ES2981343T3 - Transmisión de energía en una turbina eólica - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un aerogenerador (1) que comprende un generador (2), un transformador (3), un dispositivo de transmisión de energía (4) para transmitir la energía eléctrica generada por el generador (2), un punto de conexión a la red (5) y un conjunto de torre (6), en el que el dispositivo de transmisión de energía (4) se extiende desde la góndola (11) hasta la base (12) del aerogenerador (1) y conecta eléctricamente un generador (2) con el punto de conexión a la red (5) a través del transformador (3). Para mejorar el aerogenerador, el dispositivo de transmisión de energía (4) según la invención comprende una estructura metálica (7) del conjunto de torre (6) como primer conductor, en el que la estructura metálica (7) está diseñada al menos parcialmente como una conexión eléctricamente conductora entre la góndola (11) y la base (12) del aerogenerador (1). El transformador (3) está dispuesto sobre la base (12) del aerogenerador (1) y conecta entre sí de forma eléctricamente conductora y galvánicamente aislada el dispositivo de transmisión de energía (4) y el punto de conexión a la red (5), estando dicha estructura metálica (7) conectada de forma eléctricamente conductora a un potencial de referencia determinado, en particular al potencial de tierra. La invención se refiere además a un procedimiento de funcionamiento de un aerogenerador (1) de este tipo, en el que se conduce una corriente parcialmente y/o al menos a lo largo de algunas secciones a través de la estructura metálica (7) del conjunto de torre (6) para transmitir energía eléctrica generada por el generador (2) desde la góndola (11) hasta la base (12) del aerogenerador (1). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Transmisión de energía en una turbina eólica

La invención se refiere a una turbina eólica, que comprende un generador, un transformador, un dispositivo de transmisión de energía, un punto de conexión a la red y una estructura de torre, extendiéndose el dispositivo de transmisión de energía desde la góndola hasta la base del aerogenerador y conectando eléctricamente el generador al punto de conexión a la red a través del transformador. La invención se refiere además a un método para operar una turbina eólica de este tipo.

En las turbinas eólicas, la energía eléctrica debe transportarse desde el generador a la red eléctrica, que está disponible como punto de conexión a la red en la base de la estructura de la torre. Dado que el generador siempre está dispuesto en la parte superior de la góndola, se requiere un dispositivo de transferencia de energía desde la góndola hasta la parte inferior de la turbina eólica, también denominada base de la turbina eólica. Este dispositivo de transmisión de energía suele estar formado por varios cables, que representan una conexión eléctrica para la transmisión de energía con tensión alterna o tensión continua. Esta conexión debe diseñarse para un rendimiento completo, lo que requiere secciones de cable adecuadas. Debido a la altura de los generadores eólicos, en los generadores eólicos modernos no son infrecuentes longitudes de cable de más de 100 m.

El voltaje de funcionamiento habitual de los generadores se encuentra en el rango de bajo voltaje, es decir, por debajo de 1000 V, y suele ser de 690 V. La tensión de red habitual para la conexión en el punto de conexión a la red es una tensión media de más de 1 kV y normalmente es de 20 kV.

El camino de la energía desde el generador hasta la red de suministro de energía se realiza normalmente a través de un convertidor de frecuencia, cables desde la góndola hasta la base del generador eólico y un transformador. El transformador y el convertidor de frecuencia pueden estar dispuestos en la parte superior de la góndola o al pie del generador eólico. El documento DE102011003208 A1 muestra un ejemplo del estado de la técnica.

La invención tiene como objetivo mejorar la transferencia de energía entre la góndola y la base del generador eólico.

Este objetivo se logra mediante una turbina eólica, según la reivindicación 1, que comprende un generador, un transformador, un dispositivo de transmisión de energía para transmitir energía eléctrica generada por el generador, un punto de conexión a la red y una estructura de torre, extendiéndose el dispositivo de transmisión de energía desde la góndola hasta el pie de la turbina eólica, y el generador se conecta eléctricamente a través del transformador al punto de conexión a la red, comprendiendo el dispositivo de transmisión de energía una estructura metálica de la estructura de la torre como primer conductor, estando diseñada la estructura metálica al menos en secciones como una conexión eléctricamente conductora desde la góndola hasta el pie de la instalación eólica, estando dispuesto el transformador en el pie de la instalación eólica, estando el transformador conectado entre sí al dispositivo de transmisión de energía y el punto de conexión a la red de forma eléctricamente conductora y aislada galvánicamente. De esta manera, la estructura metálica está conectada eléctricamente de manera conductora a un potencial de referencia predeterminado, en particular al potencial de tierra. Además, este objetivo se logra mediante un método para operar una turbina eólica de este tipo, según la reivindicación 7, en el que se hace pasar una corriente para transmitir energía eléctrica generada por el generador desde la góndola hasta el pie de la turbina eólica al menos en secciones y/o parcialmente a través de la estructura metálica de la estructura de la torre.

Otras realizaciones ventajosas de la invención se indican en las reivindicaciones dependientes.

La invención se basa en el conocimiento de que la cantidad de conductores eléctricos, tales como barras colectoras y/o cables, desde la góndola hasta la base de la turbina eólica se puede reducir significativamente conduciendo la corriente al menos en secciones y/o parcialmente a través de un Estructura metálica de la estructura de la torre. Para una fase de una red trifásica o para un potencial de una red de corriente continua, la estructura metálica de la torre se utiliza para la transmisión de energía, es decir, para conducir la corriente.

El dispositivo de transmisión de energía está destinado a transmitir la energía eléctrica generada por el generador al punto de conexión a la red.

El metal de la estructura metálica es un buen conductor eléctrico. Se utiliza en diferentes formas para la estructura de la torre y su construcción. Por ejemplo, se utiliza metal en forma de torre de celosía de acero. En la torre de celosía de acero, casi toda la torre es una estructura de celosía hecha de acero, un material que contiene hierro como metal. Este metal, por ejemplo en el hierro o el acero, puede utilizarse fácilmente para conducir electricidad. Con una conductividad eléctrica típicamente superior a 106 S/m, representa un buen conductor eléctrico. En otras palabras, la estructura metálica de la torre de celosía de acero tiene una conductividad eléctrica de más de 106 S/m tanto en términos de propiedades estructurales como mecánicas. Asímismo el dispositivo de transmisión de energía es especialmente adecuado para transmitir la energía con pocas pérdidas. Asimismo, dentro de una torre de hormigón se puede utilizar un refuerzo hecho de un material conductor como metal o hierro para conducir corriente eléctrica. El refuerzo también es un buen conductor eléctrico con una conductividad eléctrica normalmente superior a 106 S/m. En otras palabras, la construcción metálica del refuerzo de la torre de hormigón armado tiene una conductividad eléctrica superior a106 S/m para ambos. propiedades estructurales y mecánicas y al mismo tiempo es especialmente adecuado para que el dispositivo de transmisión de energía transmita la energía con pocas pérdidas.

La corriente se transmite a través de varios conductores, que normalmente están diseñados como cables. Para la transmisión de energía eléctrica mediante una red trifásica se necesitan al menos tres conductores y para la transmisión mediante tensión continua se necesitan al menos dos conductores. Al utilizar la construcción metálica para conducir corriente como primer conductor, se puede eliminar el uso de uno o más cables eléctricamente paralelos para este conductor. Alternativamente, además de eliminar cables para este conductor, también es posible reducir la sección de los cables utilizando un menor número de cables paralelos y/o cables de menor sección y/o cables de menor capacidad de carga. En otras palabras, es posible conducir toda la corriente del primer conductor, es decir, una de las fases y un potencial de tensión continua, a través de la construcción metálica o, alternativamente, transmitir al menos una parte de esta corriente a través de la construcción metálica. mientras que el resto de la corriente se puede transportar con pocas pérdidas a través de cables con una sección transversal más pequeña y/o una conductividad más baja.

Toda la distancia desde la góndola hasta la base se puede cubrir mediante el metal de la estructura metálica. Alternativamente, también es posible conducir la electricidad por tramos, es decir, por uno o varios tramos desde la góndola hasta el pie de la turbina eólica, a través de la estructura metálica de la estructura de la torre. A continuación, estas secciones se pueden volver a conectar entre sí mediante una barra colectora o un cable. Especialmente cuando el refuerzo de una torre de hormigón se utiliza para conducir electricidad, la longitud de una barra de refuerzo suele ser significativamente más corta que la de toda la torre. Esto se debe, por ejemplo, a que toda la estructura de la torre está formada por una gran cantidad de elementos de torre prefabricados individuales, también llamados elementos de hormigón, que luego se colocan uno encima de otro para construir la torre. Por ejemplo, es posible disponer los dos extremos de la barra de refuerzo o de una rejilla de refuerzo que sobresalgan de la carcasa de hormigón, preferiblemente que sobresalgan hacia el interior de la estructura de la torre, de modo que exista una conexión conductora desde una barra de refuerzo al siguiente interior. Se puede crear la torre, por ejemplo, mediante un cable o una barra colectora. Alternativa o adicionalmente es posible contactar eléctricamente con la barra de refuerzo o con la rejilla de refuerzo, preferiblemente dentro de la carcasa de hormigón, mediante una conexión metálica. Cuando la torre de hormigón se forma utilizando una gran cantidad de elementos de hormigón, el metal de la estructura de la torre se utiliza en secciones para la transferencia de energía en la estructura de la torre.

Al utilizar la construcción metálica para la transmisión de energía, se pueden ahorrar cables o al menos dimensionarlos para corrientes significativamente más bajas.

Si la estructura metálica se va a utilizar para conducir electricidad, se debe excluir de forma fiable cualquier peligro causado por la tensión presente en la estructura metálica. Esto se puede hacer, por ejemplo, aplicando aislamiento.

Alternativamente y de manera mucho más sencilla, esto también se puede hacer proporcionando protección contra el contacto mediante puesta a tierra o asegurando una baja tensión de contacto. Con ayuda del transformador dispuesto al pie de la estructura de la torre, el dispositivo de transmisión de energía queda aislado galvánicamente del punto de conexión a la red y, por tanto, también de la red de suministro de energía conectada. De este modo se puede ajustar libremente un potencial de referencia para el dispositivo de transmisión de energía. Esto se elige de modo que el potencial de la estructura metálica no supere una tensión de contacto permitida. En el caso de una tensión continua, suele ser de 120 V, en el caso de una tensión alterna de 50 Hz o 60 Hz, suele ser de 60 V. Se ha demostrado que es especialmente ventajoso ajustar el potencial de la estructura metálica al potencial de tierra mediante la conexión a tierra de la estructura metálica. De este modo se garantiza la protección de contactos de forma sencilla sin necesidad de controlar el potencial de referencia correspondiente. Luego, los conductores restantes se pueden diseñar para que el aislamiento coincida con el voltaje conductor-conductor.

El transformador está dispuesto al pie de la estructura de la torre para aislamiento galvánico, de modo que se pueda determinar un potencial de referencia para el dispositivo de transmisión de energía independientemente del potencial de referencia de la red de suministro de energía. Si el transformador está dispuesto en la base del generador eólico, la construcción de la estructura de la torre es significativamente más sencilla, ya que el elevado peso del transformador en la base permite disponer la estructura de la torre mucho más fácilmente que si el transformador estuviera dispuesto alojado en la góndola. De esto resulta el efecto sinérgico del alojamiento del transformador en la base de la turbina eólica, de modo que tanto el elevado peso del transformador se favorece de forma especialmente favorable en la base de la turbina eólica como al mismo tiempo una libre elección del potencial de referencia. Para el dispositivo de transmisión de energía se puede especificar para garantizar la seguridad de contacto de la turbina eólica. Especialmente en el caso de una torre de hormigón, las conexiones de los distintos elementos de hormigón se pueden realizar con una barra colectora no aislada, ya que la seguridad de los contactos se garantiza indicando el potencial de referencia con una tensión de contacto suficientemente baja, en particular mediante puesta a tierra. La elevación del transformador a la góndola durante el montaje y/o la puesta en marcha sería muy costosa y costosa, ya que el elevado peso en la góndola también requiere medidas de diseño costosas. Asimismo, una sustitución en caso de defecto es mucho más cara si se dispone en la góndola. Además, con la disposición del transformador en la base de la estructura de la torre, también es posible disponer un convertidor de frecuencia para regular el flujo de energía de la turbina eólica en la base de la estructura de la torre. Además de una construcción más sencilla de la estructura de la torre y una instalación más sencilla del convertidor de frecuencia, esta disposición también facilita el mantenimiento de la turbina eólica.

La disposición del transformador al pie de la estructura de la torre tiene el inconveniente de una tensión baja en comparación con la tensión de red de la red de suministro de energía y las altas corrientes asociadas en el sistema de transmisión de energía. Esta desventaja se manifiesta en secciones transversales de cable mayores para una mayor capacidad de conducción de corriente de los cables. Sin embargo, esta desventaja se compensa con creces con la conducción de la corriente a través de la construcción metálica de la estructura y el consiguiente ahorro en cables/barras colectoras.

Una conexión separada galvánicamente a menudo se denomina aislada galvánicamente.

En una configuración ventajosa de la invención, la construcción metálica de la estructura de la torre está formada al menos parcialmente por una torre de celosía de acero. En una torre de celosía de acero existe una conexión eléctricamente conductora desde la góndola hasta la base de la estructura de la torre, que puede utilizarse para conducir una corriente de una fase de un sistema de tensión trifásico o un potencial de una tensión continua. Para ello no es necesario realizar ningún cambio estructural, o al menos casi ningún cambio, en la estructura de celosía de acero. Al ajustar el potencial de la estructura metálica a un voltaje que sea inofensivo en comparación con el potencial de tierra, el funcionamiento también resulta sencillo desde una perspectiva de seguridad. Es especialmente ventajoso poner a tierra el potencial de la torre de celosía de acero y así garantizar de forma especialmente sencilla la protección contra contactos.

Toda la torre puede estar configurada como torre de celosía de acero o solo partes de ella, de modo que al menos en algunos tramos la electricidad se conduce desde la góndola hasta el pie de la estructura de la torre a través de la estructura metálica.

Las secciones transversales de la construcción metálica utilizada y las buenas propiedades de refrigeración por aire de la construcción abierta permiten que toda la corriente del conductor, es decir, el primer conductor, fluya a través de la construcción metálica y se prescinda de cables o cables adicionales o barras dispuestas en paralelo. Todo el recorrido de la corriente desde la góndola hasta el pie de la estructura de la torre también se puede realizar de forma sencilla y completa y no sólo por tramos mediante la construcción metálica, ya que toda la torre de celosía de acero con una conductividad de corriente de más de 106 S/m representa una conexión que conduce bien. Incluso con una conductividad de corriente de la estructura metálica de la torre de celosía de acero de sólo más de 103 S/m, gracias a la gran sección transversal es posible un funcionamiento económico y con pocas pérdidas.

Una ventaja especial es que la construcción metálica no sólo sirve para la estabilidad mecánica de la torre, sino que al mismo tiempo asume parte de la función de transmisión de energía sin que la construcción metálica sea más compleja.

En otra configuración ventajosa de la invención, la estructura de torre está configurada al menos parcialmente como torre de hormigón, estando formada la estructura metálica de la estructura de torre al menos por secciones mediante refuerzo o partes del refuerzo de la torre de hormigón. El refuerzo puede estar configurado, por ejemplo, como rejilla de refuerzo o como barras de refuerzo. En una torre de hormigón se utiliza refuerzo para conseguir la resistencia a la tracción necesaria. Esto también se puede utilizar para conducir electricidad para la transferencia de energía desde la góndola hasta la base de la estructura de la torre. El refuerzo se puede utilizar para crear una conexión eléctrica continua desde la góndola hasta la base de la estructura de la torre, o el refuerzo se puede utilizar en secciones. Por ejemplo, dentro de un elemento de torre la corriente pasa a través del metal de la estructura de hormigón y luego sale del hormigón, preferentemente a través de una conexión, al interior de la torre. Allí se crea una conexión con el siguiente elemento de la torre y el refuerzo mediante cables o barras colectoras.

A diferencia de una estructura de celosía de acero, una torre de hormigón contiene varios cordones de refuerzo paralelos y aislados eléctricamente entre sí. Estos pueden estar conectados eléctricamente en paralelo a diferentes alturas de la torre, por ejemplo, mediante anillos conductores, en particular anillos metálicos, en la transición entre elementos de hormigón, para conseguir una buena conductividad a través del refuerzo. Esto significa que la resistencia eléctrica y las pérdidas y el calentamiento asociados en el hormigón son tan bajos que la construcción metálica puede utilizarse para conducir corrientes elevadas de más de 1000 A. Dado que el hormigón no tiene suficientes propiedades aislantes, establecer un potencial de referencia adecuado para evitar tensiones de contacto peligrosas garantiza un funcionamiento seguro de la turbina eólica. En el caso de una torre de hormigón, es especialmente ventajoso conectar la estructura metálica al potencial de tierra, ya que de esta manera se puede implementar la protección de contacto de forma especialmente sencilla y fiable.

Esto significa que el refuerzo no sólo proporciona la estabilidad mecánica de la estructura de la torre, sino que al mismo tiempo permite conducir electricidad y, con ello, conducción de energía eléctrica a través de la torre y ahorrar costosas conexiones de cables o barras colectoras. Esto da como resultado un efecto sinérgico.

En otra realización ventajosa de la invención, la altura de la estructura de la torre es de al menos 100 m. Cuanto más alta es la torre, más largos son los cables que se deben tender para transmitir la energía eléctrica desde la góndola hasta el punto de conexión a la red en la base de la estructura de la torre. Debido a la altura de la torre, también es importante evitar, en la medida de lo posible, instalar componentes como el transformador en la góndola, ya que encarecen desproporcionadamente la construcción de la estructura de la torre y el montaje del generador eólico. Al mismo tiempo, crece la necesidad de una transferencia eficiente de energía desde la góndola a la base del generador eólico. Para una turbina eólica con una altura de más de 100 m, la disposición propuesta puede ahorrar significativamente costes de cableado, construcción de torres y montaje.

En otra configuración ventajosa de la invención, el dispositivo de transmisión de energía está configurado para funcionar con una tensión en el rango de baja tensión, en particular con una tensión nominal de 690 V. El rango de baja tensión, especialmente con una tensión nominal de 690 V, permite fabricar el generador de forma rentable, entre otras cosas en términos de potencia, peso y tamaño. Mediante el uso de la construcción metálica, las corrientes generadas incluso con esta tensión se pueden transmitir de forma rentable en términos de cables necesarios y pérdidas eléctricas dentro de la estructura de la torre, es decir, a través de la construcción metálica. Gracias a la construcción metálica se puede ahorrar un tercio de los cables en un sistema trifásico sin que se produzcan inconvenientes importantes. Al elegir este nivel de tensión en el rango de baja tensión, se puede implementar todo el sistema de la instalación eólica con su generador y sus componentes de transmisión de energía de forma especialmente económica y fiable.

En otra configuración ventajosa de la invención, entre el generador está dispuesto un rectificador y el dispositivo de transmisión de energía y entre el dispositivo de transmisión de energía y el transformador está dispuesto un inversor, estando dispuesto el dispositivo de transmisión de energía para el funcionamiento con tensión continua, en particular en el rango de voltaje de 800V a 1500V. Con esta disposición, en la góndola y al pie de la estructura de la torre está dispuesto un convertidor de frecuencia para controlar o regular el sistema. El rectificador y el inversor son componentes del convertidor de frecuencia. Los términos rectificador e inversor se refieren a la dirección del flujo de energía desde el generador a la red eléctrica.

Con esta disposición en la góndola es necesaria la rectificación de la corriente alterna en corriente continua. Este rectificador debería ser preferentemente un rectificador controlable para poder controlar o regular el comportamiento de la turbina eólica. Luego, la energía se transfiere desde la góndola a la base de la estructura de la torre mediante un voltaje directo. La transmisión de tensión continua requiere de dos conductores, de los cuales el primer conductor de estos conductores está formado por la estructura metálica de la estructura de la torre. En este caso se puede ahorrar la mitad del cableado gracias a los dos conductores necesarios, de modo que esta disposición se puede utilizar de forma especialmente económica y practicable. Para que el rectificador y el generador sean lo más ligeros y pequeños posible para permitir un fácil montaje en la góndola, se ha demostrado que es especialmente ventajoso operar el dispositivo de transmisión de energía con una tensión en el intervalo de 800 V a 1500 V. La estructura del generador es sencilla para este rango de tensión y los semiconductores para el rectificador en este rango de tensión se encuentran disponibles en el mercado de forma fiable y económica. En este caso, no hay necesidad de controladores adicionales para ajustar el voltaje de corriente continua. Especialmente ventajosa en la interacción de todos los componentes dispuestos en la góndola se ha demostrado una tensión continua de 1100 V, ya que esta tensión se puede generar fácilmente a partir de un generador con una tensión nominal de 690 V. En este caso, tanto el generador como el rectificador pueden funcionar en un rango de trabajo con alta eficiencia.

La invención se explica a continuación con referencia a los ejemplos de realización representados en las figuras donde se describen y explican con más detalle. Se muestran:

Figura 1 a figura 3 realizaciones ejemplares de una turbina eólica con diseño propuesto con dispositivo de transferencia de energía y la figura 4 muestra un elemento de hormigón para la construcción de una propuesta de generador eólico.

La figura 1 muestra una turbina eólica 1. La estructura de torre 6 de esta turbina eólica 1 está configurada como una torre de celosía de acero. La construcción de la rejilla se muestra de una manera mucho más simplificada en aras de la claridad. El generador 2 se encuentra en la góndola 11 de la turbina eólica 1. En la base 12 de la turbina eólica 1 están dispuestos el transformador 3, el punto de conexión a la red 5 y un convertidor de frecuencia 20 para regular el flujo de energía. Dado que la construcción de celosía de la torre de acero es una construcción abierta, se ha demostrado que es ventajoso disponer los componentes tales como el transformador 3, el punto de conexión a la red 5 y/o el convertidor de frecuencia 20 en la base 12 en un edificio 30, protegido de la intemperie.

La energía se transfiere desde la góndola 11 a la base 12 de la turbina eólica 1 a través del dispositivo de transmisión de energía 4. Este incluye tres conductores. La construcción metálica 7 de la estructura de torre 6 forma el primer conductor para transmitir energía eléctrica con una corriente a través de la construcción metálica 7. Los dos conductores restantes están formados por cables 21 o barras colectoras.

La construcción metálica 7 se hace cargo de la conducción de la corriente desde la góndola 11 hasta la base de la turbina eólica 1. En las proximidades del generador 2, por ejemplo, con ayuda de un cable corto, se puede realizar una conexión eléctrica de una fase del generador 2 a la construcción metálica 7. Asimismo, en la base 12 del generador eólico 1, la electricidad se toma nuevamente de la estructura metálica 7 y se alimenta al convertidor de frecuencia 20 y/o al transformador 3.

Para garantizar la protección de contactos, el potencial de la construcción metálica 7 se conecta ventajosamente al potencial de tierra mediante un dispositivo de puesta a tierra 22. Esto significa que ya no existe ningún peligro por parte del circuito y de la instalación eólica 1, en particular del dispositivo de transmisión de energía 4.

La energía eléctrica generada por el viento fluye a través del convertidor de frecuencia 20 y el transformador 3 a la red de suministro de energía 23 en el punto de conexión a la red 5.

El convertidor de frecuencia 20 se puede conectar al transformador 3 en el lado del generador o en el lado de la red de suministro de energía 23. Ventajosamente, el convertidor de frecuencia 20 está dispuesto en el lado de baja tensión del transformador 3, ya que entonces el convertidor de frecuencia 20 es más barato y pequeño.

La Figura 2 muestra un ejemplo adicional de una turbina eólica 1. Para evitar repeticiones, se hace referencia a la descripción de la figura 1 y a los números de referencia allí introducidos. Esta realización ejemplar es una combinación de la estructura de torre 6 que consta de una torre de celosía de acero y una torre de hormigón. La parte inferior representa una torre de hormigón en la que se encuentran protegidos de las influencias ambientales algunos componentes, como el convertidor de frecuencia 20, el transformador 3 y el punto de conexión a la red 5. A continuación se construye una torre de celosía de acero, cuya fabricación es sencilla y económica. La corriente puede conducirse a través de la estructura metálica 7 de la torre de celosía de acero y/o a través de la estructura metálica 7 de la torre de hormigón. La estructura metálica 7 de la torre de hormigón está formada por el refuerzo de la torre de hormigón. En la transición entre la torre de celosía de acero y la torre de hormigón se transmite la corriente desde la estructura de celosía al refuerzo de la torre de hormigón, por ejemplo, mediante un cable o una barra colectora, en particular una barra colectora no aislada.

En la Figura 3 se muestra otra realización ejemplar de una turbina eólica 1. Para evitar repeticiones, se hace referencia a la descripción de las figuras 1 y 2 y a los números de referencia allí introducidos. La estructura de torre 6 está configurada como torre de hormigón. La torre de hormigón está formada por una gran cantidad de elementos de hormigón. Cada uno de estos elementos de hormigón dispone de una estructura metálica 7 a través del refuerzo, que conduce la corriente del primer conductor. En la zona que rodea la transición entre dos elementos de hormigón se establece una unión, por ejemplo, en forma de unión, desde la estructura metálica 7 al interior de la estructura de la torre 6. Esto permite unir entre sí las estructuras metálicas de elementos de hormigón vecinos, por ejemplo, mediante un cable.

En este ejemplo de realización está dispuesto en la góndola 11, junto al generador 2, un rectificador 8 que convierte la tensión alterna y la corriente alterna generadas por el generador 2 en una tensión y una corriente continuas. Por tanto, sólo se necesitan dos conductores para transmitir energía eléctrica. Eliminando el cable para el primer conductor, dado que el primer conductor está realizado mediante la estructura metálica 7, en esta realización ejemplar se puede eliminar aproximadamente la mitad de los cables. La corriente se transmite por secciones a través de la estructura metálica 7 de los distintos elementos de hormigón. En las transiciones entre los elementos de hormigón se utiliza para la transmisión de la corriente un conductor como un cable o una barra colectora, en particular una barra colectora no aislada. Antes de suministrar la energía eléctrica al transformador 3, ésta se convierte en tensión alterna o corriente alterna mediante un inversor 9.

Además de la transmisión de energía con una red trifásica, la construcción de hormigón es especialmente adecuada para diseñar el dispositivo de transmisión de energía 4 con tensión continua, ya que en la góndola 11 de la turbina eólica 1 se dispone de un rectificador 8. Esta disposición se puede realizar protegida por la torre de hormigón.

También es posible implementar el dispositivo de transmisión de energía utilizando un voltaje alterno trifásico, como se muestra en las figuras 1 y 2. Por otra parte, el dispositivo de transmisión de energía 4 de las figuras 1 y 2 también puede diseñarse con ayuda de tensión continua, si en la góndola 11 está dispuesto un rectificador 8 y en la base 12 de la turbina eólica 1 está dispuesto un inversor 9.

La figura 4 muestra un elemento de hormigón 33. Una estructura de torre 6 de una torre de hormigón está hecha con un gran número de elementos de hormigón 33 apilados uno encima del otro. El refuerzo presente en el elemento de hormigón 33 se muestra en líneas discontinuas porque está dispuesto dentro del hormigón. En este ejemplo de realización el refuerzo está configurado como rejilla de refuerzo 31. Alternativamente o además de la configuración como rejilla de refuerzo 31, es posible configurar el refuerzo en forma de barras. El refuerzo forma la estructura metálica 7 de la estructura de la torre 6. La corriente fluye en secciones en la estructura de la torre 6 a través de la rejilla de refuerzo 31. La conexión con la rejilla de refuerzo 31 del elemento de hormigón adyacente 33 se puede establecer a través de las conexiones 32 usando cables o barras colectoras. Las conexiones 32 están conectadas de forma conductora al refuerzo. Para la conexión de baja resistencia de las rejillas de refuerzo 31, es decir, las estructuras metálicas 7, de elementos de hormigón 33 adyacentes, también pueden estar presentes varias conexiones 32, para realizar la conexión mediante varios cables eléctricamente paralelos con baja resistencia eléctrica.

En resumen, la invención se refiere a una turbina eólica, que comprende un generador, un transformador, un dispositivo de transmisión de energía para transmitir la energía eléctrica generada por el generador, un punto de conexión a la red y una estructura de torre, en donde el dispositivo de transmisión de energía se extiende desde la góndola hasta el pie de la turbina eólica y eléctricamente conecta a través del generador el transformador al punto de conexión a la red. Para mejorar la turbina eólica, se propone que el dispositivo de transmisión de energía comprenda una estructura metálica de la estructura de la torre como primer conductor, estando diseñada la estructura metálica al menos por secciones como una conexión eléctricamente conductora desde la góndola hasta la base del generador eólico, estando dispuesto el transformador en la base de la turbina eólica, y estando el transformador conectado entre sí eléctricamente con el conductor y galvánicamente con el dispositivo de transmisión de energía y el punto de conexión a la red, estando conectada la estructura metálica eléctricamente conductora a una referencia de potencial predeterminado, en particular al potencial de tierra. La invención se refiere además a un método para operar una turbina eólica de este tipo, en el que una corriente para transmitir energía eléctrica generada por el generador desde la góndola hasta la base de la turbina eólica se hace pasar al menos en secciones y/o parcialmente a través de la estructura metálica de la estructura de la torre.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Generador eólico (1), que comprende

- un generador (2),

- un transformador (3),

- un dispositivo de transmisión de energía (4) para la transmisión energía eléctrica generada por el generador (2) mediante una red trifásica o mediante tensión continua de una red de voltaje de corriente continua,

- un punto de conexión a la red (5) y

- una estructura de torre (6)

en el que el dispositivo de transmisión de energía (4) se extiende desde la góndola (11) hasta la base (12) de la turbina eólica (1) y conecta eléctricamente el generador (2) al punto de conexión a la red (5) a través del transformador (3), el dispositivo de transmisión de energía (4) que comprende como primer conductor una estructura metálica (7) de la estructura de la torre (6) de manera que la estructura metálica (7) se utiliza para una fase de la red trifásica o para un potencial de la red de corriente continua para conducir la corriente para el suministro de energía, la estructura metálica (7) que está diseñada al menos en secciones como una conexión eléctricamente conductora desde la góndola (11) hasta la base (12) del generador eólico (1), donde está dispuesto el transformador (3) en la base (12) de la turbina eólica (1), donde el transformador (3) conecta entre sí el dispositivo de transmisión de energía (4) y el punto de conexión de red (5) de forma eléctricamente conductora y galvánicamente de manera aislada, estando conectada la estructura metálica (7) de manera eléctricamente conductora a un potencial de referencia predeterminado, en particular al potencial de tierra.

2. Turbina eólica (1) según la reivindicación 1, en donde la turbina eólica (1) está configurada para transmitir una corriente para transmitir energía eléctrica generada por el generador (2) desde la góndola (11) a la base (12) de el generador eólico (1) al menos en tramos y/o parcialmente a través de la estructura metálica (7) de la estructura de la torre (6).

3. Generador eólico (1) según una de las reivindicaciones 1 o 2, en el que la estructura metálica (7) de la estructura de la torre (6) está formada al menos parcialmente por una torre de celosía de acero.

4. Generador eólico (1) según una de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la estructura de torre está configurada al menos parcialmente por la torre de hormigón, estando formada la estructura metálica (7) de la estructura de la torre (6) al menos por secciones mediante refuerzo o partes del refuerzo de la torre de hormigón.

5. Generador eólico (1) según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la altura de la estructura de la torre es de al menos 100 m.

6. Generador eólico (1) según una de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el dispositivo de transmisión de energía (4) está configurado para funcionar con tensión alterna trifásica en el rango de baja tensión, en particular con una tensión nominal de 690V.

7. Generador eólico (1) según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que entre el generador (2) y el dispositivo de transmisión de energía (4) está dispuesto un rectificador (8), estando dispuesto un inversor (9) entre el dispositivo de transmisión de energía (4) y el transformador, donde el dispositivo de transmisión de energía (4) está configurado para funcionar con tensión continua, en particular en el rango de tensión de 800 V a 1500 V.

8. Método de funcionamiento de un generador eólico (1) según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que una corriente para transmitir energía eléctrica generada por el generador (2) desde la góndola (11) es conducida a la base (12) de la turbina eólica (1) al menos parcialmente y/o parcialmente a través la construcción metálica (7) de la estructura de torre (6), utilizándose la estructura metálica (7) para una fase de la red trifásica o para un potencial de la red de corriente continua para conducir la corriente para el suministro de energía.