ES2999033T3

ES2999033T3 - Wind turbine with slender blade

Info

Publication number: ES2999033T3
Application number: ES19188863T
Authority: ES
Inventors: Gustave Paul Corten
Original assignee: Wobben Properties GmbH
Current assignee: Wobben Properties GmbH
Priority date: 2006-04-02
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2025-02-24
Anticipated expiration: 2027-04-02
Also published as: DK2007981T3; EP2007981A2; WO2007114698A8; EP3617496A1; PT2007981T; EP3617496B1; CN101454564A; BRPI0709855A2; WO2007114698A3; CA2647499A1; EP2007981B1; ES2855106T3; AU2007232546A1; CA2647499C; CN101454564B; US20090068018A1; US8182231B2; AU2007232546A2; DK3617496T3; WO2007114698A2

Abstract

Aerogenerador con una pala de rotor en el que dicha pala es relativamente insensible a la turbulencia porque es más delgada que según la técnica anterior y, sin embargo, es capaz de generar suficiente sustentación en virtud del hecho de que los medios de mejora del flujo, tales como los generadores de vórtices, combaten la separación del flujo. La esbeltez se define por los números de cuerda C y D de los cuales C se define como C = Ncrclrλ<2>/R<2>, en la que N es el número de palas, c es la cuerda local, cl el coeficiente de sustentación, r la posición radial, λ la relación de velocidad de punta y R el radio del rotor. Posteriormente, la cuerda debe ser menor que la que se desprende de la ecuación C = Min en la que M = -1,19 + 9,74 Cp - 21,01 Cp2 + 17,50 Cp3 y Cp es el coeficiente de potencia. Un aerogenerador según la invención está sometido a aproximadamente un 2-12% menos de cargas operativas y a aproximadamente un 5-40% menos de cargas de velocidad del viento de supervivencia en comparación con los diseños clásicos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aerogenerador con pala delgada

Aerogenerador que comprende un rotor con perfiles alares con una relación reducida entre la variación de la fuerza de sustentación y la fuerza de sustentación promedio.

Introducción y definiciones

El aerogenerador puede ser un aerogenerador de eje horizontal o un aerogenerador de eje vertical que comprende un rotor con palas de rotor, siendoNel número de palas de rotor yRel radio de pala. Debido a la rotación, la punta de pala en el radioRobtiene una velocidad de puntaVpuntaigual al producto de la velocidad de rotorwy el radio de rotorR: Vpunta =wR. La velocidad del viento ininterrumpidaVes la velocidad del viento en el lugar del eje del rotor cuando el aerogenerador no interrumpe el flujo. La relación entre laVpuntayVes la relación de la velocidad de puntaA=wR/V.Un perfil alar es un perfil optimizado aerodinámico que es redondo en el borde de ataque y afilado o cortado en el borde de salida. Un lado del perfil alar es el lado superior o lado de succión, el otro lado es el lado inferior o el lado de presión.

La curva a través de los centros de los círculos dentro del perfil alar que toca tanto el lado inferior como el lado superior se denomina línea de curvatura. En el borde de ataque, esta línea continúa hasta el contorno del perfil alar. La parte de la línea que conecta la parte más hacia adelante y más hacia atrás de la línea de curvatura es la cuerdaco la cuerda localcren la posición radialrPuede existir una pala de rotor de varios perfiles aerodinámicos en la misma posición radial. En tal caso, la suma de las cuerdas de los perfiles aerodinámicos debe tomarse como la cuerda localcr.

El borde de ataque del perfil alar se encuentra al 0 % de la cuerda (0 % de c) y el borde de salida al 100 % de c. La mayor distancia entre la línea de curvatura y la cuerda es la curvatura. La relación entre el diámetro del círculo más grande en el perfil alar y la cuerda es el espesortdel perfil alar. Las partes flexibles o en posición controlable de la parte posterior del perfil alar, que pueden moverse más del 2,5 % deccon respecto al borde de ataque no forman parte de la cuerda. La sustentaciónL = ApU2ccy la resistenciaD = ApU2ccde un perfil alar son proporcionales a la cuerdacy respectivamente al coeficiente de sustentaciónc¡y al coeficiente de resistencia c¿.

La cuerda se deduce de la ecuaciónC = M.Aquí, enMhay una pérdida de momento adimensional.Ces el número de cuerda que esNrccA /(2nR )para una turbina de eje horizontal yNrccA /Rpara una turbina de eje vertical. Este número prescribe cómo se deben elegir los parámetrosN, cr, c¡, r, RyApara realizar una cierta pérdida de impulso adimensional en el flujo. Cerca del eje de rotación, el número de cuerda no proporciona buenos valores y, por lo tanto, este número es principalmente útil en el intervalo que comienza en 0,3R-0,6r y termina en 0,9R-1,0R. Ejemplo para un aerogenerador de eje horizontal conM = %.Cuando el diseñador eligeR= 50 m,A= 8,N= 3 yc¡= 0,9, se deduce quec r= 68,2 m2, por lo que, en una posición radial de 25 m, la cuerda debería ser de aproximadamente 2,73 m. El número de cuerda promedio en, por ejemplo, el intervalo de 0,5R a 0,9R es:

La cuerda de una pala de aerogenerador se puede calcular también con la ecuaciónNcrA2/R= 8na(1-a)/c<>>, en la queaes la inducción axial según la teoría de Lanchester-Betz. El término en el lado izquierdo de la ecuación es el número de cuerda D, del cual el promedio en, por ejemplo, el intervalo de 0,4R a 0,95R es:

El coeficiente de potenciaCp = P/(1/2pAV3),en el quePes la potencia extraída del flujo según la teoría de Lanchester-Betz,pes la densidad del aire yAel área barrida nR<2>. La potencia extraídaPserá mayor que la potencia eléctricaPedebido a las pérdidas de transferencia. Para valores dePeentre0,5PnomyPnom ,en los quePnomes la potencia nominal, se supone queP= 1,2P<e>. El ángulo de inclinación es de 0° cuando la cuerda local a 0,99R se encuentra en el plano en el que gira la pala. El ángulo se vuelve más positivo cuando la pala se inclina hacia la posición de la paleta. El ángulo de ataque es el ángulo entre la cuerda y la entrada ininterrumpida en una situación bidimensional. El ángulo de ataque en el que la pala desarrolla sustentación cero es el ángulo de sustentación 0. La sustentación (coeficiente) aumenta aproximadamente lineal con el ángulo de ataque para ángulos de ataque pequeños (por ejemplo, entre -8° y 8°). La mayoría de las turbinas de velocidad variable de inclinación regulada operan esencialmente en o cerca de una relación de velocidad de punta constanteApor debajo de la velocidad nominal del viento. La turbina puede desviarse de esta operaciónAconstante, por ejemplo, para evitar ciertas frecuencias propias o para disminuir la emisión de sonido. Aun así, está optimizado para un determinadoAdiseñoy los perfiles alares operan en promedio en el ángulo de ataqueadiseñoque proporciona un rendimiento óptimo. Enadiseño,el perfil alar desarrolla un coeficiente de sustentaciónc,diseñoy tiene una relación de sustentación-resistenciaL/Ddiseño. Cuando las turbinas reales producen energía en condiciones no extremas y por debajo de la velocidad del viento nominal, el valor medio del ángulo de ataque y también del coeficiente de sustentación se aproxima al valor de diseño. Las realizaciones momentáneas de estos parámetros se comportan de forma estocástica debido a la turbulencia, guiñada, cizallamiento, etc. Un método común para caracterizar un aerogenerador es agrupar parámetros como la potencia promedio de 10 minutos o el ángulo de ataque o el coeficiente de sustentación en función de la velocidad del viento promedio de 10 minutos. Cuando se recopilan muchos puntos de datos en cada agrupamiento y se promedian, se obtiene una estimación más o menos precisa de los promedios de estos parámetros. El valor así obtenido de, por ejemplo, un coeficiente de sustentación a una determinada velocidad del viento es el coeficiente de sustentación medio o el coeficiente de sustentación promedio de 10 minutos. Si la turbina se produce conforme al diseño, estos valores medios o promedio de 10 minutos corresponden a los valores de diseño. Entonces, esencialmente el valor de diseño, el valor promedio de 10 minutos y el valor medio de un parámetro tal como el coeficiente de sustentación o el ángulo de ataque son equivalentes. El ángulo al que el perfil alar entra en pérdida o el flujo se separa de la superficie depende del perfil alar. Un ángulo de pérdida típico es 10°, en el que el coeficiente de sustentación es de aproximadamente 1,0 a 1,6. En ángulos más grandes,ciaumenta ligeramente o incluso disminuye y simultáneamente aumentaCd,de manera que la eficiencia de las palas de rotor disminuye.

La separación del flujo se puede evitar con medios de mejora de la sustentación, como los conocidos en la bibliografía. Ejemplos de dichos medios de mejora de la sustentación son los generadores de vórtice (VG), aletas gurney, alargamiento de la cuerda, aumento de la curvatura, succión de la capa límite, aletas cerca del borde de ataque o cerca del borde de salida, deformación de una parte flexible en el borde de salida del perfil alar, aplicación del efecto Magnus, FCS tal como se describe en Sinha, SK, documento WO03067169, chorros sintéticos que suministran energía en la capa límite, tal como se conoce, por ejemplo, por Gerhard, L., documento US4674717, y pestañas traslacionales MEM. La mayoría de estas opciones se pueden aplicar en un sentido pasivo y activo, en dicho caso activo, el control puede ser por neumática, hidráulica, electromagnética, piezoeléctrica, por pestañas traslacionales MEM, o cualquier otro método de control conocido a partir de la bibliografía. Todos estos medios de mejora de la sustentación pueden fijarse principalmente como elementos separados a la pala o pueden integrarse con la pala.

Los VG son elementos que generan vórtices que suministran energía a la capa límite. Los VG pueden ser elementos que están más o menos sumergidos en la superficie y se conocen de muchas formas diferentes. Los ejemplos son una curvatura especial de la propia superficie del perfil alar (por ejemplo, cavidades) o superficies que se extienden desde la superficie del perfil alar hacia el flujo. Las posibles partes de conexión, tal como una base que está conectada al VG, no cuentan como parte del VG. La posición de la cuerda del VG está relacionada con la parte del VG en la posición de cuerda más pequeña. La base puede ser esencialmente plana o seguir la forma del perfil alar local. Pueden encontrarse formas conocidas de VG en Waring, J., documento US5734990; Kuethe, A.M., documento US3578264; Kabushiki, K.T., documento EP0845580; Grabau, P., documento WO00/15961; Corten, GP, documento NL1012949, Gyatt, GW, DOE/NASA/0367-1, etc. Los VG pueden tener una longitud de aproximadamente el 3 % de la cuerda, una altura de aproximadamente el 1 % de la cuerda, y una distancia mutua de aproximadamente el 5 % de la cuerda. Los VG posponen la pérdida a ángulos de ataque mayores. Los perfiles alares con VG alcanzan coeficientes de sustentación típicos de 1,5-2,5 en ángulos de ataque de, por ejemplo, 12° a 25°. Tres o más VG a una separación regular unida esencialmente en una línea sesgada a menos de 30° de la línea perpendicular a la dirección del flujo se define como una línea base de los VG. Las tangenciales son círculos alrededor del centro de rotación en el plano de rotación de los perfiles alares aplicables.

El documento WO 00/15961 A1 divulga una pala de aerogenerador con una pluralidad de generadores de vórtice que sobresalen de su superficie de sotavento para controlar la separación de capa límite. Cada generador de vórtice está formado como un cuerpo sólido y, en una vista superior, sustancialmente en forma de cuña definido por dos caras laterales dispuestas sustancialmente perpendiculares a la superficie de la pala, extendiéndose dichas caras, cuando se observan en una vista superior, mutuamente de manera divergente desde una punta, que está orientada hacia el borde de ataque de la pala, hasta el borde de salida de la pala. Además, cada generador de vórtice está definido, en dirección aguas abajo, por una cara posterior y, en dirección aguas arriba, por una cara superior. Cuando se observa en la dirección desde la punta hacia la cara posterior a lo largo de un plano transversal de la pala, la cara superior se extiende de manera no convergente, de modo que la altura en la punta es menor o igual que su altura en la cara posterior.

El documento WO 2005/035978 A1 divulga una pala de rotor para una central eólica, que comprende un miembro perfilado que está provisto de un espesor relativo que disminuye hacia el exterior desde una raíz hasta una punta de la pala. Dicho miembro perfilado tiene un borde de ataque y un borde de salida, así como un lado de succión y un lado de presión al mismo tiempo que se genera una presión negativa relativa al lado de presión en el lado de succión al volar contra el aire en movimiento, dando dicha presión negativa como resultado la sustentación. El lado de succión de la pala de rotor incluye un dispositivo para optimizar el flujo alrededor del miembro perfilado. La pala de rotor está provista de al menos un elemento plano que se extiende sustancialmente en la dirección del flujo, sobresale del lado de succión y está dispuesto en la zona de un flujo transversal que discurre desde la raíz hasta la punta de la pala en el lado de succión del miembro perfilado. La altura y la longitud del elemento plano se seleccionan de modo que el elemento provoque que dicho flujo transversal se reduzca de manera eficaz.

El documento US 3.578.264 A divulga un control de capa límite para retrasar o impedir una separación de flujo y/o aumentar la tasa de intercambio térmico entre una superficie y un fluido mediante una disposición de elementos de superficie que pueden adoptar la forma de crestas o depresiones cóncavas separadas en la superficie, que tienen profundidades o dimensiones eficaces inferiores al espesor de capa límite adyacente, para provocar la formación de vórtices con elementos de superficie colocados con éxito para provocar la amplificación de vórtices, para una mezcla de capa límite eficaz con menos resistencia, penalización de peso, ruido y pérdida de energía que la de los generadores de tipo paleta convencionales.

El documento WO 90/11929 A describe un dispositivo generalmente en forma de V que se instala en una superficie sobre la que fluye un medio cuya viscosidad provoca la formación de una capa límite entre el medio de corriente libre y la superficie. La punta del generador en forma de V está orientada hacia la dirección en dirección aguas abajo. Por lo general, una pluralidad de generadores se colocan en una línea transversal al flujo espaciados de modo que los vórtices creados por los mismos no interfieran. El flujo entre los brazos de cada generador genera un par de vórtices de rotación opuesta con diámetros mucho mayores que la altura del generador para proporcionar un control de flujo más fuerte con menos resistencia parásita que los generadores de vórtice de la técnica anterior. La altura del generador suele ser inferior a la altura de la capa límite local, pero puede extenderse por encima de la capa límite, especialmente cuando el generador se utiliza para controlar el flujo a lo largo de la envergadura o para reducir los vórtices de punta.

El documento EP 1152148 A divulga un equilibrio entre la optimización aerodinámica y la optimización estructural que proporciona una familia de perfiles alares para aerogeneradores. El modelado matemático arroja criterios alares máximos que se combinan con un análisis estructural para modificar el diseño aerodinámico óptimo hasta obtener una configuración de perfil alar equilibrada y optimizada. Los perfiles alares resultantes tienen un impacto de rendimiento sustancial en la PRODUCCIÓN a NuAl BRUTA DE ENERGÍA (GAEP, por sus siglas en inglés). El perfil alar se basa en la estructura aerodinámica óptima teórica, modificada según sea necesario para maximizar la integridad estructural. El método para maximizar el rendimiento de perfil alar permite diseñar perfiles alares de rendimiento predecible al tiempo que se logra la integridad estructural necesaria. La familia de perfiles alares que tienen características operativas y estructurales incluye relaciones entre espesor y cuerda que oscilan entre el 14 % y el 45 %, un coeficiente de sustentación de diseño en el intervalo de 1,10 a 1,25, y un número de Reynolds de diseño en el intervalo de 3 a 8 millones.

Desventajas

Los costes de los aerogeneradores son elevados debido a las cargas que requieren mucho material. Por lo tanto, los diseñadores de turbinas apuntan a una alta producción de electricidad con bajas cargas. Una desventaja de las turbinas eólicas actuales es que las cargas por el viento varían y que esta variación conlleva costes adicionales. Un caso extremo de una variación de carga desventajosa es aquel en el que una pala se dobla tanto que golpea la torre. A velocidades del viento superiores aVcorte,la turbina debe detenerse para evitar sobrecargas, lo que reduce la producción y añade incertidumbre a la producción prevista. Otra desventaja es relevante a altas velocidades del viento cuando las turbinas usualmente se detienen. La presión del viento sobre las palas provoca grandes cargas porque la cuerda requerida de las palas de la turbina es grande. Una desventaja adicional es que las cargas aumentan cuando las turbinas se operan a raíz de otras turbinas y necesitan colocarse muy separadas, lo que cuesta espacio y longitud de cable adicional.

Otra desventaja de las turbinas actuales es que las características aerodinámicas de las palas de rotor son difíciles de predecir y, por lo tanto, los nuevos prototipos a menudo experimentan una fase larga y costosa de prueba y adaptación antes de que se cumplan.

Además, cuando se opera una turbina a una relación de velocidad de punta reducida para alcanzar un cierto nivel de emisión de sonido, la eficiencia desciende bastante, ya que, de hecho, las palas necesitan adaptación para dichas situaciones.

Una desventaja adicional es que los momentos altos requieren mucho y fuerte material en el caso de palas delgadas. Superar esta desventaja mediante la aplicación de perfiles alares gruesos puede conducir a la separación del flujo, por lo tanto, más resistencia y menos sustentación. Otra desventaja de las turbinas eólicas reales es que la inducción cerca del centro de un rotor de aerogenerador es menor que en el exterior. Esta “fuga” en el centro del rotor reduce la diferencia de presión sobre el rotor y, por lo tanto, reduce la potencia.

Una desventaja adicional de los rotores actuales es que el rendimiento de las palas se degrada sustancialmente por la contaminación.

Objetivo de la invención

El objetivo de la invención es reducir la relación entre la variación de la fuerza de sustentación y la fuerza de sustentación promedio de las palas del aerogenerador y más en general, superar las desventajas mencionadas. Este objetivo se alcanza reemplazando los perfiles alares del estado de la técnica por perfiles alares con un coeficiente de sustentación promedio de 10 minutos de más de 1,1, particularmente más de 1,2 y más particularmente más de 1,4 y preferiblemente aproximadamente 1,6 en el intervalo entre0,5Ry 0,95R. Se obtiene un beneficio especial al usar perfiles alares entre 0,4R y 0,95R con un coeficiente de sustentación medio que es mayor de 1,5, y en particular, mayor de 1,75, y más particularmente mayor de 2,0 en una parte del intervalo operativo, excluyendo condiciones extremas.

Dado que la sustentación de un perfil alar es esencialmente proporcional tantocicomo a c, el productoccidebería tener un valor mínimo para alcanzar la sustentación requerida. El diseñador puede elegir librementecycisiempre que el productoccisea mayor que este mínimo. Sin previo aviso, el diseñador aplica el mismo argumento para variaciones de sustentación, lo cual no es correcto. Sorprendentemente, las variaciones de sustentación son diferentes de la sustentación, esencialmente independientes del coeficiente de sustentaciónc.Cuando el diseñador utilice esta nueva visión, reducirácy aumentarác,de manera que las variaciones de sustentación disminuyan. Esto es especialmente relevante en la parte externa (r >0,5R) del rotor.

De esta manera, la variación de la fuerza de sustentación debido a la turbulencia, cizallamiento del viento, desalineación de la turbina, movimientos de pala, errores de control, etc., puede reducirse en más del 30 %. Esto mitiga tanto la fatiga como las cargas extremas, lo que es beneficioso para toda la estructura del aerogenerador, incluida la base. Permite la puesta en marcha de turbinas en sitios de alta turbulencia. En los parques eólicos, se puede elegir un espacio más pequeño entre las turbinas.

El texto siguiente describe los antecedentes de muchas realizaciones preferidas de la invención para las cuales también se hace referencia a las reivindicaciones dependientes.

Se obtiene un beneficio adicional cuando se aplican perfiles alares que operan en ángulos de ataque promedio de 10 minutos que se desvían del ángulo de sustentación 0 en más de 10°, y particularmente más de 12°, y más particularmente más de 14°, y preferiblemente aproximadamente 16°.

Para los aerogeneradores con un coeficiente de potenciaCpentre 1/3 y 16/27, la pérdida de impulso adimensionalMse puede determinar de muchas maneras. Un método especialmente beneficioso esM= -1,19 9,74C<p>- 21,01Cp2+ 17,50C<p>3. Al establecer laMasí obtenida igual al número de cuerdaCy mediante la sustitución deN, r, c¡, A, R,se puede determinar la cuerda localcr.Se obtiene una ventaja adicional cuandocrse elige inferior al valor que sigue suponiendo quec¡= 1,1, y particularmente 1,3, y más particularmente 1,5, y aún más particularmente preferiblemente 1,7.

Ejemplo: Una turbina de eje horizontal convencional tiene un perfil alar cerca de la punta con un ángulo de sustentación 0 de -3°, un coeficiente de sustentación máximo de 1,3 a un ángulo de ataque de 10° y un coeficiente de sustentación que es lineal en 0,1 por grado entre estos ángulos. Por encima de un ángulo de ataque de 10°, el perfil alar entra en pérdida y la eficiencia desciende mucho. Suponiendo que el ángulo de ataque promedio es de 7° y que debido a la turbulencia varía en ±3°, entonces el coeficiente de sustentación varía de 0,7 a 1,3 y su promedio es de 1,0. La variación de sustentación es 0,6/1,0 = 60 % del promedio. Esta es una medida de la variación de carga en las palas, la transmisión, los cojinetes, la torre, la base, etc., y en cada caso aumenta los costes. Según un ejemplo de la invención, se eligen perfiles con VG para que el estancamiento se posponga en un ángulo de ataque mayor. El coeficiente de sustentación máximo es ahora, por ejemplo, 1,8 en un ángulo de ataque de 15°. El rotor está diseñado de manera que el ángulo de ataque promedio sea de 12° y el coeficiente de sustentación promedio sea de 1,5. Dado que la sustentación es proporcional al producto de la cuerda y el coeficiente de sustentación para un a pequeño, se elige la cuerda más pequeña por un factor de 1,5, de modo que la sustentación y, por lo tanto, el rendimiento, sean iguales. Debido a la turbulencia, el ángulo de ataque varía en este caso entre 9° y 15° sin entrar en pérdida. Además, con los mismos supuestos, se deduce que el coeficiente de sustentación varía entre 1,2 y 1,8. Sorprendentemente, la variación es solo 0,6/1,5 = 40 % del promedio, o 2/3 de la variación de carga sin la invención. También las variaciones de carga debido a la entrada de guiñada o la cizalladura del viento son menores. Al estacionar las palas por encima deVcortede manera que no se alcance la sustentación positiva máxima y la sustentación sea preferiblemente negativa, las cargas en las palas serán menores en aproximadamente el mismo factor que la reducción de cuerda. Una posición de estacionamiento particularmente beneficiosa es cuando el ángulo de inclinación se establece fuera del intervalo de 30° - 100°.

Una ventaja adicional de la mitigación de la carga según la invención es que se requieren menos (caras) opciones de control de turbina. Las opciones controladas activas comunes son el control de inclinación (con respecto a la paleta o con respecto a la pérdida) y la velocidad de rotación variable. Una realización preferida de la invención considera un aerogenerador con 2 y particularmente 1, o más particularmente 0, opciones de control activo seleccionadas de dichas opciones de control activo.

Se obtiene una ventaja adicional cuando se aplican medios de mejora de sustentación, tales como VG, en una pala de rotor en la que estos medios están unidos como miembros separados o cuando esos medios están integrados con la pala de rotor. Se encuentra en el estado de la técnica corregir rotores con mal rendimiento mediante la aplicación de VG. Tal caso se describe en Corten, G.P., “Flow Separation on Wind Turbine Blades”, ISBN 90-393 2582-0. En el caso de rotores de nuevo diseño, el experto desaconseja la aplicación de VG, ya que el prejuicio es que añadirán ruido y resistencia, sin mayor ventaja. Es comúnmente sabido por los experimentos de túnel de viento que, para ángulos de ataque pequeños, la resistencia de un perfil alar sin VG es menor que la resistencia del misma perfil alar con VG. Sorprendentemente, este consejo no es correcto y se basa en un experimento incorrecto. Un perfil alar sin VG debe compararse con un perfil alar con VG con una cuerda reducida que alcanza la misma sustentación.

Ejemplo: Se asume que el perfil alar sin VG tieneci= 1,0,Cd= 0,01 yc= 1 m, y el perfil alar con VG tieneci= 1,5,Cd= 0,012 enc= 2/3 m. Ambos perfiles alares desarrollan la misma sustentación ya que el productoccies constante. La resistencia del perfil alar sin VG es proporcional accd= 0,01 x 1 = 0,01 y la del perfil alar con VG esccd= 0,012 x 2/3 = 0,008. Entonces, con los VG, la resistencia es menor, incluso mientras el coeficiente de resistencia es mayor. Aparte de eso, el coeficiente de resistencia también puede disminuir al adjuntar los VG. Se obtiene una ventaja adicional porque los VG condicionan mucho la capa límite y, por lo tanto, los efectos de la contaminación son relativamente menos importantes. Esto conduce a menos pérdidas de producción en caso de contaminación.

Se obtiene una ventaja adicional porque la aplicación de medios de mejora de sustentación, esencialmente en el lado de succión, aumenta la sustentación máxima para los ángulos positivos mientras que la sustentación máxima para los ángulos de ataque negativos esencialmente no cambia. Las realizaciones preferidas de la invención tienen una relaciónc,máx/ci,mínmenor del -1,2-0,2% decamy en particular menor del -1,4-0,2% decam,en la que ci,máx es la sustentación máxima en un ángulo de ataque positivo,c,mínes la sustentación máxima en ángulos de ataque negativos y el % decames la curvatura en porcentaje de la cuerda, por lo que, cuando la curvatura es del 6 %, dicha relación es preferiblemente mayor de 2,2 y en particular 2,4. Por lo tanto, se requieren menos medidas (adición de espuma o aplicación de un mayor porcentaje de fibras de segundo tipo) en el lado de succión aerodinámica para evitar el pandeo.

Se obtiene una ventaja adicional mediante la aplicación de fibras de carbono, que son adecuadas para añadir rigidez y para soportar cargas de tracción, en el lado de succión aerodinámica. Esto conduce a una reducción de la masa y menos desviación de la punta, lo que reducirá los costes en toda la turbina. Para la definición de fibras de primer tipo y de segundo tipo, se hace referencia a Bech, A. e.a., documento WO 2004/078465. En esta patente ya se observa una parte laminada asimétrica. Sin embargo, no se aclaró qué es específicamente asimétrica y tampoco cuáles son los argumentos para una estructura asimétrica, mientras que estos argumentos (comportamiento aerodinámico asimétrico) no aparecen hasta que se utilizan palas según la presente invención.

Se obtiene una ventaja adicional mediante la aplicación de entradas de aire tales como hendiduras en el perfil alar en el lado de succión entre el 5 % decy el 60 % de c. Estas entradas están situadas preferiblemente en el intervalo radial de0,05Ra 0,5R. Estas entradas están conectadas a canales en la pala que se extienden a posiciones radiales más grandes y que tienen una abertura en el borde posterior de la pala. La fuerza centrífuga sobre el aire en el canal proporciona una succión natural. Se obtiene una ventaja adicional conectando entradas de más del 10 % de diferencia en la posición radial a diferentes canales. Se obtiene una ventaja adicional cuando las entradas pueden abrirse o cerrarse activamente mediante el uso de pestañas MEM o piezoeléctricos.

Se obtiene una ventaja adicional mediante la aplicación de las palas invertidas: el lado de succión como lado de presión y el lado de presión como lado de succión, en particular a velocidades del viento superiores a 12 m/s y más particularmente superiores a 14 m/s. En términos operativos, esto significa que la turbina inclina las palas aproximadamente 150° y que la turbina se detiene y vuelve a empezar en la otra dirección de rotación. Como alternativa, la góndola se desvía más de 180° de manera que el rotor cambie de la operación de a favor del viento a contra el viento. En este caso, el sentido de rotación del rotor sigue siendo el mismo. Con las palas invertidas, la variación de la fuerza de sustentación desarrollada por toda la pala es menor, la fuerza de sustentación extrema es menor y la fuerza de sustentación actúa en una posición radial más pequeña, por lo que los momentos de guiñada y raíz de la pala son menores. Estas son razones para aumentar laVcortedel valor clásico de 25 m/s a 30 m/s o a 35 m/s o valores más altos.

Con el aumento del tamaño de la turbina, el uso de material aumenta más rápido que el rendimiento, por lo tanto, el ahorro de material tiene más importancia para las turbinas más grandes. Por lo tanto, la invención es particularmente relevante para turbinas con un diámetro de rotor mayor de 60 m, particularmente mayor de 80 m y más particularmente mayor de 100 m.

A un espesor relativo constante, la cuerda reducida según la invención puede requerir más material para transportar las cargas. Para transportar las cargas con poco material y para añadir rigidez, las palas se pueden dividir en una pala superior y una pala inferior, por ejemplo, en 0,2R-0,7R. Se obtiene una ventaja adicional cuando las fibras de primer tipo en el lado de presión continúan desde la parte externa no dividida de la pala en la pala superior. Opcionalmente, las fibras de primer tipo en el lado de succión de la parte externa no dividida de la pala continúan en la pala inferior. Se obtiene una ventaja adicional cuando la pala superior e inferior alcanzan una distancia mutua de al menos el 5%deRy particularmente al menos el 10%deR.El comportamiento aerodinámico asimétrico de las palas conduce a la situación de que las palas superiores soportan principalmente cargas de presión y las palas inferiores soportan principalmente cargas de tracción. Según un ejemplo de la invención, la pala inferior tiene preferiblemente una cuerda un 20 %, y particularmente un 40 %, y más particularmente un 60 % más corta que la pala superior en posiciones radiales iguales. Una ventaja adicional es que la adición de las cuerdas de las palas inferior y superior aumenta el rendimiento porque se evita la “fuga” desde el lado de presión hacia el lado de succión. Se obtiene una ventaja adicional mediante la aplicación de perfiles alares relativamente gruesos para transportar las cargas con poco material y para añadir rigidez. La razón es que con los VG, posiblemente unidos a ambos lados, se puede evitar la separación del flujo, de manera que un perfil alar grueso puede tener una alta eficiencia en un amplio ángulo de ataque. Los perfiles alares de al menost= 25 % decson aplicables en posiciones radiales >0,55R, y particularmente en posiciones radiales >0,65R, y más particularmente en posiciones radiales >0,75R.

Se obtiene una ventaja adicional mediante la aplicación de VG en el lado de presión para evitar la separación del flujo. Al hacer esto, la sustentación negativa máxima no aumenta o aumenta ligeramente porque los VG se colocan preferiblemente cerca del borde posterior en posiciones de cuerda mayores del 30 % de c, particularmente mayores del 50 % decy más particularmente mayores del 70 % de c.

Se puede obtener una ventaja adicional usando un perfil alar con una inclinación de más del 6 % dec,y particularmente de más del 8 % dec,y más particularmente de más del 10 % de c. La curvatura adicional evita un pico de succión profunda en grandes ángulos de ataque, lo que reduce la sensibilidad a la contaminación. Además, los perfiles alares con una gran curvatura a menudo tienen una alta relaciónL/Den grandes ángulos de ataque. Cuando múltiples VG o una línea base de VG se sitúan uno detrás del otro en la dirección del flujo, se puede hablar de VG delanteros, medios y traseros. Los VG delanteros corresponden a los VG en la posición de cuerda más pequeña, los VG traseros a aquellos en la posición de cuerda más grande, y los que están en el medio son los VG medios. Se obtiene una ventaja adicional cuando los VG en el medio son más grandes que los delanteros y, particularmente, cuando también son más grandes que los traseros.

Se obtiene una ventaja adicional mediante la colocación de algunos VG adicionales aguas arriba con respecto a la línea base de VG. Los VG adicionales mantienen el flujo durante más tiempo conectado a la línea base aguas abajo. Esos VG adicionales reducen la histéresis de la relacióncíacuandoapasa el ángulo de pérdida. Estos VG pueden situarse entre el 3 % decen el lado de presión y el 10 % decen el lado de succión, y más particularmente entre el 0 % decy el 5 % decen el lado de succión. Es beneficioso cuando los VG que están situados uno detrás del otro en la dirección del flujo generan vórtices de la misma dirección de rotación.

Se obtiene una ventaja adicional mediante la fijación de VG en el perfil alar entre la posición del punto de estancamiento y la del pico de succión a un ángulo de ataque de 5°. En este intervalo, la ventaja es que los VG están situados en un área de baja velocidad en pequeños ángulos de ataque. Cuando el ángulo de ataque aumenta, el pico de succión (el lugar de la velocidad máxima de flujo) se desplaza hacia los VG, por lo que se vuelve más eficaz. Por lo tanto, los VG tienen baja actividad en ángulos pequeños (por lo tanto, poco aumento de resistencia) y alta actividad cuando es necesario en ángulos grandes.

Para reducir dicha histéresis dec-a,también se pueden aplicar VG largos que se extienden, por ejemplo, más del 10 % deco incluso más del 30 % decen la dirección de la cuerda. En este diseño, la superficie de la pala está dotada de nervaduras bajo un ángulo con el flujo, del cual la parte de flujo ascendente se encuentra preferiblemente en una posición radial más pequeña que la parte de flujo descendente.

En el caso de una turbina de eje vertical, los ángulos de ataque también varían sin turbulencia. La variación del ángulo de ataque es inversamente proporcional a la relación de velocidad de punta A. Para mantener la variación del ángulo de ataque en el intervalo de -10° a 10°,Ano debe ser inferior a aproximadamente 41. Para valores deAmás bajos, los perfiles alares entran en pérdida. La aplicación de perfiles alares con VG en ambos lados retrasa la pérdida en ángulos de ataque más grandes de manera que se puede usar unAde 4, 31, 3 o incluso 21 sin entrar en pérdida. Una ventaja adicional para la turbina VAT (cuando se usa en aire o en agua) es que se pone en marcha automáticamente mediante la fijación de VG a menos del 20 % de c, particularmente a menos del 15 % de c, y más en particular a menos del 10 % dectanto en el lado de succión como en el de presión de un perfil alar o hidroala. Se obtiene una ventaja adicional usando los coeficientes de sustentación altos, ya que permite operaciones con relaciones de velocidad de punta más bajas, lo que reduce el ruido.

Preferiblemente, varios VG (1, 2, 4 u otro número) y la placa de tierra se fabrican como una sola pieza o incluso como una cinta de un material flexible tal como caucho, poliuretano o un elastómero, posiblemente con aditivos para bloquear la radiación UV. Esto se llama un elemento de VG y se fabrica favorablemente de plásticos de las familias PVDF, FEP, PEEK, PI, PEI, PES y PFTE.

El elemento de VG se puede fijar a la pala de rotor con cualquier técnica conocida. Es especialmente ventajoso proporcionar la placa de suelo parcialmente de adhesivo de doble cara y parcialmente con adhesivo fluido, tal como un cianoacrilato. El adhesivo de doble cara proporciona una fijación directa después de lo cual el pegamento fluido tiene tiempo de endurecerse. Los VG se pueden fijar con una bisagra y solo se pliegan después de instalar las palas en la turbina. El lado de la placa de tierra que se unirá a la pala puede ser ligeramente cóncavo con un radio de curvatura que es más pequeño que el radio de curvatura de la pala en la posición de fijación.

Se obtiene una ventaja adicional cuando los VG tienen curvatura en la dirección del flujo, de manera que el ángulo entre el flujo sin perturbación de VG y los aumentos de VG preferiblemente de 5° a 15° en la dirección del flujo y los aumentos particularmente en el intervalo de 2° a 30° son eficaces. Esta curvatura evita la inestabilidad Kelvin-Helmholtz de los VG y, por lo tanto, aumenta la durabilidad.

Se obtiene una ventaja adicional mediante la aplicación de perfiles alares de los cuales la sustentación depende menos del ángulo de ataque en otras palabras que tienen una dc/dor menor de 1,1, y particularmente menor de 1,05, y más particularmente menor de 1,0 en el intervalo de ángulo de ataque de 4° a 7°.

Se obtiene una ventaja adicional reemplazando el rotor antiguo de un aerogenerador existente por un rotor nuevo según la invención. Este nuevo rotor puede ser más grande al mismo nivel de carga y, por lo tanto, puede aumentar la producción. El rotor antiguo se reemplaza preferiblemente por un rotor nuevo que tiene, en el intervalo de0,6Ra 0,95R, una cuerda que es al menos un 10 % menor, y preferiblemente al menos un 20 % en posiciones radiales iguales, y más particularmente está dotado de VG en ese intervalo.

Una ventaja adicional de la invención es que las propiedades de las palas producidas según la invención pueden cambiarse mediante la adaptación de los medios de mejora de sustentación y, en particular, el patrón V<g>con respecto a la posición, tipo, espaciado mutuo, tamaño, etc. Cuando prefiere un retraso adicional de la pérdida, las posibles adaptaciones del patrón de VG son: Aumentar el tamaño de los VG (por ejemplo, un 25 %), reducir el espacio entre los VG (por ejemplo, un 25 %), colocar más VG (por ejemplo, una línea de base adicional), aumentar el ángulo entre el flujo y los VG (por ejemplo, en 5°), cambiar la posición de los VG (por ejemplo, un 5 % de c), etc. En particular, cuando la emisión de sonido de una turbina es demasiado alta, la relación de velocidad de punta puede reducirse. Entonces se prefiere la adaptación de las palas a una operación más óptima en ángulos de ataque más altos. Otros casos en los que la adaptabilidad también es relevante son cuando se utilizan palas de aproximadamente el mismo diseño para diferentes climas de viento o en diferentes turbinas.

Una ventaja adicional se obtiene mediante la aplicación de VG controlables. Esto se puede usar para disminuir la sustentación máxima por encima de la velocidad del viento nominal, lo que puede ser una razón para aumentar la velocidad del viento cortada. También se puede utilizar como método para disminuir el par del rotor en caso de fallo, parada de emergencia o parada manual, lo que reduce el coste de otros sistemas de frenos. Los VG pueden cambiarse a un estado eficaz cuando se prefiere un retraso de baja separación y a estados ineficaces cuando no. Según una realización preferida de la invención, los VG pueden controlarse por piezoeléctricos o por pestañas MEM y, en particular, por dispositivos cilíndricos MEM o piezoeléctricos que permiten una rotación directa del generador de vórtices sobre, por ejemplo, 15°. El VG se puede fijar a este dispositivo piezoeléctrico o MEM para que su orientación al flujo pueda cambiar de no eficaz a eficaz. La eficacia puede controlarse cambiando el ángulo entre el VG y el flujo, plegándolo o retrayéndolo más o menos en la superficie del perfil alar. Los VG controlables tienen la ventaja de una respuesta más rápida en comparación con el cabeceo de una pala. Una realización preferida de la invención se refiere a un aerogenerador con palas de rotor fijas y generadores de vórtice controlables.

Se obtiene una ventaja adicional al proporcionar una pala de rotor según la invención de al menos un punto reforzado tal como un punto de alzada que es adecuado para sustentar la pala cuando en este punto se sitúa preferiblemente a menos de 1 longitud de cuerda del centro de masa de la pala. Esto evita daños a los VG ya que no se necesita una banda de izada alrededor de la pala durante la instalación de la pala.

Se obtiene una ventaja adicional mediante el alineamiento de los VG paralelos al flujo local ininterrumpido (por los VG) a aproximadamente el ángulo de sustentación 0 ±3° o en paralelo a las tangenciales. Con un ángulo de ataque creciente, el flujo en el lado de succión se doblará radialmente hacia afuera, de manera que el ángulo entre el VG y el flujo aumenta y se genera un vórtice más fuerte. De esta manera, los VG se activan en ángulos de ataque altos cuando se necesitan y apenas se añade resistencia en ángulos de ataque pequeños cuando no se necesitan. Se obtiene una ventaja adicional cuando el lado aguas arriba de los VG está situado en una posición radial más pequeña que el lado aguas abajo, de manera que los VG fuerzan el flujo hacia una posición radial más grande de manera que se aumenta la componente de flujo radial natural en la capa límite.

Figuras

Las siguientes figuras muestran realizaciones preferidas según las invenciones.

Fig. 1 Sustentación frente al ángulo de ataque;

Fig. 2 Turbina de eje horizontal con rotor a favor del viento;

Fig. 3 Sección transversal de perfil alar;

Fig. 4 Sección transversal de perfil alar;

Fig. 5 Sección transversal de perfil alar;

Fig. 6 Sección transversal de perfil alar;

Fig. 7 Sección transversal de perfil alar;

Fig. 8 Turbina de eje horizontal de la fig. 3 con palas invertidas;

Fig. 9 Aerogenerador con rotor de 2 palas;

Fig. 10 Pala de un aerogenerador;

Fig. 11 Pala de un aerogenerador.

La fig. 1 muestra un gráfico de la sustentaciónLfrente al ángulo de ataque a. La curva 3 muestra la relación para un perfil alar convencional sin medios de mejora de sustentación. Para alcanzar una sustentación determinada 4, el flujo debe entrar en el perfil alar bajo un ángulo de ataque 5. Por ejemplo, debido a la turbulencia en el viento, el ángulo de ataque varía en el intervalo 6 y, por lo tanto, la sustentación variará en el intervalo 7. Un perfil alar según la invención con un coeficiente de sustentación más alto y una cuerda más corta que se comporta como la curva 8, debería alcanzar la misma sustentación 4. Esto se realiza a un ángulo de ataque mayor 9. Suponiendo la misma turbulencia en el viento, el ángulo de ataque varía en el intervalo 10, que es tan amplio como el rango 6. Ahora el elemento sorprendente: La variación de sustentación 11 del perfil alar con el coeficiente de sustentación más alto es menor que la variación de sustentación 7 del perfil alar convencional.

La fig. 2 muestra como ejemplo de la invención una turbina a favor del viento 13 con la torre 14 y la góndola 15. El rotor de turbina de radioRcomprende un cubo 16 y las palas 18 con la punta 19 y la raíz 17. En el lado trasero de las pala, los VG están instalados de forma que no son visibles en la figura. Las palas giran en la dirección de la tangencial 20 y comprenden un borde delantero 21 y un borde trasero 22. Las figs. 3 a 7 muestran las secciones transversales I-I del perfil alar indicadas en la fig. 2. Las secciones transversales muestran los lados de succión 34 y los lados de presión 35.

La fig. 3 muestra el ángulo de ataquea27, la cuerda extendida 25 y el flujo ininterrumpido 26. La línea que atraviesa el centro de los círculos 36 es la línea de curvatura 37. Esta línea se cruza con la cuerda 38 de la longitud 39. El borde delantero del perfil alar se muestra por 21 y el borde posterior por 22. En el lado de succión, se aplican VG delanteros 42, medios 43 y traseros 44, y en el lado de presión también se aplican VG 41. La fig. 4 muestra otra realización de los VG 45 en la posición de cuerda pequeña y los VG 44 en una posición de cuerda más grande. El borde posterior flexible 49 que se muestra en dos posiciones en el intervalo 50 no se cuenta como parte de la cuerda 29 si el intervalo 50 es superior al 2,5 % deccon respecto al borde delantero. La pala comprende fibras de primer tipo en el lado de succión 46 y en el lado de presión 47 que se extienden en perpendicular a las secciones transversales. La banda cortante 48 está situada entre el lado de succión y el lado de presión.

La fig. 5 muestra dos filas oblicuas de VG, de las cuales el VG delantero 61 de la línea superior de la figura está situado aguas arriba en relación con el VG más posterior 62 de la línea inferior. Preferiblemente, los VG 61 y 62 generan vórtices del mismo sentido de rotación. La fig. 6 muestra la línea base delantera con los VG 63 y la línea base trasera con los VG 64. La fig. 7 muestra los VG 65 que se extienden sobre una parte relativamente grande de la cuerda. La fig. 8 muestra la turbina 15 de la fig. 2 directamente después de que las palas 18 con los VG 68 se voltearon a la posición invertida, que se ilustra por las flechas 68. En esta aplicación invertida de las palas, la función de la presión aerodinámica y los lados de succión se intercambian y el rotor gira en dirección opuesta. Los VG reales son más pequeños y se aplican en números mayores que los que se muestran en la figura. La fig. 9 muestra la turbina 15 con un rotor de 2 palas, cuyas palas 18 se dividen en la división 75 en una pala superior 77 y una pala inferior 76 que están conectadas en la extensión del eje principal 78. En ambas figs. 9 y 10, el aire puede fluir a través de los espacios libres 79 entre la pala superior y la pala inferior, cuya pala superior y pala inferior alcanzan una distancia 74 en la misma posición radial. La cuerda local es la suma de la cuerda de la pala superior y la cuerda de la pala inferior en la misma posición radial. La fig. 10 muestra una pala 18 con la punta 19 y la raíz 17. Las fibras sustancialmente de primer tipo 81 en el lado de presión estructural se extienden desde la raíz de la pala a través de la pala superior 76 y la división 75 hacia la punta 19. Las fibras de primer tipo 80 en el lado de tensión estructural transcurren desde la raíz 17 a través de la pala inferior 77 y la división 75 hacia la punta de pala 19. El espaciador 82 está ubicado entre la pala superior e inferior. La fig. 11 muestra una pala 18 de un aerogenerador con una entrada 85 en la posición radialrique aspira el aire de la capa límite, cuya succión es impulsada por la fuerza centrífuga sobre el aire en el canal 87 que se extiende hacia la salida 86 en la posición radial rii. La entrada 88 está situada con respecto a la entrada 85 en la posición radial más grander2y preferiblemente tiene una succión más fuerte que la entrada 85 y, por lo tanto, esta entrada tiene un canal separado 90 que preferiblemente se extiende aún más en dirección radial que el canal 87. El canal 90 canaliza el aire de succión hacia la salida 89 en la posición radial r22.

Se proporcionan valores numéricos para parámetros como la velocidad del viento (variación), coeficiente de resistencia y sustentación, velocidad nominal del viento, variación del ángulo de ataque, etc. El experto entiende que esos valores son solo indicativos y en realidad dependen del perfil alar, el diseño del rotor y el aerogenerador y de las condiciones operativas. El experto también comprenderá que una turbina en este texto se refiere tanto a las turbinas de eje vertical como a las de eje horizontal, que son solo denotaciones de tipo que no prescriben la orientación del eje. También comprenderá de inmediato que la invención es beneficiosa para todos los tipos conocidos de aerogeneradores cuyo funcionamiento se base en las fuerzas de sustentación: turbinas de velocidad constante y variable, turbinas con control de inclinación con respecto a la paleta e inclinación con respecto a la pérdida, turbinas de control por pérdida de sustentación y todos los tipos conocidos de turbinas voladoras, tales como turbinas de tipo giroscopio y turbinas de escalera, siendo dichas turbinas de escalera un tipo especial de turbina de eje vertical (documento US6072245) de las cuales debe considerarse que todas las palas funcionan en la posición radialR.El texto anterior comprende explicaciones físicas de los fenómenos de flujo. Debe entenderse que la validez de estas explicaciones no está relacionada con la validez de las reivindicaciones adjuntas. Será obvio para el experto que la ventaja también se obtiene cuando la invención se combina con otros conceptos de aerogeneradores, tal como, por ejemplo, cabeceo cíclico, control de viento (documento US2006131889) y calor y flujo (documento US2006232073).

Claims

REIVINDICACIONES

1. Aerogenerador (13) que comprende un rotor de al menos 100 m de diámetro, comprendiendo el rotor una pala (18) con un perfil aerodinámicocaracterizado por quedicho perfil tiene en el intervalo de0,2Ra 0,95R y, en particular, de 0,5R a 0,95R un coeficiente de sustentación de diseño cl mayor de 1,1, particularmente mayor de 1,2 y más particularmente mayor de 1,4 y más particularmente preferiblemente aproximadamente 1,6, en el que dicha pala comprende perfiles de al menos un 25 % de espesor que se usan en posiciones radiales mayores de 0,55R, y particularmente mayores de 0,65R y más particularmente mayores de 0,75R.

2. Aerogenerador según la reivindicación 1, en el que para relaciones de velocidad de punta A pertenecientes a las velocidades de viento no perturbado entre 8 y 10 m/s, el número de cuerdaD(=NcrrA2/R2)para dicha pala entre 0,5Ry 0,8Ry o el número de cuerdaDpromediado en el intervalo entre 0,5Ry 0,8Res menor de 3,00, y particularmente menor de 2,75, y más particularmente menor de 2,50.

3. Aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, en el caso de que el coeficiente de potencia 1/3<Cp <16/27 queM =-1,19 9,74Cp- 21,01Cp2+ 17,50CP3 y que, en dicho caso, en el intervalo radial entre 0,5R y 0,9R para una turbina de eje horizontal y entre 0,8R yRpara una turbina de eje vertical, la cuerda local es menor que la que se deduce a partir de la ecuaciónC = My o la cuerda promedio en dichos intervalos es menor que la que se deduce a partir de la ecuaciónC = Msuponiendo quec¡=1,1 y particularmente quec¡=1,3 y más particularmente queci=1,5 y más particularmente que preferentemente es aproximadamente 1,7.

4. Aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dentro del intervalo de 0,4R a 0,95R, y particularmente de 0,5<r>a 0,8R se integra un medio de aumento de sustentación con dicha pala o se une a ella como un elemento separado y en particular que dicho medio de aumento de sustentación considera generadores de vórtice.

5. Aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende fibras de un primer tipo que están situadas entre 5 % de c y 70 % de c tanto en el lado de presión aerodinámica como en el lado de succión aerodinámica, en el que la sección transversal de dichas fibras en el lado de succión (46) en comparación con la sección transversal de dichas fibras en el lado de presión (48) en el intervalo radial entre 0,3R y 0,7R es al menos un 20 % más grande y particularmente un 30 % más grande y más particularmente un 40 % más grande.

6. Aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores con, en el lado de succión, una entrada (85) situada en una posición radial entre 5 % deRy 70 % de R, en el que dicha entrada (85) está, mediante un canal (87), conectada a una salida (86) situada en una posición radial que es, con respecto a la entrada, más grande por al menos un factor 0,9V2, particularmente un factor V2 y más particularmente un factor V3, y en particular con, en el lado de succión, una entrada (85) en la posición radialriy una entrada (88) en la posición radialr2que es al menos un 10 % deRmayor deri,en el que dicha entrada (85) enriestá conectada a dicha salida (86) enr iiy dicha entrada (88) enr2está conectada a dicha salida (89) en la posición radialr22que es al menos un 10 % deRmayor derii.

7. Aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores del tipo de eje horizontal, en el que dicha pala en la dirección desde la punta (19) hacia la raíz (17) en una posición radial entre 0,7R y 0,2R se divide en la división (75) en una pala superior (76) y una pala inferior (77) con un espacio libre (79) intermedio, y que tanto la pala superior como la pala inferior contribuyen a la sustentación aerodinámica y, en particular, que a una cierta posición radial, la distancia (74) entre la pala inferior y la superior es superior al 5 % de R, y más en particular, es superior al 10 % de R.

8. Aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha pala comprende generadores de vórtice (41) situados en el lado de presión de un perfil que preferentemente es más grueso que 25 % de c y particularmente más grueso que 30 % de c y más particularmente más grueso que 35 % de c, en el que dichos generadores de vórtice (41) se colocan, en particular, en una posición de cuerda mayor del 30 % de c, particularmente mayor del 50 % de c y más particularmente mayor del 70 % de c.

9. Aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha pala comprende un perfil alar con una curvatura de más del 6 % de c, particularmente más del 8 % de c y más particularmente más del 10 % de c.

10. Aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha pala comprende un perfil alar que comprende, en la dirección de flujo, al menos un generador de vórtice delantero (42) y un generador de vórtice trasero (44) y uno o más generadores de vórtice medios (43),caracterizado por quedichos generadores de vórtice delanteros tienen menos altura que la altura promedio de los generadores de vórtice medios y más particularmente que dichos generadores de vórtice traseros también tienen menos altura que la altura promedio de dichos generadores de vórtice medios.

11. Aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha pala comprende un perfil alar con generadores de vórtice (42, 45) que están situados entre 3 % de c en el lado de presión y 10 % de c en el lado de succión y más particularmente entre 0 % de c y 5 % de c en el lado de succión, y/o en el que dicha pala comprende un perfil alar con generadores de vórtice (65) que tienen una longitud de más del 10 % de c y más particularmente más del 20 % de c y aún más particularmente más del 30 % de c, en el que dichos generadores de vórtice están, en particular, dispuestos en un ángulo de menos de 10° con respecto a las tangenciales relacionadas con el centro de rotación.

12. Aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el lado aguas arriba de más del 70 % de dichos generadores de vórtice tiene una distancia más corta al centro de rotación que el lado aguas abajo, y/o en el que los generadores de vórtice se instalan en un patrón que aumenta en la posición de la cuerda al menos una vez, y particularmente al menos dos veces, en la dirección longitudinal de la pala.

13. Aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende secciones de perfil alar, en las que la relación cl,máx/cl,mín es menor de -1,2-0,2 % de cam y en particular menor de -1,4-0,2 % de cam.