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HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA, TECNOLOGÍA, OBJETOS ALREDEDOR DE NOSOTROS
Granja eólica. Historia de la invención y la producción.
Directorio / La historia de la tecnología, la tecnología, los objetos que nos rodean. Planta de energía eólica: varias instalaciones de energía eólica reunidas en uno o más lugares y combinadas en una sola red. Los grandes parques eólicos pueden constar de 100 o más generadores eólicos. A veces, las plantas de energía eólica se denominan "parques eólicos" (del inglés Wind Farm).
Las reservas de energía eólica son, de hecho, ilimitadas. Esta energía es renovable y, a diferencia de las centrales térmicas, la energía eólica no utiliza la riqueza del subsuelo y la extracción de carbón, petróleo y gas está asociada a un enorme coste de mano de obra. Además, las centrales termales contaminan el medio ambiente y las represas hidroeléctricas crean mares artificiales en los ríos, perturbando el equilibrio natural. Por otro lado, una central eólica de la misma capacidad que una central hidroeléctrica o una central nuclear ocupa una superficie mucho mayor en comparación con ellas. Y para ser justos, hay que decir que los parques eólicos no son del todo inofensivos: interfieren con los vuelos de pájaros e insectos, hacen ruido, reflejan las ondas de radio con aspas giratorias e interfieren con la recepción de televisión en los asentamientos cercanos. Por lo general, el cuerpo de trabajo de una turbina eólica son las palas de una hélice, que se denomina rueda de viento. Su teoría fue desarrollada a principios del siglo XX por el famoso científico ruso N.E. Zhukovsky. Para describir los fenómenos asociados con el paso de un flujo de aire a través de una rueda, aplicó la teoría de la fuerza de sustentación del ala de un avión y determinó el valor de la máxima utilización posible de la energía eólica por parte de una rueda ideal. La eficiencia fue igual al 59,3 por ciento.
El viento es un elemento muy caprichoso, sopla de un lado, después de un tiempo, del otro. Para que la rueda utilice eficazmente la energía del flujo de aire, debe desplegarse contra el viento en todo momento. Para este propósito, se utilizan dispositivos especiales: una placa trasera (veleta) o una pequeña rueda de viento (rosa de los vientos). El viento rara vez sopla a una velocidad constante. Su velocidad ha cambiado: la rotación de la rueda y el eje asociado a ella se han ralentizado o acelerado, a través de los cuales la rotación de la rueda se transmite a un generador eléctrico. Para que el eje gire a una frecuencia constante, se utilizan varios dispositivos. Se utilizan varios diseños para generar energía eólica. Estas son "margaritas" de múltiples palas y hélices como hélices de aviones con tres, dos e incluso una pala. Las estructuras verticales son buenas porque atrapan el viento de cualquier dirección; el resto tiene que girar con el viento. Tal rotor vertical se parece a un barril cortado a lo largo y montado sobre un eje. También hay soluciones originales. Por ejemplo, un carro con una vela se desplaza sobre un anillo de rieles y sus ruedas impulsan un generador eléctrico. El tipo más común de plantas de energía eólica (WPP) es una turbina con un eje horizontal y el número de palas de 1 a 3. La turbina, el multiplicador y el generador eléctrico se colocan en una góndola montada en la parte superior del mástil. En los últimos modelos de aerogeneradores se utilizan generadores asíncronos de velocidad variable, y la tarea de acondicionar la electricidad generada la realiza la electrónica. Los parques eólicos son beneficiosos, por regla general, en regiones donde la velocidad media anual del viento es de 6 metros por segundo o más y que son pobres en otras fuentes de energía, así como en áreas donde el suministro de combustible es muy caro. En Rusia, esto es, en primer lugar, Sakhalin, Kamchatka, el Ártico, el Extremo Norte, etc. Con una velocidad media anual del viento de unos 7 metros por segundo y un número medio de horas de funcionamiento a pleno rendimiento de 2500 horas al año, una instalación de este tipo genera electricidad a un coste de 7-8 céntimos/kWh. Hoy en día, las turbinas eólicas con una capacidad unitaria de 100-500 kW son las más comunes, aunque se han construido y están en funcionamiento unidades con una capacidad unitaria de varios megavatios. Los aerogeneradores pequeños (menos de 100 kW) suelen estar diseñados para un funcionamiento autónomo. Los sistemas a los que suministran energía son meticulosos, requieren suministros de energía de mayor calidad y no permiten interrupciones en la energía, como durante los períodos de calma. Por lo tanto, necesitan un “suplente”, es decir, fuentes de energía de respaldo, por ejemplo, motores diésel de igual o menor potencia que los de los aerogeneradores. En cuanto a las turbinas eólicas más potentes (más de 100 kW), se utilizan como plantas de energía y generalmente se incluyen en los sistemas de energía. Por lo general, se instala una cantidad suficientemente grande de turbinas eólicas en un sitio, formando el llamado parque eólico. En un lado de la "granja" puede soplar el viento, en el otro está tranquilo en este momento. Los molinos de viento no deben colocarse demasiado cerca para que no se bloqueen entre sí. Por lo tanto, la "granja" ocupa mucho espacio. Hay tales "granjas" en los EE. UU., Francia, Inglaterra y Dinamarca, se colocó una "granja eólica" en las aguas costeras poco profundas del Mar del Norte; allí no interfiere con nadie y el viento es más estable que en tierra. En California (EEUU), uno de ellos cuenta con cerca de mil aerogeneradores, por lo que la potencia total instalada del parque supera los 100 MW. Por lo general, para reducir la dependencia de los caprichos del viento, se incluyen volantes en el sistema, que suavizan parcialmente las ráfagas de viento, y varios tipos de baterías, en su mayoría eléctricas. Pero al mismo tiempo, también utilizan aire. En este caso, el molino de viento bombea aire a los cilindros. Saliendo de allí, su chorro suave hace girar una turbina con un generador eléctrico. Otra opción son los acumuladores hidráulicos. Aquí, la fuerza del viento eleva el agua a cierta altura, luego, al caer, hace girar la turbina. Incluso pusieron baterías de electrólisis. El molino de viento produce una corriente eléctrica que descompone el agua en hidrógeno y oxígeno. Se almacenan en botellas. Luego, según sea necesario, el hidrógeno y el oxígeno se queman en una celda de combustible o en una turbina de gas, recibiendo nuevamente corriente, pero sin fluctuaciones bruscas de voltaje asociadas con los caprichos del viento. En España, una asombrosa turbina eólica funcionó durante bastante tiempo, ¡creando el viento por sí misma! Un vasto círculo de tierra en la base de la tubería alta construida se cubrió con una envoltura de plástico en los soportes del marco. El cálido sol español calentaba tanto la tierra como el aire bajo la película. Como resultado, apareció un empuje uniforme y constante en la tubería, y el impulsor integrado en la tubería hizo girar el generador. La corriente de aire no se detuvo ni siquiera en los días nublados y de noche: la tierra mantiene el calor durante mucho tiempo. Sin embargo, la operación de tal instalación resultó ser bastante costosa. Gradualmente, el tubo de metal se oxidó y la película colapsó. Después de otro huracán, el sistema no fue reparado. Las turbinas eólicas también se han utilizado y se están utilizando en Rusia. A principios de la década de 1990, se creó una turbina eólica de baja potencia "Konvet-1E" en dos modificaciones: con un generador asíncrono (2 kW, 230 V) y un generador de inductor de CC (12 o 24 V). Una rueda de viento con dos palas hace girar un generador. Gracias al uso de un inversor o rectificador, es posible proporcionar energía a un televisor, refrigerador, radio y cargar una batería. En áreas con velocidades de viento promedio anuales de 5 a 6 metros por segundo, el costo de 1 kWh de una turbina eólica de este tipo es 1,4 a 1,7 veces menor que el de una unidad de gasolina de potencia equivalente. La masa de la instalación es de 460 kilogramos. Como saben, el problema con muchos molinos de viento son las poderosas corrientes de aire, bajo cuya influencia a menudo se rompen. En "Convet-1E" se utilizaron varios dispositivos automáticos para evitar que la rueda girara demasiado con vientos fuertes. Los diseñadores lograron lograr una eficiencia aerodinámica del 46-48 por ciento. Esto se logra mediante el uso de cuchillas no metálicas de alta calidad con un perfil más perfecto torcido a lo largo. Las turbinas eólicas de alta velocidad de empresas extranjeras funcionan principalmente a partir de velocidades del viento de 5 a 6 metros por segundo. El diseño especial de las palas y los dispositivos especiales permiten que el "Konvetu-1E" comience a funcionar de manera eficiente incluso con una fuerza del viento de 4 metros por segundo. La capacidad total de aerogeneradores en el mundo está creciendo rápidamente. En cuanto al uso de turbinas eólicas, Estados Unidos lidera el mundo, en Europa: Alemania, Inglaterra, Dinamarca y los Países Bajos. Alemania recibe una décima parte de su electricidad del viento, y el viento proporciona 2500 MW de electricidad a toda Europa Occidental. A medida que los parques eólicos rinden frutos y mejoran sus diseños, el precio de la electricidad "aérea" cae. Así, en 1993 en Francia, el coste de 1 kWh de electricidad producida en un parque eólico era de 40 céntimos, y para el año 2000 había disminuido 1,5 veces. Autor: Musskiy S.A.
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