one load-bearing structure may be arranged to carry at least one additional power generation unit, at least one of the additional power generation units comprising a wind-facing rotor and the center of gravity of the power unit being arranged. power generation at a third distance in front of the tower structure along the incoming wind direction.

Por tanto, según esta realización, la turbina eólica comprende al menos dos unidades de generación de energía que comprenden rotores a favor del viento y al menos una unidad de generación de energía que comprende un rotor en contra del viento. En otra realización, la turbina eólica comprende al menos dos unidades de generación de energía que comprenden rotores en contra del viento y al menos una unidad de generación de energía que comprende un rotor a favor del viento. En el presente contexto, el término 'rotor en contra del viento' debe interpretarse como un rotor que, durante su funcionamiento normal, se dispone para colocarse a un lado en contra del viento de la estructura de torre. Por tanto, cuando la turbina eólica está dispuesta en una posición de guiñada correcta, los uno o más rotores en contra del viento se disponen frente a la estructura de torre a lo largo del sentido del viento entrante. Therefore, according to this embodiment, the wind turbine comprises at least two power generation units comprising downwind rotors and at least one power generation unit comprising a wind rotor. In another embodiment, the wind turbine comprises at least two power generating units comprising upwind rotors and at least one power generating unit comprising a downwind rotor. In the present context, the term 'upwind rotor' is to be construed as a rotor that, during normal operation, is arranged to be positioned to the upwind side of the tower structure. Therefore, when the wind turbine is arranged in a correct yaw position, the one or more upwind rotors are arranged in front of the tower structure along the direction of the incoming wind.

Dado que la al menos una o al menos dos unidad(es) de generación de energía que comprende rotor(es) a favor del viento se dispone(n) con sus centros de gravedad detrás de la estructura de torre, a lo largo del sentido del viento entrante, y la al menos una unidad de generación de energía que comprende un rotor en contra del viento se dispone(n) con su(s) centro(s) de gravedad frente a la estructura de torre, a lo largo del sentido del viento entrante, es posible equilibrar el par de fuerzas introducido en la estructura portadora de carga y/o transferirlo de la estructura portadora de carga a la estructura de torre, a lo largo del sentido del viento entrante, debido a la gravedad que actúa sobre las unidades de generación de energía.Since the at least one or at least two power generation unit (s) comprising rotor (s) downwind is (are) arranged with their centers of gravity behind the tower structure, along the direction from the incoming wind, and the at least one power generation unit comprising an upwind rotor is arranged with its center (s) of gravity in front of the tower structure, along the direction of the incoming wind, it is possible to balance the torque introduced in the load-bearing structure and / or transfer it from the load-carrying structure to the tower structure, along the direction of the incoming wind, due to the gravity acting on power generation units.

Con el fin de equilibrar el par de fuerzas a lo largo del sentido del viento entrante, tal como se describió anteriormente, la primera distancia y la tercera distancia pueden seleccionarse de manera adecuada. Por ejemplo, suponiendo que las masas de las unidades de generación de energía son sustancialmente idénticas, en el caso de que una estructura portadora de carga dada porte dos unidades de generación de energía que comprenden rotores a favor del viento y una unidad de generación de energía que comprende un rotor en contra del viento, la tercera distancia puede ventajosamente ser aproximadamente dos veces la primera distancia. De manera similar, si una estructura portadora de carga dada porta dos unidades de generación de energía que comprenden rotores a favor del viento y dos unidades de generación de energía que comprenden rotores en contra del viento, la tercera distancia puede ventajosamente ser aproximadamente igual a la primera distancia.In order to balance the torque along the incoming wind direction, as described above, the first distance and the third distance can be appropriately selected. For example, assuming that the masses of the power generation units are substantially identical, in the case that a given load-bearing structure carries two power generation units comprising downwind rotors and one power generation unit comprising a rotor against the wind, the third distance may advantageously be approximately twice the first distance. Similarly, if a given load bearing structure carries two power generating units comprising downwind rotors and two power generating units comprising upwind rotors, the third distance may advantageously be approximately equal to the first distance.

Además, las una o más unidades de generación de energía que comprenden rotores en contra del viento pueden disponerse de tal manera que las una o más unidades de generación de energía que comprenden rotores a favor del viento no están dispuestas en su(s) estela(s). Por ejemplo, la(s) unidad(es) de generación de energía que comprende(n) rotor(es) en contra del viento puede(n) disponerse directamente frente a la estructura de torre.Furthermore, the one or more power generating units comprising upwind rotors may be arranged such that the one or more power generating units comprising downwind rotors are not arranged in their wake (s) ( s). For example, the power generation unit (s) comprising upwind rotor (s) may be arranged directly in front of the tower structure.

El centro de gravedad de la(s) unidad(es) de generación de energía que comprende(n) al menos un rotor en contra del viento puede disponerse en un nivel vertical que difiere del nivel vertical del al menos uno o al menos dos unidades de generación de energía que comprenden rotores a favor del viento. De ese modo, se garantiza que las unidades de generación de energía que comprenden rotores a favor del viento se dispongan fuera de la estela de la unidad de generación de energía que comprende un rotor en contra del viento. Al menos una estructura portadora de carga puede disponerse para portar al menos dos segundas unidades de generación de energía, las al menos dos segundas unidades de generación de energía que portan rotores en contra del viento si dichos al menos dos primeros rotores son rotores a favor del viento, y las al menos dos segundas unidades de generación de energía que llevan rotores a favor del viento si dichos al menos dos primeros rotores son rotores en contra del viento, disponiéndose las al menos dos segundas unidades de generación de energía con sus centros de gravedad en un plano vertical común que se extiende sustancialmente de manera perpendicular al sentido del viento entrante, en la tercera distancia desde la estructura de torre a lo largo del sentido del viento entrante. Por ejemplo, al menos una estructura portadora de carga puede disponerse para portar al menos dos unidades de generación de energía adicionales que comprenden rotores en contra del viento, disponiéndose las al menos dos unidades de generación de energía adicionales con sus centros de gravedad en un plano vertical común que se extiende sustancialmente de manera perpendicular al sentido del viento entrante, en la tercera distancia frente a la estructura de torre a lo largo del sentido del viento entrante.The center of gravity of the power generation unit (s) comprising (s) at least one rotor upwind may be arranged at a vertical level that differs from the vertical level of the at least one or at least two units. of power generation comprising downwind rotors. Thus, it is ensured that the power generating units comprising downwind rotors are arranged out of the wake of the power generating unit comprising a downwind rotor. At least one load-bearing structure may be arranged to carry at least two second power generation units, the at least two second power generation units carrying upwind rotors if said at least two first rotors are downwind rotors. wind, and the at least two second power generation units that carry downwind rotors if said at least two first rotors are upwind rotors, the at least two second power generation units being arranged with their centers of gravity in a common vertical plane extending substantially perpendicular to the direction of the incoming wind, at the third distance from the tower structure along the direction of the incoming wind. For example, at least one load bearing structure may be arranged to carry at least two additional power generating units comprising upwind rotors, the at least two additional power generating units being arranged with their centers of gravity in one plane. a common vertical extending substantially perpendicular to the direction of the incoming wind, in the third distance in front of the tower structure along the direction of the incoming wind.

Según tales realizaciones, al menos una de las estructuras portadoras de carga porta al menos dos unidades de generación de energía que comprenden rotores a favor del viento y al menos dos unidades de generación de energía que comprenden rotores en contra del viento. Las unidades de generación de energía que comprenden rotores a favor del viento se disponen preferiblemente con sus centros de gravedad detrás de la estructura de torre, en un plano horizontal común, y las unidades de generación de energía que comprende rotores en contra del viento se disponen con sus centros de gravedad frente a la estructura de torre, en un plano vertical común. Por consiguiente, las unidades de generación de energía que comprenden rotores en contra del viento pueden disponerse, una encima de la otra, frente a la estructura de torre. Por ejemplo, las unidades de generación de energía que comprenden rotores en contra del viento pueden disponerse directamente frente a la estructura de torre, tal como se describió anteriormente. According to such embodiments, at least one of the load bearing structures carries at least two power generating units comprising downwind rotors and at least two power generating units comprising upwind rotors. The power generating units comprising downwind rotors are preferably arranged with their centers of gravity behind the tower structure, in a common horizontal plane, and the power generating units comprising upwind rotors are arranged with their centers of gravity in front of the tower structure, in a common vertical plane. Accordingly, the power generating units comprising upwind rotors can be arranged, one on top of the other, in front of the tower structure. For example, power generation units comprising upwind rotors can be arranged directly in front of the tower structure, as described above.

Al menos una primera y/o segunda unidad de generación de energía que comprende un rotor en contra del viento puede disponerse con su centro de gravedad por encima del nivel vertical de al menos una primera y/o segunda unidad de generación de energía que comprende un rotor a favor del viento, y al menos una primera y/o segunda unidad de generación de energía que comprende un rotor en contra del viento se dispone con su centro de gravedad por debajo del nivel vertical de al menos una primera y/o segunda unidad de generación de energía que comprende un rotor a favor del viento. Por ejemplo, al menos una unidad de generación de energía que comprende un rotor en contra del viento puede disponerse con su centro de gravedad por encima del nivel vertical de las unidades de generación de energía que comprenden rotores a favor del viento, y al menos una unidad de generación de energía que comprende un rotor en contra del viento puede disponerse con su centro de gravedad por debajo del nivel vertical de las unidades de generación de energía que comprenden rotores a favor del viento.At least one first and / or second power generation unit comprising a wind-driven rotor can be arranged with its center of gravity above the vertical level of at least one first and / or second power generation unit comprising a downwind rotor, and at least a first and / or second power generation unit comprising an upwind rotor is arranged with its center of gravity below the vertical level of at least a first and / or second unit power generation system comprising a downwind rotor. For example, at least one power generation unit comprising an upwind rotor can be arranged with its center of gravity above the vertical level of the power generation units comprising downwind rotors, and at least one Power generating unit comprising an upwind rotor can be arranged with its center of gravity below the vertical level of power generating units comprising downwind rotors.

Según estas realizaciones, el par de fuerzas introducido en la estructura portadora de carga, debido a la rotación de los rotores, también está equilibrado.According to these embodiments, the torque introduced into the load-bearing structure, due to the rotation of the rotors, is also balanced.

Las posiciones de los centros de gravedad para dos primeras y/o segundas unidades de generación de energía que comprenden rotores a favor del viento y dos primeras y/o segundas unidades de generación de energía que comprenden rotores en contra del viento pueden formar esquinas de un tetraedro regular. Por ejemplo, las posiciones de los centros de gravedad para dos unidades de generación de energía que comprenden rotores a favor del viento y dos unidades de generación de energía que comprenden rotores en contra del viento pueden formar esquinas de un tetraedro regular. De ese modo, se logra una construcción estable, que asegura que el par de fuerzas introducido en la estructura portadora de carga, debido a la gravedad que actúa sobre las unidades de generación de energía, así como debido a la rotación de los rotores, esté equilibrado. El perfil del tetraedro de la turbina eólica puede ser más robusto para los cambios de guiñada y ráfagas de viento que otras configuraciones. The positions of the centers of gravity for two first and / or second power generating units comprising downwind rotors and two first and / or second power generating units comprising upwind rotors may form corners of a regular tetrahedron. For example, the positions of the centers of gravity for two power generating units comprising downwind rotors and two power generating units comprising upwind rotors can form corners of a regular tetrahedron. In this way, a stable construction is achieved, which ensures that the torque introduced into the load-bearing structure, due to the gravity acting on the power generation units, as well as due to the rotation of the rotors, is balanced. The wind turbine tetrahedron profile can be more robust to yaw changes and wind gusts than other configurations.

Al menos una estructura portadora de carga puede disponerse para portar al menos tres primeras y/o segundas unidades de generación de energía que comprenden un rotor a favor del viento y al menos dos primeras y/o segundas unidades de generación de energía que comprenden un rotor en contra del viento. La estructura portadora de carga puede comprender al menos tres brazos, portando cada brazo una primera y/o segunda unidad de generación de energía que comprende un rotor a favor del viento y una primera y/o segunda unidad de generación de energía que comprende un rotor en contra del viento, y estando conectado cada brazo a la estructura de torre por medio de una parte de conexión común. En una realización de este tipo, al menos una estructura portadora de carga puede disponerse para portar al menos tres unidades de generación de energía que comprenden un rotor a favor del viento y al menos tres unidades de generación de energía que comprenden un rotor en contra del viento, y la estructura portadora de carga puede comprender al menos tres brazos, portando cada brazo una unidad de generación de energía que comprende un rotor a favor del viento y una unidad de generación de energía que comprende un rotor en contra del viento, y estando conectado cada brazo a la estructura de torre a través de una parte de conexión común.At least one load-bearing structure may be arranged to carry at least three first and / or second power generation units comprising a downwind rotor and at least two first and / or second power generation units comprising a rotor. against the wind. The load bearing structure may comprise at least three arms, each arm carrying a first and / or second power generation unit comprising a downwind rotor and a first and / or second power generation unit comprising a rotor upwind, and each arm being connected to the tower structure by means of a common connection part. In such an embodiment, at least one load-bearing structure may be arranged to carry at least three power generating units comprising a downwind rotor and at least three power generating units comprising a downwind rotor. wind, and the load-bearing structure may comprise at least three arms, each arm carrying a power generation unit comprising a downwind rotor and a power generation unit comprising an upwind rotor, and being connected each arm to the tower structure through a common connection part.

Según tales realizaciones, cada uno de los brazos de la estructura portadora de carga que porta dos unidades de generación de energía, es decir, una unidad de generación de energía que comprende un rotor a favor del viento y una unidad de generación de energía que comprende un rotor en contra del viento. De ese modo, el par de fuerzas introducido en un brazo dado, debido a la rotación de los rotores de las unidades de generación de energía, se equilibrará en una posición a lo largo de la longitud del brazo que se encuentra aproximadamente a mitad de camino entre los puntos de unión de las dos unidades de generación de energía. Además, el par de fuerzas introducido en el brazo, debido a la gravedad que actúa sobre las unidades de generación de energía también se equilibrará en esta posición. Por consiguiente, si los brazos están conectados a la parte de conexión común en esta posición a lo largo de las longitudes de los brazos, se minimiza la transferencia de par de fuerzas desde los brazos a la estructura de torre. Por consiguiente, se minimizan las cargas introducidas en la parte de conexión común, así como en la estructura de torre.According to such embodiments, each of the arms of the load-bearing structure carrying two power generation units, that is, a power generation unit comprising a downwind rotor and a power generation unit comprising a rotor against the wind. Thus, the torque introduced into a given arm, due to the rotation of the rotors of the power generating units, will balance at a position along the length of the arm that is approximately midway between the junction points of the two power generation units. In addition, the torque introduced into the arm, due to the gravity acting on the power generation units, will also balance in this position. Accordingly, if the arms are connected to the common connecting part in this position along the lengths of the arms, the transfer of torque from the arms to the tower structure is minimized. Consequently, the loads introduced on the common connecting part as well as on the tower structure are minimized.

Al menos una estructura portadora de carga puede comprender al menos dos estructuras primarias y al menos dos estructuras secundarias, y la gravedad que actúa sobre las unidades de generación de energía que se transportan por la estructura portadora de carga puede provocar impulso en las estructuras primarias y tracción en las secundarias.At least one load-bearing structure can comprise at least two primary structures and at least two secondary structures, and the gravity acting on the power generating units that are transported by the load-bearing structure can cause momentum in the primary structures and traction in the secondaries.

Según esta realización, las estructuras secundarias se precargan automáticamente, debido a la gravedad que actúa sobre las unidades de generación de energía. La precarga de las estructuras secundarias garantiza que estas estructuras sean capaces de manejar cargas procedentes del empuje de las unidades de generación de energía. En el caso de que dos estructuras secundarias se extiendan en lados opuestos de las estructuras primarias, las cargas de empuje que actúan en un sentido aumentarán la tracción en una primera estructura secundaria y disminuirán la tracción en la segunda estructura secundaria, mientras que las cargas de empuje que actúan en un sentido opuesto disminuirán la tracción en la primera estructura secundaria y aumentarán la tracción en la segunda estructura secundaria. Sin embargo, la precarga en las estructuras secundarias garantiza que una cierta tracción permanezca en cada una de las estructuras secundarias, también cuando se disminuye la tracción, debido a las cargas de empuje. Los dos sentidos opuestos podrían, por ejemplo, ser el sentido del viento entrante y el sentido opuesto. According to this embodiment, the secondary structures are automatically preloaded, due to the gravity acting on the power generation units. The preloading of the secondary structures ensures that these structures are capable of handling loads from the thrust of the power generation units. In the event that two secondary structures extend on opposite sides of the primary structures, the thrust loads acting in one direction will increase the traction in a first secondary structure and will decrease the traction in the second secondary structure, while the loads of Thrust acting in the opposite direction will decrease the traction on the first secondary structure and will increase the traction on the second secondary structure. However, the preload in the secondary structures ensures that a certain traction remains in each of the secondary structures, also when the traction is decreased, due to thrust loads. The two opposite directions could, for example, be the direction of the incoming wind and the opposite direction.

Las estructuras primarias pueden ser en forma de una o más barras de compresión. Las barras de compresión son adecuadas para recibir impulso. Las barras de compresión podrían, por ejemplo, ser en forma de tubos, varillas, vigas, tales como vigas en I, etc.The primary structures can be in the form of one or more compression rods. Compression rods are suitable for receiving momentum. The compression bars could, for example, be in the form of tubes, rods, beams, such as I-beams, etc.

Las estructuras secundarias pueden ser en forma de uno o más elementos de tensión. Los elementos de tensión son adecuados para recibir tracción. Los elementos de tensión podrían, por ejemplo, ser en forma de barras o estructuras de fibra de carbono, o en forma de elementos flexibles, como cables, cuerdas, etc.Secondary structures can be in the form of one or more tension elements. Tension elements are suitable for receiving traction. The tension elements could, for example, be in the form of bars or carbon fiber structures, or in the form of flexible elements, such as cables, ropes, etc.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

La invención se describirá ahora con más detalle con referencia a los dibujos adjuntos en los queThe invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings in which

la figura 1 es una vista en perspectiva de una turbina eólica multirrotor según una primera realización de la invención,Figure 1 is a perspective view of a multirotor wind turbine according to a first embodiment of the invention,

las figuras 2a y 2b son vistas en perspectiva de una turbina eólica multirrotor según una segunda realización de la invención,Figures 2a and 2b are perspective views of a multirotor wind turbine according to a second embodiment of the invention,

las figuras 3a y 3b son vistas en perspectiva de una turbina eólica multirrotor según una tercera realización de la invención,Figures 3a and 3b are perspective views of a multirotor wind turbine according to a third embodiment of the invention,

las figuras 4a y 4b son vistas en perspectiva de una turbina eólica multirrotor según una cuarta realización de la invención,Figures 4a and 4b are perspective views of a multirotor wind turbine according to a fourth embodiment of the invention,

las figuras 5a y 5b son vistas en perspectiva de una turbina eólica multirrotor según una quinta realización de la invención,Figures 5a and 5b are perspective views of a multirotor wind turbine according to a fifth embodiment of the invention,

las figuras 6a y 6b son vistas en perspectiva de una turbina eólica multirrotor según una sexta realización de la invención, yFigures 6a and 6b are perspective views of a multirotor wind turbine according to a sixth embodiment of the invention, and

las figuras 7a-7d son ilustraciones esquemáticas de configuraciones de unidades de generación de energía.Figures 7a-7d are schematic illustrations of power generation unit configurations.

Descripción detallada de los dibujosDetailed description of the drawings

La figura 1 es una vista en perspectiva de una turbina eólica multirrotor 1 según una primera realización de la invención. La turbina eólica multirrotor 1 comprende una estructura de torre 2 y una estructura portadora de carga en forma de dos brazos 3 que se extienden desde la estructura de torre 2, y un cable 4. Cada uno de los brazos 3 porta una unidad de generación de energía 5, y el cable 4 interconecta las unidades de generación de energía 5 o las partes de los brazos 3 que portan las unidades de generación de energía 5. Toda la estructura portadora de carga 3, 4 está dispuesta para realizar movimientos de guiñada con respecto a la estructura de torre 2 sobre un eje de rotación que coincide sustancialmente con un eje longitudinal definido por la estructura de torre 2 , por medio de un mecanismo de guiñada (no mostrado). De ese modo, las unidades de generación de energía 5 pueden orientarse de manera correcta con respecto al viento entrante.Figure 1 is a perspective view of a multirotor wind turbine 1 according to a first embodiment of the invention. The multirotor wind turbine 1 comprises a tower structure 2 and a load-bearing structure in the form of two arms 3 extending from the tower structure 2, and a cable 4. Each of the arms 3 carries a power generation unit. power 5, and the cable 4 interconnects the power generation units 5 or the parts of the arms 3 that carry the power generation units 5. The entire load-bearing structure 3, 4 is arranged to perform yaw movements with respect to to the tower structure 2 about an axis of rotation that substantially coincides with a longitudinal axis defined by the tower structure 2, by means of a yaw mechanism (not shown). Thus, the power generation units 5 can be oriented correctly with respect to the incoming wind.

Cada unidad de generación de energía 5 comprende un rotor a favor del viento 6, y cada unidad de generación de energía 5 tiene un centro de gravedad. Los centros de gravedad para ambas de las unidades de generación de energía 5 se disponen en una primera distancia detrás de la estructura de torre 2, a lo largo del sentido del viento entrante, es decir, en el lado de sotavento de la estructura de torre 2. Por consiguiente, los puntos de ataque de las fuerzas de empuje que actúan sobre las unidades de generación de energía 5 se disponen detrás de la estructura de torre 2 y, de ese modo, detrás del eje de rotación para los movimientos de guiñada de la estructura portadora de carga 3, 4.Each power generation unit 5 comprises a downwind rotor 6, and each power generation unit 5 has a center of gravity. The centers of gravity for both of the power generation units 5 are arranged at a first distance behind the tower structure 2, along the direction of the incoming wind, that is, on the leeward side of the tower structure. 2. Consequently, the points of attack of the thrust forces acting on the power generation units 5 are arranged behind the tower structure 2 and thereby behind the axis of rotation for the yaw movements of load-bearing structure 3, 4.

Además, los centros de gravedad de las unidades de generación de energía 5 se disponen sustancialmente al mismo nivel vertical, y en lados opuestos de la estructura de torre 2 , en una segunda distancia con respecto a la estructura de torre 2, a lo largo de una dirección sustancialmente perpendicular al viento entrante. Por consiguiente, las distancias de cada una de las unidades de generación de energía 5 a la estructura de torre 2, a lo largo de la dirección perpendicular del sentido del viento entrante, son sustancialmente idénticas.Furthermore, the centers of gravity of the power generation units 5 are arranged at substantially the same vertical level, and on opposite sides of the tower structure 2, at a second distance with respect to the tower structure 2, along a direction substantially perpendicular to the incoming wind. Consequently, the distances from each of the power generation units 5 to the tower structure 2, along the perpendicular direction of the incoming wind direction, are substantially identical.

Las posiciones mutuas de las unidades de generación de energía 5 y de la estructura de torre 2 garantizan que la estructura portadora de carga 3, 4 sea capaz de realizar movimientos de autoguiñada en relación con la estructura de torre 2 , de manera estable y fiable, incluso en condiciones de viento turbulento.The mutual positions of the power generation units 5 and the tower structure 2 ensure that the load-bearing structure 3, 4 is capable of performing self-yaw movements relative to the tower structure 2, in a stable and reliable manner, even in turbulent wind conditions.

Los brazos 3 son relativamente rígidos, mientras que el cable 4 es relativamente flexible. Por consiguiente, la gravedad que actúa sobre las unidades de generación de energía 5 provoca impulso en los brazos 3 y tracción en el cable 4. The arms 3 are relatively rigid, while the cable 4 is relatively flexible. Consequently, the gravity acting on the power generation units 5 causes momentum in the arms 3 and traction in the cable 4.

Las figuras 2a y 2b son vistas en perspectiva de una turbina eólica multirrotor 1 según una segunda realización de la invención, vista desde dos ángulos diferentes. La turbina eólica multirrotor 1 de las figuras 2a y 2b es similar a la turbina eólica multirrotor 1 de la figura 1 porque comprende una estructura de torre 2 y una estructura portadora de carga 3, 4, que porta dos unidades de generación de energía 5, comprendiendo cada una un rotor a favor del viento 6. Además, las posiciones mutuas de las unidades de generación de energía 5 y de la estructura de torre 2 son esencialmente tal como se describió anteriormente con referencia a la figura 1.Figures 2a and 2b are perspective views of a multirotor wind turbine 1 according to a second embodiment of the invention, seen from two different angles. The multirotor wind turbine 1 of figures 2a and 2b is similar to the multirotor wind turbine 1 of figure 1 in that it comprises a tower structure 2 and a load-bearing structure 3, 4, which carries two power generation units 5, each comprising a downwind rotor 6. Furthermore, the mutual positions of the power generating units 5 and the tower structure 2 are essentially as described above with reference to Figure 1.

En la realización ilustrada en las figuras 2a y 2b, la estructura portadora de carga comprende tres brazos 3 y tres cables 4. Dos de los brazos 3 portan unidades de generación de energía 5 que comprenden rotores a favor del viento 6, tal como se describió anteriormente con referencia a la figura 1. Por consiguiente, la estructura portadora de carga 3, 4 es también en este caso capaz de realizar autoguiñada de manera fiable y estable, incluso en condiciones de viento turbulento.In the embodiment illustrated in Figures 2a and 2b, the load bearing structure comprises three arms 3 and three cables 4. Two of the arms 3 carry power generation units 5 comprising downwind rotors 6, as described above with reference to Fig. 1. Accordingly, the load-bearing structure 3, 4 is also in this case capable of reliably and stably performing self-yaw, even in turbulent wind conditions.

El tercer brazo 3 porta una unidad de generación de energía adicional 7 que comprende un rotor en contra del viento 8. Los tres cables 4 interconectan cada uno dos de las unidades de generación de energía 5, 7. El centro de gravedad de la unidad de generación de energía adicional 7 se dispone en una tercera distancia frente a la estructura de torre 2 a lo largo del sentido del viento entrante. Además, el centro de gravedad de la unidad de generación de energía adicional 7 se dispone en un nivel vertical inferior a los centros de gravedad de las dos unidades de generación de energía 5 que comprenden rotores a favor del viento 6.The third arm 3 carries an additional power generation unit 7 comprising a wind-up rotor 8. The three cables 4 each interconnect two of the power generation units 5, 7. The center of gravity of the power unit Additional power generation 7 is arranged at a third distance in front of the tower structure 2 along the direction of the incoming wind. Furthermore, the center of gravity of the additional power generation unit 7 is arranged at a vertical level lower than the centers of gravity of the two power generation units 5 comprising downwind rotors 6.

La tercera distancia es sustancialmente el doble de la primera distancia. Por consiguiente, el par de fuerzas introducido en la estructura portadora de carga 3, 4, debido a la gravedad que actúa sobre las unidades de generación de energía 5, 7, se equilibra en el punto donde los brazos 3 están conectados a la estructura de torre 2. Dado que el centro de gravedad de la unidad de generación de energía 7 que comprende un rotor en contra del viento 8 se dispone en un nivel vertical diferente a los centros de gravedad de las unidades de generación de energía 5 que comprenden rotores a favor del viento 6, se garantiza que los rotores a favor del viento 6 se disponen sustancialmente fuera de la estela del rotor en contra del viento 8. Por consiguiente, se maximiza la producción total de energía de la turbina eólica multirrotor 1.The third distance is substantially twice the first distance. Consequently, the torque introduced into the load-bearing structure 3, 4, due to the gravity acting on the power generation units 5, 7, is balanced at the point where the arms 3 are connected to the load-bearing structure. tower 2. Since the center of gravity of the power generation unit 7 comprising an upwind rotor 8 is arranged at a different vertical level than the centers of gravity of the power generation units 5 comprising rotors a Downwind 6, it is ensured that the downwind rotors 6 are arranged substantially out of the wake of the upwind rotor 8. Accordingly, the total power output of the multi-rotor wind turbine 1 is maximized.

Las figuras 3a y 3b son vistas en perspectiva de una turbina eólica multirrotor 1 según una tercera realización de la invención, vista desde dos ángulos diferentes. La turbina eólica multirrotor 1 de las figuras 3a y 3b es muy similar a la turbina eólica multirrotor 1 de las figuras 2a y 2b y, por lo tanto, no se describirá con más detalle en el presente documento.Figures 3a and 3b are perspective views of a multirotor wind turbine 1 according to a third embodiment of the invention, seen from two different angles. The multi-rotor wind turbine 1 of Figures 3a and 3b is very similar to the multi-rotor wind turbine 1 of Figures 2a and 2b and therefore will not be described in more detail here.

Sin embargo, en la turbina eólica multirrotor 1 de las figuras 3a y 3b, el centro de gravedad de la unidad de generación de energía 7 que comprende un rotor en contra del viento 8 se dispone en un nivel vertical superior a los centros de gravedad de las unidades de generación de energía 5 que comprenden rotores a favor del viento 6. Sin embargo, las observaciones expuestas anteriormente con referencia a las figuras 2a y 2b son igualmente aplicables en este caso.However, in the multirotor wind turbine 1 of Figures 3a and 3b, the center of gravity of the power generation unit 7 comprising an upwind rotor 8 is arranged at a vertical level higher than the centers of gravity of the power generation units 5 comprising downwind rotors 6. However, the observations made above with reference to Figures 2a and 2b are equally applicable in this case.

Las figuras 4a y 4b son vistas en perspectiva de una turbina eólica multirrotor 1 según una cuarta realización de la invención, vista desde dos ángulos diferentes. De manera similar a las realizaciones primera, segunda y tercera descritas anteriormente, la turbina eólica multirrotor 1 de las figuras 4a y 4b comprende una estructura de torre 2 y una estructura portadora de carga 3, 4 que porta dos unidades de generación de energía 5, que comprende cada una un rotor a favor del viento 6. Las posiciones mutuas de las unidades de generación de energía 5 que comprenden rotores a favor del viento 6 y la estructura de torre 2 son esencialmente las descritas anteriormente con referencia a la figura 1. Por consiguiente, la estructura portadora de carga 3, 4 es, también en este caso, capaz de realizar movimientos de autoguiñada con respecto a la estructura de torre 2 , de manera estable y fiable, incluso en condiciones de viento turbulento.Figures 4a and 4b are perspective views of a multirotor wind turbine 1 according to a fourth embodiment of the invention, seen from two different angles. Similarly to the first, second and third embodiments described above, the multirotor wind turbine 1 of Figures 4a and 4b comprises a tower structure 2 and a load-bearing structure 3, 4 carrying two power generation units 5, each comprising a downwind rotor 6. The mutual positions of the power generation units 5 comprising downwind rotors 6 and the tower structure 2 are essentially those described above with reference to Figure 1. For Consequently, the load-bearing structure 3, 4 is, also in this case, capable of performing self-yaw movements relative to the tower structure 2, stably and reliably, even in turbulent wind conditions.

La estructura portadora de carga de la turbina eólica multirrotor 1 de las figuras 4a y 4b comprende cuatro brazos 3 y seis cables 4. Dos de los brazos 3 llevan las unidades de generación de energía 5 que comprenden rotores a favor del viento 6. Los otros dos brazos 3 llevan cada uno una unidad de generación de energía 7 que comprende un rotor en contra del viento 8. Los cables 4 interconectan cada una de las unidades de generación de energía 5, 7 a las otras tres unidades de generación de energía 5, 7.The load-bearing structure of the multirotor wind turbine 1 of Figures 4a and 4b comprises four arms 3 and six cables 4. Two of the arms 3 carry the power generation units 5 which comprise downwind rotors 6. The others two arms 3 each carry a power generation unit 7 comprising a wind rotor 8. Cables 4 interconnect each of the power generation units 5, 7 to the other three power generation units 5, 7.

Los centros de gravedad de las unidades de generación de energía 7 que comprenden rotores en contra del viento 8 se disponen, uno encima del otro, en un plano vertical común. Una de las unidades de generación de energía 7 se dispone por encima del nivel vertical de las unidades de generación de energía 5 que comprenden rotores a favor del viento 6, y la otra unidad de generación de energía 7 se dispone por debajo de este nivel vertical.The centers of gravity of the power generation units 7 comprising upwind rotors 8 are arranged, one above the other, in a common vertical plane. One of the power generation units 7 is arranged above the vertical level of the power generation units 5 comprising downwind rotors 6, and the other power generation unit 7 is arranged below this vertical level. .

La primera distancia, es decir, la distancia desde la estructura de torre 2 a los centros de gravedad de las unidades de generación de energía 5 que comprenden rotores a favor del viento 6, a lo largo del sentido del viento entrante, es sustancialmente idéntica a la tercera distancia, es decir, la distancia desde la estructura de torre 2 a los centros de gravedad de las unidades de generación de energía 7 que comprenden rotores en contra del viento 8, a lo largo del sentido del viento entrante. De ese modo, se garantiza que el par de fuerzas introducido en la estructura portadora de carga 3, 4, debido a la gravedad que actúa sobre las unidades de generación de energía 5, 7, esté equilibrado en el punto donde los brazos 3 están conectados a la estructura de torre 2.The first distance, that is, the distance from the tower structure 2 to the centers of gravity of the power generation units 5 comprising downwind rotors 6, along the direction of the incoming wind, is substantially identical to the third distance, that is, the distance from the tower structure 2 to the centers of gravity of the power generation units 7 comprising upwind rotors 8, along of the direction of the incoming wind. In this way, it is ensured that the torque introduced into the load-bearing structure 3, 4, due to the gravity acting on the power generation units 5, 7, is balanced at the point where the arms 3 are connected. to the tower structure 2.

Dado que la turbina eólica multirrotor 1 comprende dos rotores a favor del viento 6 y dos rotores en contra del viento 8, el par de fuerzas introducido en la estructura portadora de carga 3, 4, debido a la rotación de los rotores 6, 8, se equilibra en la posición donde los brazos 3 están conectados a la estructura de torre 2. Por consiguiente, se minimizan las cargas transferidas desde los brazos 3 a la estructura de torre 2.Since the multirotor wind turbine 1 comprises two downwind rotors 6 and two upwind rotors 8, the torque introduced into the load-bearing structure 3, 4, due to the rotation of the rotors 6, 8, it is balanced in the position where the arms 3 are connected to the tower structure 2. Consequently, the loads transferred from the arms 3 to the tower structure 2 are minimized.

Las cuatro unidades de generación de energía 5, 7 se colocan de tal manera que las posiciones de sus centros de gravedad forman las esquinas de un tetraedro regular. Se trata de una construcción muy estable, lo que asegura que el par de fuerzas introducido en la estructura portadora de carga 3, 4, debido a la gravedad que actúa sobre las unidades de generación de energía 5, 7, así como debido a la rotación de los rotores 6, 8, esté equilibrado.The four power generation units 5, 7 are positioned in such a way that the positions of their centers of gravity form the corners of a regular tetrahedron. It is a very stable construction, which ensures that the torque introduced into the load-bearing structure 3, 4, due to the gravity acting on the power generation units 5, 7, as well as due to the rotation rotors 6, 8, is balanced.

Las figuras 5a y 5b son vistas en perspectiva de una turbina eólica multirrotor 1 según una quinta realización de la invención, vista desde dos ángulos diferentes. La turbina eólica multirrotor 1 comprende una estructura de torre 2 y una estructura portadora de carga que comprende tres brazos 3 y varios cables 4.Figures 5a and 5b are perspective views of a multirotor wind turbine 1 according to a fifth embodiment of the invention, seen from two different angles. The multirotor wind turbine 1 comprises a tower structure 2 and a load-bearing structure comprising three arms 3 and several cables 4.

Cada uno de los brazos 3 lleva una unidad de generación de energía 5 que comprende un rotor a favor del viento 6 y una unidad de generación de energía 7 que comprende un rotor en contra del viento 8. Por consiguiente, la turbina eólica multirrotor 1 comprende tres unidades de generación de energía 5 que comprenden rotores a favor del viento 6 y tres unidades de generación de energía 7 que comprende rotores en contra del viento 8. Los brazos 3 están conectados a la estructura de torre 2 en un punto de conexión común.Each of the arms 3 carries a power generation unit 5 comprising a downwind rotor 6 and a power generation unit 7 comprising an upwind rotor 8. Consequently, the multirotor wind turbine 1 comprises three power generation units 5 comprising downwind rotors 6 and three power generation units 7 comprising upwind rotors 8. The arms 3 are connected to the tower structure 2 at a common connection point.

Los centros de gravedad de todas las unidades de generación de energía 5 que comprenden rotores a favor del viento 6 se disponen en un plano vertical común, a una primera distancia detrás de la estructura de torre 2 , a lo largo del sentido del viento entrante. Del mismo modo, los centros de gravedad de todas las unidades de generación de energía 7 que comprenden rotores en contra del viento 8 se disponen en un plano vertical común, a una tercera distancia frente a la estructura de torre 2, a lo largo del sentido del viento entrante. La primera distancia es sustancialmente idéntica a la tercera distancia. De este modo, el par de fuerzas introducido en la estructura portadora de carga 3, 4, debido a la gravedad que actúa sobre las unidades de generación de energía 5, 7, se equilibra en la posición donde los brazos 3 están conectados a la estructura de torre 2.The centers of gravity of all the power generation units 5 comprising downwind rotors 6 are arranged in a common vertical plane, at a first distance behind the tower structure 2, along the direction of the incoming wind. In the same way, the centers of gravity of all the power generation units 7 comprising upwind rotors 8 are arranged in a common vertical plane, at a third distance in front of the tower structure 2, along the direction of the incoming wind. The first distance is substantially identical to the third distance. In this way, the torque introduced into the load-bearing structure 3, 4, due to the gravity acting on the power generation units 5, 7, is balanced in the position where the arms 3 are connected to the structure tower 2.

Además, dado que cada uno de los brazos 3 porta una unidad de generación de energía 5 que comprende un rotor a favor del viento 6 y una unidad de generación de energía 7 que comprende un rotor en contra del viento 8, el par de fuerzas introducido en cada uno de los brazos 3, debido a la rotación de los rotores 6, 8, también se equilibra en la posición donde el brazo 3 está conectado a la estructura de torre 2. Por consiguiente, se minimiza la transferencia de carga desde los brazos 3 a la estructura de torre 2.Furthermore, since each of the arms 3 carries a power generation unit 5 comprising a downwind rotor 6 and a power generation unit 7 comprising an upwind rotor 8, the torque introduced in each of the arms 3, due to the rotation of the rotors 6, 8, it is also balanced in the position where the arm 3 is connected to the tower structure 2. Consequently, the load transfer from the arms is minimized 3 to tower structure 2.

Finalmente, la estructura portadora de carga 3, 4 es capaz de realizar movimientos de autoguiñada en relación con la estructura de torre 2 , de manera estable y fiable, incluso en condiciones de viento turbulento, por las razones expuestas anteriormente.Finally, the load-bearing structure 3, 4 is capable of performing self-yaw movements relative to the tower structure 2, stably and reliably, even in turbulent wind conditions, for the reasons stated above.

Las figuras 6a y 6b son vistas en perspectiva de una turbina eólica multirrotor 1 según una sexta realización de la invención, vista desde dos ángulos diferentes.Figures 6a and 6b are perspective views of a multirotor wind turbine 1 according to a sixth embodiment of the invention, seen from two different angles.

La turbina eólica multirrotor 1 de las figuras 6a y 6b es muy similar a la turbina eólica multirrotor 1 de las figuras 5a y 5b y, por lo tanto, no se describirá con más detalle en el presente documento.The multi-rotor wind turbine 1 of Figures 6a and 6b is very similar to the multi-rotor wind turbine 1 of Figures 5a and 5b and therefore will not be described in more detail here.

Sin embargo, la turbina eólica multirrotor 1 de las figuras 6a y 6b comprende una unidad de generación de energía 7 que comprende un rotor en contra del viento 8. Esta unidad de generación de energía 7 se dispone directamente frente a la estructura de torre 2 , a lo largo del sentido del viento entrante, y con su centro de gravedad en un nivel vertical correspondiente al nivel vertical del punto de conexión común entre los brazos 3 y la estructura de torre 2. De ese modo, se aumenta la producción total de energía de la turbina eólica multirrotor 1 sin riesgo de que ninguno de los rotores a favor del viento 6 se disponga en la estela del rotor en contra del viento adicional 8.However, the multirotor wind turbine 1 of Figures 6a and 6b comprises a power generation unit 7 comprising a wind-up rotor 8. This power generation unit 7 is arranged directly in front of the tower structure 2, along the direction of the incoming wind, and with its center of gravity at a vertical level corresponding to the vertical level of the common connection point between the arms 3 and the tower structure 2. Thus, the total energy production is increased of the multirotor wind turbine 1 without the risk that none of the downwind rotors 6 will be disposed in the wake of the additional upwind rotor 8.

Las figuras 7a-7d son ilustraciones esquemáticas de configuraciones de unidades de generación de energía. Las configuraciones mostradas en las figuras 7a y 7c comprenden un rotor a favor del viento 6 y dos rotores en contra del viento 8. La configuración mostrada en la figura 7d comprende dos rotores a favor del viento 6 y dos rotores en contra del viento 8, montados sobre los respectivos brazos 3. Tal como se muestra, el par de brazos 3 que soporta los rotores en contra del viento 8 puede montarse y soportarse por una primera estructura de remolque 2 , mientras que el par de brazos 3 que soporta los rotores a favor del viento 6 puede montarse y soportarse por una segunda estructura 2. De manera alternativa, ambos pares de brazos 3 pueden montarse y soportarse por una y la misma estructura de torre 2.Figures 7a-7d are schematic illustrations of power generation unit configurations. The configurations shown in figures 7a and 7c comprise one downwind rotor 6 and two upwind rotors 8. The configuration shown in figure 7d comprises two downwind rotors 6 and two upwind rotors 8, mounted on the respective arms 3. As shown, the pair of arms 3 that support the upwind rotors 8 can be mounted and supported by a first towing structure 2, while the pair of arms 3 that support the rotors to Downwind 6 can be mounted and supported by a second structure 2. Alternatively, both pairs of arms 3 can be mounted and supported by one and the same tower structure 2.

La figura 7b ilustra una vista lateral de la configuración de la figura 7c. Figure 7b illustrates a side view of the configuration of Figure 7c.

En las figuras 7a, 7c y 7d, el sentido del viento entrante se ilustra con la flecha 10.In Figures 7a, 7c and 7d, the direction of the incoming wind is illustrated by arrow 10.

Ċ Ċ

Claims

REIVINDICACIONES

i. A multirotor wind turbine (1) comprising a tower structure (2) and at least one load-bearing structure (3, 4), each load-bearing structure (3, 4) being arranged to carry two or more first units of power generation (5, 7) and to be connected to the tower structure (2), each first power generation unit (5, 7) comprising a first rotor (6, 8), and each first generation unit having of energy (5, 7) a center of gravity,

characterized in that at least two of the first rotors are downwind rotors (6), the first power generation units (5) being arranged comprising the at least two downwind rotors (6) with their respective centers of gravity at a first distance behind the tower structure (2) along an incoming wind direction, at substantially the same vertical level, and on opposite sides of the tower structure (2) at substantially the same second distance with with respect to the tower structure (2) along a direction substantially perpendicular to the direction of the incoming wind.

A multirotor wind turbine (1) according to claim 1, wherein at least one of the at least one load-bearing structure (3, 4) is arranged to carry at least one second power generation unit (7) , the at least one second power generation unit (7) being an upwind rotor (8), the center of gravity of at least one of the second power generation units (7) being arranged at a third distance with respect to the tower structure (2) along the direction of the incoming wind.

A multirotor wind turbine (1) according to claim 2, wherein the center of gravity of at least one of said second power generation units (7) is arranged at a vertical level that differs from the vertical level by at least one of said at least two first power generation units (5). 4. A multirotor wind turbine (1) according to claim 2 or 3, wherein at least one load-bearing structure (3,

4) is arranged to carry at least two second power generation units (7), the at least two second power generation units (7) carrying rotors against the wind, the at least two second power generation units being arranged energy (7) with its centers of gravity in a common vertical plane that extends substantially perpendicular to the direction of the incoming wind, at the third distance with respect to the tower structure (2) along the direction of the incoming wind.

A multirotor wind turbine (1) according to claim 4, in which at least a second power generation unit (7) comprising a wind rotor (8) is arranged with its center of gravity above the vertical level of at least one first power generation unit (5) comprising a downwind rotor (6), and at least one second power generation unit (7) comprising a windward rotor (8 ) is arranged with its center of gravity below the vertical level of at least a first power generation unit (5) comprising a downwind rotor (6).

A multirotor wind turbine (1) according to claim 4 or 5, wherein the positions of the centers of gravity for two first power generating units (5) comprising downwind rotors (6) and two second Power generating units (7) comprising upwind rotors (8) form corners of a regular tetrahedron.

A multirotor wind turbine (1) according to any of the preceding claims, wherein at least one load-bearing structure (3, 4) is arranged to carry at least three first power generation units (5) comprising a downwind rotor (6) and at least two second power generation units (7) comprising an upwind rotor (8), and in which the load-bearing structure (3, 4) comprises at least three arms (3), each arm (3) carrying a first power generation unit (5) comprising a downwind rotor (6) and a second power generation unit (7) comprising an upwind rotor from the wind (8), and each arm (3) being connected to the tower structure (2) through a common connection part.

8. A multirotor wind turbine (1) according to any of the preceding claims, wherein at least one load-bearing structure comprises at least two primary structures (3) and at least two secondary structures (4), and wherein the Gravity acting on the first and / or second power generation units (5, 7) that are carried by the load-bearing structure (3, 4) causes impulse in the primary structures (3) and traction in the secondary structures ( 4).

9. A multirotor wind turbine (1) according to claim 8, wherein the primary structures (3) are in the form of one or more compression rods.

10. A multirotor wind turbine (1) according to claim 8 or 9, wherein the secondary structures (4) are in the form of one or more tension elements.