BR112014022808B1 - Método para controlar uma turbina de vento - Google Patents

Abstract

método para controlar uma turbina de vento, e, turbina de vento. a invenção se refere a um método para controlar uma turbina de vento (1) que compreende um gerador, é provido para alimentar energia elétrica para uma grade de fornecimento de eletricidade (6), mas que adicionalmente não foi contactada com a grade de fornecimento de eletricidade (6), compreendendo as etapas de: gerar energia elétrica usando o gerador e fornecer elementos elétricos da turbina de vento (1) com a potência gerada, e a uma turbina de vento (1) para gerar energia elétrica a partir do vento e para alimentar a energia elétrica gerada para uma grade de fornecimento de eletricidade (6), distinguida pelo fato de que um método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores é realizado.

Description

[0001] A presente invenção se refere a um método para controlar uma turbina de vento e a tal turbina de vento.

[0002] As Turbinas de vento são comumente conhecidas e um exemplo de uma turbina de vento é mostrado na Figura 1. Tais turbinas de vento são providas para converter energia a partir do vento em energia elétrica e alimentando a mesma para uma grade de fornecimento de eletricidade, também referida a seguir como uma grade de eletricidade ou apenas a grade.

[0003] Antes de a turbina de vento ter alimentado energia elétrica para a grade, ela precisa, no entanto primeiro ser colocada ereta e ser conectada com a grade. Uma vez que ela está substancialmente ereta, testes funcionais são em geral realizados antes de a turbina finalmente ser conectada com a grade e operada como parte da mesma. Durante este tempo, a turbina, que de outra maneira já pode estar completamente ereta, não pode ser operada de maneira normal, e em particular não pode nem ser operada. Dependendo de onde ela está assentada, existe um risco de a turbina de vento resfriar e umidificar, em particular a partir do ar, que é depositado. Também existe um risco de que a turbina de vento seja exposta à chuva também. Apesar de, uma vez que está ereta, uma turbina de vento ser geralmente essencialmente provida com uma nacele envolvida e um mastro envolvido, chuva independentemente disso pode penetrar através dos orifícios de ventilação, por exemplo, através dos quais ela não pode penetrar quando a turbina está operando por causa do fluxo de ar de ventilação para fora. Orientação da turbina de vento desfavorável, em particular de uma nacele de turbina de vento, também pode favorecer a penetração de chuva.

[0004] De maneira a deixar claro este problema, tais fendas de ventilação podem ser fechadas ou partes de turbina sensíveis podem ser cobertas ou blindadas. No entanto, tais medidas causam um alto custo e existe um risco de que tais coberturas ou blindagens não possam ser removidas ou não possam ser completamente removidas quando a turbina por último entra em operação. A ereção bem como quaisquer testes funcionais são tornados mais difíceis.

[0005] Alternativamente, de maneira a prevenir danos a partir da umidade que é depositada ou penetra, aquecimento e/ou secagem de ar podem ser providos usando um dispositivo correspondente. Alternativamente, simplesmente tenta ser feito para tornar a turbina pronta e conectar a mesma com a grade tão rápido quanto for possível. Onde for possível, também tenta ser feita para deixar a turbina ereta em condições climáticas menos críticas, mas isto em geral não é prático.

[0006] Algumas vezes as turbinas de vento estão completamente eretas e podem ser conectadas com a grade, mas isto não é possível no momento, pois a grade ou uma ramificação correspondente com a turbina de vento adicionalmente não existe. A aprovação para a conexão da turbina de vento ou a provisão de uma ramificação de grade correspondente para a conexão pode ser lenta de surgir. Neste caso, pode ser impossível ou difícil de operar um dispositivo de aquecimento e/ou dispositivo de secagem quando não existe conexão com a grade. A conexão com a grade geralmente é designadamente necessária não apenas para alimentar energia elétrica a partir da turbina de vento para a grade, mas também para prover energia elétrica a partir da grade para dar a partida da turbina de vento e/ou operar o equipamento de turbina. Quando não existe conexão com a grade, a turbina de vento assim não pode ser operada e existe um risco, como descrito, de umidade ser depositada ou penetrar, que algumas vezes pode resultar bem rapidamente em danos às partes da turbina, em particular para o equipamento elétrico da turbina.

[0007] O escritório de marcas e patentes alemão identificou a seguinte técnica anterior no pedido de prioridade: US 2010/0013224 A1, US 2012/0056425 A1 e US 7.394.166 B2.

[0008] O objetivo da invenção assim é se endereçar a pelo menos um dos problemas mencionados acima. Em particular, prover uma solução que evita ou pelo menos reduz a umidade que penetra ou que se deposita quando uma turbina de vento que adicionalmente não foi contatada com uma grade de fornecimento de eletricidade. Pelo menos uma solução alternativa também é proposta.

[0009] De acordo com a invenção, um método de acordo com a reivindicação 1 é proposto. De maneira apropriada, o ponto de partida é uma turbina de vento que possui um gerador que é provido para alimentar energia elétrica para uma grade de fornecimento de eletricidade, mas que adicionalmente não foi contatada com a grade de fornecimento de eletricidade. Portanto é proposto para gerar energia elétrica usando o gerador e para usar a energia elétrica gerada para fornecer elementos elétricos da turbina de vento. Em outras palavras, a turbina de vento é iniciada com o propósito de baixa geração de potência, logo que a energia elétrica que está sendo gerada de a partir nos elementos elétricos da turbina de vento. A partida da turbina de vento deste modo não faz sentido em termos de gerar e alimentar energia elétrica para a grade de fornecimento já que adicionalmente não existe qualquer conexão com a grade. A turbina de vento é operada somente para a razão e para o grau em que a turbina não fique danificada por umidade. Colocando de maneira simples, após ela ter sido colocada ereta, mas antes da conexão com a grade, a turbina de vento desta forma é evitada de deteriorar.

[00010] Em particular, os elementos elétricos que são fornecidos com energia elétrica são aqueles os quais de outra forma estão em risco de receber umidade e aqueles os quais como um todo podem proteger a turbina de vento de umidade que penetra ou que é depositada.

[00011] Pelo menos um dispositivo de controle para controlar a turbina de vento aqui é incorporado preferivelmente fornecido com energia elétrica. Neste sentido, em princípio é possível colocar em operação um sistema de controle que pode controlar a ativação adicional e a partida dos elementos.

[00012] Em adição e alternativamente, um dispositivo de ajuste de azimute para ajustar a orientação da turbina de vento em relação ao vento preferivelmente é fornecida com energia elétrica e operada de maneira apropriada. Tal dispositivo de ajuste de azimute é provido para assim chamadas turbinas de vento de eixo horizontal que atualmente são bastante o tipo mais comum e um exemplo do qual é mostrado na Figura 1. Em virtude da operação deste dispositivo de ajuste de azimute, antes de tudo o último é iniciado e assim protegido de deposição ou penetração da umidade. Além disso, a turbina de vento pode ser orientada em relação ao vento, que assim também corresponde à orientação usual que aqui também pode ser ótima ou pelo menos vantajoso no caso de chuva. Também é expediente orientar a turbina de vento em relação ao vento quando a turbina de vento é intencionado de gerar energia elétrica a partir do vento e mesmo quando apenas muito pouca energia elétrica é gerada.

[00013] Um dispositivo de aquecimento para aquecer uma parte da turbina de vento preferivelmente é colocado em operação. Tal dispositivo de aquecimento, por exemplo, pode ser um aquecedor de nacele que aquece a nacele, por exemplo, quando ocupado através de manutenção de pessoal. O dispositivo de aquecimento também pode ser um que aquece instrumentos de medição tais como anemômetro de maneira a proteger os ditos instrumentos de congelar. Consequentemente também é possível garantir a medição apropriada das condições do vento, que por sua vez é expediente ou mesmo necessário de operar a turbina de vento.

[00014] Um dispositivo de aquecimento, por exemplo, também pode ser provido nas lâminas de rotor de maneira a proteger as lâminas do rotor do congelamento ou para descongelar as lâminas de rotor. Estes dispositivos de aquecimento de lâmina de rotor então preferivelmente também podem ser operados quando não existe necessidade de descongelar. Tais dispositivos de aquecimento para as lâminas de rotor são caracterizados por possuir um requisito de energia bastante alto. Por sua vez isto quer dizer que uma quantidade de potência correspondentemente grande é necessária para este modo de operação de proteção de umidade. O modo de operação de proteção de umidade aqui se refere à operação da turbina de vento onde a turbina de vento não alimenta potência para a grade e está sendo operado puramente para autoproteção, isto é, a proteção de umidade que é depositada ou que penetra. Portanto se o dispositivo de aquecimento para aquecer as lâminas de rotor é usado, existe um alto requisito por energia elétrica que por sua vez requer que a turbina de vento gere uma quantidade de potência correspondentemente grande, que por sua vez implica que todos os elementos que de outra forma são usados no modo de operação regular, ou pelo menos muitos dos elementos que também são usados no modo de operação regular, fundamentalmente funciona do mesmo modo que no modo de operação normal. Se é possível permitir que muitos elementos da turbina de vento quanto for possível funcione no modo de operação normal ou em um estado similar, automaticamente isto resulta em ser protegido de umidade.

[00015] No entanto, de tal modo de operação de proteção de umidade, um inversor necessário para alimentar potência para a grade de fornecimento de eletricidade não pode estar automaticamente em um estado de operação normal ou um estado de operação similar quando a turbina de vento não está conectada com a grade. Portanto é proposto, inter alia, que o inversor ou os inversores presentes sejam todos fornecidos com energia elétrica. Uma carga não radiante, tal como resistores chopper, por exemplo, preferivelmente pode ser provida que ativa o inversor. O inversor assim gera um sinal de corrente, embora um baixo, que não é alimentado para a grade, mas em vez disso é usado para ativar tais resistores chopper. A corrente de saída gerada assim é convertida para calor. Para fazer isto, pode ser vantajoso que estes resistores chopper sejam arranjados em pontos na turbina de vento que tem necessidade de aquecimento, em particular neste modo de operação de proteção de umidade. No entanto, no mesmo momento a operação dos inversores também faz com que os inversores em si gerem perdas de calor e assim eles podem se proteger contra umidade. Por um lado, nenhuma ou pouca umidade é depositada nos elementos dos inversores quando estes aquecem durante a operação. Por outro lado, o inversor também pode fazer com que os ventiladores nos inversores deem a partida, que também milita contra a deposição de umidade ou outros tipos de penetração de umidade. Os resistores chopper podem ser um componente dos inversores.

[00016] De maneira a ser capaz de dissipar tanta potência quanto for possível através dos ditos resistores chopper, múltiplos resistores chopper ou múltiplos bancos de resistores chopper são usados que são ativados por sua vez de forma que os respectivos resistores chopper ou bancos de resistores chopper podem resfriar durante isso de maneira a evitar que eles superaqueçam.

[00017] Tais resistores chopper ou bancos de resistores chopper em princípio podem ser ativados de maneira diferente do que através dos inversores. Por exemplo, um dispositivo de ativação para ativar estes resistores chopper ou bancos de resistores chopper pode ser provido que está presente somente para este propósito. Resistores chopper ou bancos de resistores chopper também podem ser usados que são providos como um dispositivo de segurança quando a turbina está operando, designadamente de forma que eles podem remover potência que adicionalmente está sendo gerada no caso de um desligamento súbito da turbina de vento.

[00018] De acordo com uma modalidade adicional, é proposto que verificações são realizadas em intervalos de verificação que podem ser predeterminados como para se o gerador e/ou a turbina de vento está operando e energia elétrica está sendo gerado, em que o gerador ou a turbina de vento é iniciada quando é determinado que qualquer um deles não está operando e não está gerando qualquer energia elétrica. Em princípio é vantajoso operar a turbina de vento em geral também sem uma conexão com a grade no modo de operação de proteção de umidade descrito. Assim é possível que o vento diminua por tempo o suficiente para que nenhuma potência seja mais gerada. Neste caso, a turbina de vento é inicialmente interrompida. Tal situação é detectada pelo sistema de verificação proposto. Os intervalos de verificação que podem ser predeterminados, por exemplo, podem ser de uma hora, meia hora, ou duas horas ou outros valores. Os intervalos de verificação também podem ser predefinidos de maneira individual, tal como, por exemplo, dependendo do local da instalação ou dependendo do tempo do ano. Se uma turbina de vento é assentada em uma região quente, seca no verão, quando também existe pouca propensão de chuva, tais intervalos de verificação podem ser grandes. Em contraste, se uma turbina de vento é assentada em uma região fria e úmida e em particular em um momento do ano úmido e frio, pode ser vantajoso escolher intervalos de verificação curtos.

[00019] As turbinas de vento preferivelmente são iniciadas para o modo de operação de proteção de umidade com o auxílio de uma fonte de energia auxiliar, em particular tendo uma bateria e/ou um gerador auxiliar tal como um gerador de diesel. Isto pode estar relacionado tanto com a primeira partida para este modo de operação de proteção de umidade ou também para a partida que é proposta de acordo com uma modalidade quando uma verificação é feita após um intervalo de verificação que pode ser predeterminado que o gerador ou a turbina de vento não está mais operando e não está mais gerando qualquer potência. Tal fonte de energia auxiliar pode ser uma fonte de energia auxiliar móvel ou uma fonte de energia auxiliar que é fixada pelo menos temporariamente. Isto é proposto especialmente quando existe uma propensão de que uma conexão com a grade leve um tempo relativamente longo. Tal fonte auxiliar também pode permanecer no local quando a turbina de vento está conectada com uma grade fraca ou com a grade através de uma ligação de grade fraca e de maneira correspondente no futuro também, isto é, mesmo uma vez que a turbina de vento tenha sido conectada com a grade, mas existe uma propensão de uma desconexão relativamente longa a partir da grade.

[00020] Deve ser notado que a verificação de se o gerador adicionalmente está operando requer relativamente pouca energia e pode ser realizada, por exemplo, usando uma bateria pequena convencional ou mesmo uma unidade de capacitor. A verificação em si essencialmente requer apenas energia para operar um pequeno microprocessador ou microcomputador. Também é possível utilizar uma conexão com a grade. Assim pode ser possível que a turbina de vento adicionalmente não está conectada com a grade, ou também que não pode estar conectada adicionalmente com a grade, mas que uma conexão com a grade existe que é suficiente para realizar o modo de operação de proteção de umidade e é pelo menos suficiente para a verificação descrita. Apenas quando uma verificação resulta na necessidade de começar ou começar novamente um modo de operação de proteção de umidade é significativamente mais energia e significativamente mais potência necessária que então pode ser ligada através da fonte auxiliar. Alternativamente ou adicionalmente, uma verificação pode ser feita como para se existe vento insuficiente. De acordo com uma modalidade, é proposto que um modo de operação de proteção de umidade é induzido dependendo das condições dentro ou fora da turbina de vento, tais como, por exemplo, umidade e/ou temperatura.

[00021] Uma unidade de potência de emergência também pode ser provida para monitorar se a turbina de vento está operando.

[00022] Preferivelmente é proposto que pelo menos um dos elementos elétricos seja fornecido de maneira direta com energia elétrica pela fonte de energia auxiliar quando o gerador da turbina de vento não pode ser ligado pois existe uma falta de vento. Por exemplo, para fazer isto, um gerador de diesel também pode ser operado de maneira permanente quando condições climáticas tornam tal proteção de umidade necessária.

[00023] Preferivelmente também é proposto que a turbina de vento corra essencialmente sem qualquer fonte externa de energia. Para fazer isto, as lâminas de rotor podem ter um passo correspondente que é de aproximadamente 60°, assumindo a posição emplumada de 90°. Isto também pode ser referido como uma autopartida.

[00024] De acordo com outra modalidade, é proposto que, após um período de tempo que pode ser predeterminado, o gerador é desligado novamente e/ou o fornecimento para os elementos elétricos é interrompido novamente quando existe vento insuficiente para operar o gerador. Em particular, uma troca é proposta entre, por um lado, o uso de energia a partir de uma fonte de energia auxiliar, em particular o uso de um combustível, quando, por exemplo, um gerador de diesel ou outros, motor de combustão é usado, e, por outro lado, a urgência de proteção de umidade para os elementos. Uma vez que a turbina de vento foi iniciada com sucesso, um gerador de diesel deve ser interrompido novamente. Por exemplo, também pode ser vantajoso nesta troca apenas para empregar energia auxiliar para virar a turbina de vento para o vento de forma que pelo menos uma orientação de acordo com um modo normal de operação de turbina existe. Em outras palavras, pode ser suficiente orientar a turbina de vento por um certo período de tempo, tal como por exemplo, metade de um dia ou um dia, de forma que pelo menos nenhuma chuva entra na turbina de vento. Como uma medida puramente de precaução, deve ser notado que também pode haver uma direção de vento quando o vento é tão fraco que o gerador não pode ser iniciado.

[00025] Além disso, uma turbina de vento para gerar energia elétrica a partir do vento para alimentar a energia elétrica gerada para uma grade de fornecimento de eletricidade é proposta que é caracterizada pelo fato de que um método de acordo com uma das modalidades mencionadas acima é realizada. Em particular, uma turbina de vento é proposta com um método para controlar a turbina de vento em um modo de operação de proteção de umidade descrito. Como foi descrito acima, esta turbina de vento também pode ser protegida de umidade quando adicionalmente não está conectada com a grade de fornecimento de eletricidade.

[00026] A turbina de vento preferivelmente compreende uma fonte de energia auxiliar, em particular uma bateria ou um gerador auxiliar. A fonte de energia auxiliar aqui precisa ser dimensionada tal que pode prover energia suficiente e potência suficiente também para iniciar a turbina de vento. Atenção é dada aqui em particular à potência e à energia. Por exemplo, um gerador selecionador que é muito pequeno pode prover energia suficiente, desde que o tanque de diesel seja grande o suficiente, mas sem ser capaz de prover potência suficiente, isto é, energia suficiente por unidade de tempo. Reciprocamente, um banco de capacitores, por exemplo, pode prover potência suficiente, mas não está disponível por um período de tempo suficiente, durante o qual o banco de capacitores não armazenou energia suficiente.

[00027] Adicionalmente deve ser notado que uma turbina de vento provida para a operação com a grade é uma que ambas possuem conexões correspondentes para a conexão com uma rede de eletricidade e em particular compreende um correspondente inversor, incluindo um correspondente programa para ativar o chopper que é provido para alimentar potência para uma grade de fornecimento de eletricidade. Deve ser notado aqui que turbinas de vento atuais que alimentam potência para a grade de fornecimento de eletricidade também precisam estar em cumprimento com regulações de grade que são usualmente referidas como o código de grade. Uma turbina de vento é apenas provido ou preparado para a conexão com uma grade de fornecimento de eletricidade quando pode satisfazer tais requisitos. Se uma turbina de vento é provida realmente ou preparada para a conexão com uma grade de fornecimento de eletricidade por último pode ser determinado se finalmente está conectado com uma grade de eletricidade.

[00028] A invenção agora é explicada em detalhe abaixo por meio de exemplo com o auxílio de modalidades exemplares e com referência aos desenhos anexos.

[00029] A Figura 1 mostra uma vista de perspectiva de uma turbina de vento.

[00030] A Figura 2 mostra de maneira esquemática uma turbina de vento, com um gerador auxiliar, que está desconectada da grade.

[00031] A Figura 3 mostra um fluxograma para ilustrar a sequência de um método de controle de acordo com a invenção.

[00032] A Figura 1 mostra uma turbina de vento 100 tendo um mastro 102 e uma nacele 104. Um rotor 106 com três lâminas de rotor 108 e um girador 110 é arranjado na nacele 104. Durante a operação do rotor 106 ser deslocado pelo vento em um movimento rotativo e desta forma aciona um gerador dentro da nacele 104.

[00033] A Figura 2 mostra uma turbina de vento 1 com uma fonte de energia auxiliar 2 ou um gerador auxiliar 2, designadamente um gerador de diesel 2 como uma modalidade possível de tal fonte de energia auxiliar. A turbina de vento 1 em princípio é intencionada de ser conectada com uma grade de fornecimento de eletricidade 6 através de uma linha de conexão 4. A situação ilustrada na qual a invenção está baseada, no entanto, assume que a turbina de vento 1 não está conectada com a grade de fornecimento de eletricidade 6, como simbolizado pela seta de mau funcionamento 8.

[00034] A turbina de vento 1 assim está completamente ou pelo menos substancialmente completamente ereta mas adicionalmente não está conectada com a grade de fornecimento de eletricidade 6. De maneira então a proteger a turbina de vento 1 a partir da posição ou penetração de umidade, ou para remover umidade a partir da turbina, o último pode ser iniciado de maneira a gerar potência para o seus próprios requisitos para proteção de umidade. No entanto, energia já é requisitada de maneira a iniciar a turbina de vento e esta energia não pode ser tomada a partir da grade de fornecimento de eletricidade já que não existe conexão com a grade de fornecimento de eletricidade 6. Para este propósito, o gerador auxiliar 2 pode ser iniciado e a potência que é necessária de iniciar a turbina de vento 1 transferido para a turbina de vento 1. Tal conexão do gerador auxiliar 2 com a turbina de vento 1 é ilustrada na Figura 2 pelo comutador 10 que é fechado para alcançar isto. A turbina de vento então pode ser iniciada e seus componentes podem ser fornecidos com potência pela turbina de vento em si, desde que a turbina de vento 1 está no modo de operação apropriado. O gerador auxiliar 2 então pode ser desligado novamente, enquanto a turbina de vento 1 continua a operar.

[00035] Tal sequência é explicada no fluxograma na Figura 3. Um ciclo de sequência 30 é mostrado o qual é completado em intervalos de verificação que podem ser predeterminados, isto é, por hora por exemplo.

[00036] O intervalo de verificação que pode ser predeterminado, isto é, o tempo no qual o ciclo de sequência 30 é completado, é armazenado no bloco de controle 32. Este bloco de controle 32 também pode ser considerado um bloco de partida 32. O ciclo de sequência 30 é iniciado aqui a cada vez que o intervalo de verificação que pode ser predeterminado e assim repetido. Uma vez que tal intervalo de verificação que pode ser predeterminado ou um correspondente tempo de espera passou, uma consulta é feita no bloco de consulta 34 como para se a turbina de vento 1 está operando, isto é, está operando e em particular também está gerando potência, e pelo menos tanta potência quanto é necessária para manter a operação. Se esta consulta no bloco de consulta 34 é positiva, o bloco de consulta 34 se ramifica de volta para o bloco de controle 32.

[00037] Se o resultado da consulta no bloco de consulta 34 é negativo, a turbina de vento 1 portanto não está operando e assim o ciclo de sequência 30 está operando novamente através e o gerador auxiliar 2, isto é, o gerador de diesel 2 na Figura 2, é inicialmente iniciado. Isto é ilustrado pelo bloco “ligado” de gerador auxiliar 36.

[00038] Desde que o gerador auxiliar 2 que foi ligado de acordo com o bloco 36 e suficiente energia elétrica pode ser provida, a turbina de vento 1 é ligada, como ilustrado pelo bloco de partida 38.

[00039] A turbina de vento 1 agora pode acelerar e por último manter a sua operação em si e gerar toda a potência necessária para a sua operação em si.

[00040] De maneira correspondente, o gerador auxiliar 2 pode ser desligado novamente, como ilustrado pelo bloco “desligado” de gerador auxiliar 40. O gerador auxiliar 2 então é desligado e não existe necessidade de utilizar mais combustível ou outra energia armazenada para operar ou para acelerar a turbina de vento 1.

[00041] Se a turbina de vento de operação 1 e o gerador auxiliar 2 então são desligados novamente, a sequência no ciclo de sequência 30 reverte para o bloco de espera 32. Uma vez que o tempo de espera ou o intervalo de verificação que pode ser predeterminado passou, o bloco de controle 32 recomeça a sequência do ciclo de sequência 30.

[00042] Em princípio, a turbina de vento agora pode manter de maneira permanente sua operação em si, idealmente até que o pessoal da manutenção finalmente venha de maneira a realizar o excelente acoplamento para uma grade de fornecimento de eletricidade. No entanto, pode ser que durante isso a velocidade do vento cai tanto que a turbina de vento não pode mais manter a sua operação em si, ou que falhas ocorrem que começam a operação continuada oposta. A turbina de vento então desliga de maneira automática. Em particular, lâminas de rotor são viradas para o vento, quando a turbina de vento é desligada e não pode mais controlar tal ajuste de lâmina de rotor. Não pode ser expediente começar agora a turbina novamente usando o gerador auxiliar. A turbina de vento por último estava apenas operando e deve ter a umidade removida. Além disso, em toda a probabilidade a turbina de vento não pode ser mantida em operação quando ela foi desligada por causa de uma falta de vento.

[00043] Por esta razão, é proposto esperar um período de tempo antes de tentar iniciar novamente a turbina. Em princípio, o período de espera assim também pode ser selecionado para ser muito maior, tal como um ou mais dias, por exemplo. Partida em uma base diária, por exemplo, pode ser suficiente para remover a umidade ou secar a turbina de vento. No entanto, é problemático quando não existe vento em todo momento em que a partida é tentada após um dia. Portanto é proposta a realização de tal tentativa de reiniciar em uma base horária.

[00044] Quando o reinício falha, pois não existe vento, em particular quando a partida falha muitas vezes em uma fileira, de acordo com uma modalidade é proposto deixar o gerador auxiliar que opera por mais tempo de maneira a fornecer pelo menos alguns componentes da turbina de vento com energia elétrica já que de outra forma existe um risco que a umidade seja depositada ou penetre na turbina de vento.

[00045] O gerador auxiliar preferivelmente pode ser usado para realizar um teste funcional para muitos dos componentes da turbina de vento após ter sido colocada ereta. Se tal gerador auxiliar existe, possivelmente pode ser sensível de realizar o teste funcional quando existe pouco vento.

[00046] A presente invenção assim simplesmente e de maneira expediente provê proteção contra a penetração e/ou a deposição da umidade para uma turbina de vento que foi colocada érea, mas que adicionalmente não foi contatada com uma grade de fornecimento de eletricidade. De maneira apropriada, turbinas são fornecidas com a energia autogerada, que evita que umidade e correspondentes danos, em particular aos componentes eletrônicos. Isto é proposto para uma turbina de vento que, em particular adicionalmente não está, conectada com a grade, ou adicionalmente uma turbina de vento para a qual uma permissão de entrada de alimentação adicionalmente não foi garantida e assim em qualquer caso adicionalmente não estava conectada de maneira elétrica com a grade de fornecimento de eletricidade. Múltiplos resultados devem ser alcançados por tal operação.

[00047] Uma funcionalidade fundamental consiste em posicionar a turbina em um estado similar à operação normal, em que a unidade de controle de turbina é fornecida e os sistemas, designadamente os componentes da turbina de vento, são autoaquecidos. Como um resultado, a condensação e alto teor de umidade na turbina de vento devem ser evitadas. A umidade pode danificar componentes eletrônicos e eletromecânicos e fazer com que o último falhe. Por exemplo, placas de circuito com componentes eletrônicos que podem ser afetados de maneira funcional por umidade e restringir a segurança da turbina são acumulados na unidade de controle de turbina. Muitos sensores com o propósito de detectar variáveis físicas podem ser danificados ou falhar por causa do ingresso de água.

[00048] Outra funcionalidade fundamental consiste em permitir que a turbina seja orientada, isto é, orientada no vento, correspondendo com motores de ajuste de azimute. A orientação da turbina de vento para o vento pode ser um pré-requisito para evitar o ingresso de água na vizinhança da nacele da turbina de vento. A engenharia pode ser desenvolvida de maneira a corresponder de maneira ótima com a operação normal. A engenharia assume basicamente uma turbina de vento operada de maneira correta, em particular orientada de maneira correta que gera potência. Em tal operação normal, a turbina faceia para o vento de forma que revestimento exterior e sistemas de vedação evitam o ingresso de água desta direção. Partindo desta posição, a vedação da nacele pode ser desfavorável quando o fluxo de vento e de chuva para outras direções. O ingresso de água pode resultar em danos na vizinhança dos componentes eletrônicos e eletromecânicos.

[00049] Outra funcionalidade fundamental consiste em operar a turbina em um estado que é similar à operação normal de tal modo que o sistema de controle de turbina é fornecido com potência, e no teste da funcionalidade da turbina componentes, em particular todos os componentes da turbina, incluindo os componentes necessários para alimentar potência. Assim, durante tal fase, o funcionamento dos correspondentes sistemas de controle de turbina podem ser testados por pessoal de manutenção e reparados no evento de uma falha. Consequentemente os benefícios de tempo podem ser alcançados para subsequente partida se falhas podem ser detectadas e remediadas antes da conexão com a grade. A manutenção planejada assim pode ser realizada sem conexão com a grade e assim reduz o tempo necessário para manter as visitas quando elas são realizadas antes da conexão com a grade.

[00050] A operação da turbina de vento se autoaquece no interior da turbina como um resultado do calor que é fornecido, em particular na vizinhança do sistema de controle de turbina, o sistema de geração de potência, o sistema de transferência de potência e o sistema de alimentação.

[00051] Dentro da nacele, isto ocorre na vizinhança do sistema de controle de turbina onde calor é gerado pela operação de motores de ajuste e o fornecimento de potência para controlar as placas. O gerador faz uma contribuição significativa para o aquecimento do interior da nacele. Perdas na forma de calor ocorrem quando o torque do rotor e a velocidade são convertidas em energia elétrica e a energia elétrica é transferida para uma unidade de alimentação. Perdas adicionais, da mesma forma principalmente na forma de calor ou que podem ser convertidas para calor, ocorrem nos componentes do sistema de transferência de potência, em particular em um retificador quando estiver presente.

[00052] Outros elementos dignos de nota estão no mastro da turbina de vento. De acordo com uma modalidade, todas as unidades de alimentação, em particular inversores, que são acomodadas nas cabines de potência são equipadas como padrão com um resistor chopper ou resistores chopper. Para o bem de simplificação, um único resistor é assumido aqui, o propósito do qual é designadamente converter para calor qualquer energia que é gerada durante a operação pelo gerador e não pode ser alimentado para a grade. Isto é usado principalmente para a funcionalidade das assim chamadas propriedades de FRT. Estes devem ser entendidos para incluir a propriedade da turbina de vento para ser capaz de continuar operando no evento de uma falha na grade de fornecimento de eletricidade mesmo quando desta forma nenhuma energia pode ser descarregada para a grade de eletricidade por um curto período de tempo. Esta energia pode ser convertida para calor por estes resistores chopper, enquanto a turbina de vento pode continuar a operar essencialmente normalmente de outra forma, isto é, além de alimentar potência. Isto é referido como uma propriedade de “falha direita através” (FRT).

[00053] Um limite de potência pode ser detectado através da medição de uma voltagem de circuito intermediário de um circuito intermediário de DC de um correspondente inversor. Se esta voltagem de circuito intermediário excede um valor limite predeterminado, o resistor chopper é ativado, potência é transformada ou “morta” de maneira apropriada, e de maneira correspondente a definição do limite é observada. De maneira a não exceder a capacidade térmica do resistor chopper durante este modo de operação de proteção de umidade, os resistores chopper que são envolvidos como um todo em uma turbina de vento podem ser divididos em grupos e ligados e desligados em sequência. De maneira correspondente, os resistores que foram aquecidos podem resfriar em grupos de acordo com tal divisão de maneira a regenerar a sua capacidade de absorção de calor. Tal sistema de controle pode ser monitorado, por exemplo, através de uma placa de circuito de controle de potência correspondente que além disto realiza a tarefa de controle de potência de FACTS.

[00054] O calor gerado como um resultado pode ser usado na região inferior do mastro, em que os correspondentes elementos são arranjados, de maneira a aumentar a temperatura ambiente e assim evita a condensação nos componentes eletrônicos.

[00055] O modo de operação de proteção de umidade descrito também pode ser referido como “modo de autofornecimento”. Serve para fornecer a turbina com sua própria potência e se for possível todas as partes de turbina são fornecidas com voltagem, incluindo os aquecedores nos painéis elétricos. Assim serve para evitar que danos aos componentes elétricos devido ao tempo ocioso estendido da turbina de vento. Este modo de autofornecimento assim serve para fornecer a turbina com a sua própria potência e a turbina assim está em um modo de operação normal, mas sem fornecer a partir da grade. Nestas circunstâncias, a turbina de vento trabalha de maneira independente e gera apenas tanta potência e potência enquanto consome em si.

[00056] Se for possível todas as partes da turbina são fornecidas com voltagem. Assim os aquecedores nos painéis elétricos funcionam também e o gerador também é aquecido, designadamente o gerador da turbina de vento, que não deve ser confundido com o gerador auxiliar separado que foi mencionado em conjunto com a Figura 2, por exemplo, um gerador de diesel. Se este modo de autofornecimento é ativado, o custo de manutenção da turbina de vento que opera pode se elevar muito pois, por exemplo, quando existe uma falta de vento ou uma falha na turbina de vento, a turbina deve ser reiniciada usando um produtor de eletricidade tal como o dito gerador auxiliar.

[00057] Por exemplo, turbinas de vento podem ser iniciadas usando uma potência de emergência relativamente pequena, por exemplo, com 11kW ou mais. Estas turbinas permanecem operando com uma potência máxima de aproximadamente 30kW até que elas sejam paradas novamente e desligadas por causa de vento ou outro evento ou estado.

[00058] De acordo com uma modalidade, um meio de comutação é provido que pode ser situado em um painel elétrico que está conectado com um sistema de distribuição de potência de emergência e fornece o sistema de controle de turbina da turbina de vento com voltagem a partir da grade de fornecimento de eletricidade através de um comutador. Em contraste às outras modalidades descritas acima, neste sentido uma conexão de grade que está funcionando pode existir inicialmente. Quando a voltagem de grade falha, a conexão com a cadeia de controle é quebrada e, quando a voltagem retorna, em particular quando um problema correspondente na grade de fornecimento de eletricidade foi remediado, a voltagem de grade é ligada novamente. uma conexão também é feita com um gerador de diesel ou motor de diesel que também pode ser provido como um motor de diesel central para múltiplas turbinas de vento. Consequentemente existe um comutador entre o fornecimento de grade e o fornecimento auxiliar e assim um comutador entre a grade de fornecimento de eletricidade e o motor de diesel. Além disso, um dispositivo de desligamento manual com um interruptor de circuito pode ser provido. Um sistema de controle superordenado adicionalmente é provido que contém uma interface de saída para se comunicar com outros elementos da turbina de vento. A comunicação com o assim chamado sistema Scada para trocar dados relacionados com o gerenciamento também pode ser efetuada. O fornecimento pode ser comutado de maneira correspondente através da grade de fornecimento de eletricidade ou o motor de diesel mencionado por meio de exemplo através de tal interface de entrada/saída. O fornecimento através da grade de fornecimento de eletricidade pode ser provido quando, apesar de a turbina de vento já ter sido conectada com a grade, adicionalmente não foi tornado pronto ou aprovado para alimentação em potência.

[00059] Também está proposto prover um sistema de controle de turbina, um fornecimento ininterrupto de eletricidade que comumente também é referido como um USV. Este também pode ser usado para o modo de autofornecimento. Este USV fornece o sistema de controle de turbina, isto é, o sistema de controle da turbina de vento, com voltagem no evento de uma falha de grade temporária e assim também é proposto para o modo de autofornecimento no qual o USV também pode fornecer o sistema de controle de turbina com voltagem sem desligar a turbina de vento. Enquanto um armazenamento de energia, o USV não utiliza quaisquer baterias adicionais, mesmo que fosse possível, que precisam ser substituídas com regularidade, e em vez disso usa o circuito intermediário de DC dos correspondentes invasores do sistema de controle de turbina como um armazenamento de energia.

Claims (8)

1. Método para controlar uma turbina de vento (1) que compreende operar uma turbina de vento (1) em um modo de operação de proteção de umidade enquanto a turbina de vento (1) não está conectada com uma grade de fornecimento de eletricidade (6), o modo de operação de proteção de umidade sendo um modo de operação da turbina de vento (1) para proteger a turbina de vento (1) da umidade que é pelo menos uma de: umidade que é depositada sobre ou umidade que penetra na turbina de vento (1) enquanto a turbina de vento (1) não está conectada com a grade de fornecimento de eletricidade (6), a turbina de vento (1) compreende um gerador, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:- gerar energia elétrica usando o gerador, e- fornecer a energia elétrica gerada para elementos elétricos da turbina de vento (1) quando a turbina de vento (1) não está contatada com a grade de fornecimento de eletricidade (6),alimentar a energia elétrica gerada para a grade de fornecimento de eletricidade (6) quando a turbina de vento (1) está conectada à grade de fornecimento de eletricidade (6), erealizar repetidamente um ciclo de sequência (30) incluindo: esperar até que um tempo de espera tenha passado;determinar se o gerador está operando e gerando a energia elétrica;se o gerador está gerando a energia elétrica, fornecer os elementos elétricos da turbina de vento (1) com a energia elétrica gerada; ese o gerador não está gerando a energia elétrica, comutar para uma fonte de energia auxiliar (2) para fornecer energia elétrica aos elementos elétricos da turbina de vento (1) e para iniciar a turbina de vento (1) no modo de operação de proteção de umidade.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os elementos elétricos compreendem pelo menos um de:- um dispositivo de controle para controlar a turbina de vento (1),- um dispositivo de ajuste de azimute para ajustar uma orientação da turbina de vento (1) em relação a uma direção de vento,- um dispositivo de aquecimento para aquecer uma parte da turbina de vento (1),- um dispositivo de ventilação para ventilar pelo menos uma parte da turbina de vento (1),- um inversor para alimentar a energia elétrica gerada para a grade de fornecimento de eletricidade (6), e- um resistor chopper para converter energia elétrica gerada para calor.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda, após iniciar a turbina de vento (1), pelo menos um de: desconectar a fonte de energia auxiliar (2) da turbina de vento (1) ou desligar a fonte de energia auxiliar (2), em que, depois do início, a turbina de vento (1) é configurada para fornecer pelo menos uma parte da energia elétrica gerada para os elementos elétricos da turbina de vento (1).

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda temporariamente fornecer pelo menos um dos elementos elétricos com energia elétrica da fonte de energia auxiliar (2) quando existe vento insuficiente para manter a operação da turbina de vento (1).

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a fonte de energia auxiliar (2) é pelo menos uma de bateria, um gerador auxiliar, e um gerador de diesel auxiliar.

6. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de compreender:desacoplar a turbina de vento (1) da fonte de energia auxiliar (2); e após um período de tempo particular, determinar se a turbina de vento (1) ainda está operando.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que desacoplar a turbina de vento (1) da fonte de energia auxiliar (2) compreende desligar a fonte de energia auxiliar (2).

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender:após um período de tempo predeterminado ter passado, determinar se existe vento suficiente para manter a operação da turbina de vento (1); eem resposta à determinação de que existe vento insuficiente, desligar pelo menos um de o gerador e o fornecimento da energia elétrica gerada para os elementos elétricos.

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