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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Cómo elegir un generador de viento. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía Los generadores de viento son un tipo de equipo de energía que está ganando popularidad. El propósito del generador de viento es convertir la energía cinética del flujo de aire, llamado viento, en energía eléctrica. Además de las turbinas eólicas, también son bastante comunes las turbinas eólicas, que sirven para accionar directamente bombas, las denominadas bombas eólicas. La energía generada por un aerogenerador se puede calcular mediante la siguiente fórmula: Р = 0,5*rho*S*Sr*V3*Ng*Nb donde P - potencia, W; rho - densidad del aire (aproximadamente 1,225 kg / m0,5); S es el área de lanzamiento del rotor; V - velocidad del viento, m/s; Cp - coeficiente aerodinámico (teóricamente XNUMX); Ng - eficiencia del generador; Nb - eficiencia de la caja de cambios (si la hay). Todos los componentes de esta fórmula para una turbina eólica en particular, excepto la velocidad del viento, son constantes (la densidad del aire, por supuesto, depende de la temperatura, pero sus cambios pueden despreciarse como pequeños). Por tanto, podemos decir que la potencia generada por el aerogenerador es proporcional al cubo de la velocidad del viento. Esto significa que la potencia del aerogenerador en vientos suaves (incluso si gira) es muy pequeña. Pero a medida que aumenta el viento, hay un fuerte aumento en la potencia. Y dado que el viento en la práctica sopla a una velocidad y dirección constantes solo en un túnel de viento, está claro que la potencia generada por un aerogenerador es un valor que cambia constantemente con el tiempo. Por lo tanto, cualquier sistema de energía que use un generador eólico como fuente de energía debe tener un enlace estabilizador. En pequeños sistemas autónomos, la batería suele desempeñar el papel de dicho enlace. Si la potencia del aerogenerador es superior a la potencia de la carga, la batería se carga. Si la potencia de carga es mayor, la batería está descargada. Esto implica la siguiente característica importante de la turbina eólica como fuente de energía: si la mayoría de las otras fuentes se seleccionan por potencia de carga máxima, las turbinas eólicas deben seleccionarse en función de la cantidad de consumo de electricidad por mes (o por año, como prefiera). Ilustremos esto con un ejemplo. A la orilla del mar, donde la velocidad media del viento se acerca a los 6 m/s, hay una casa a la que acude el fin de semana una familia de tres. Los equipos eléctricos también se encienden solo los fines de semana. El consumo alcanza los 15 kWh por día, mientras que la carga máxima es de hasta 3 kW. Por lo tanto, el consumo de energía mensual es de 120 kWh. Con una velocidad media anual del viento de 6 m/s, un pequeño aerogenerador de 120 W puede proporcionar 700 kWh al mes. Además, se requiere una batería de gran capacidad para almacenar la energía durante 5 días y un inversor de 3 kW (que convierte el voltaje de CC de la batería en voltaje de CA estándar) para manejar las cargas máximas. Otro ejemplo. En un área con una velocidad de viento promedio de 5 m/s, se construyó una instalación de telecomunicaciones que consume constantemente un promedio de 2 kW de electricidad, mientras que la carga máxima no supera los mismos 3 kW. En este caso, multiplicamos 2 kW por la cantidad de horas por mes (720) y obtenemos 1440 kWh, el valor del consumo del objeto por mes. Para asegurar la producción de 1420 kWh a tal velocidad del viento, se necesita un aerogenerador con una capacidad de 10 kW. Al mismo tiempo, funcionará a través del mismo inversor de 3 kW. Como puede ver, en cada uno de los casos anteriores, la potencia del aerogenerador difiere varias veces de la potencia máxima de la carga. La potencia de carga máxima determina la potencia del inversor. El generador eólico en sí mismo determina solo la cantidad de producción en un cierto período de tiempo a una cierta velocidad mensual promedio del viento. Además de la velocidad media del viento, existe una entrada más detallada para la estimación de los recursos eólicos, denominada parámetros de Weibull, que reflejan la distribución de la duración del viento de una determinada fuerza para un lugar determinado, se utilizan en el diseño de parques eólicos con una capacidad de decenas de MW. Para proyectos de energía a pequeña escala, gastar dinero en este tipo de investigación no tiene sentido desde el punto de vista económico, porque es posible estimar aproximadamente el rendimiento esperado a partir de la velocidad promedio del viento en el sitio de instalación de la turbina eólica. De los ejemplos anteriores, también podemos concluir sobre la naturaleza de la carga, para lo cual es más recomendable utilizar un generador eólico para alimentarla. Esta es una carga desigual, en la que la carga máxima supera la carga promedio en 10 o más veces. El caso de uso más común para una turbina eólica relativamente pequeña es la carga doméstica. Por ejemplo, para una familia en un departamento de la ciudad, la carga promedio es de 0,5 kW (360 kWh por mes según el medidor). Carga máxima: 5 kW cuando la estufa eléctrica, la lavadora, el microondas y otros electrodomésticos menos potentes están encendidos. Un aerogenerador de 5 kW puede satisfacer estas necesidades incluso en un lugar poco ventoso. Una carga uniforme, por ejemplo, calefacción, cuando incluso un calentador de 1 kW funciona las 720 horas del día, requiere 5 kWh por mes, que un aerogenerador de XNUMX kW puede proporcionar solo en áreas con buenos recursos eólicos (por ejemplo, en la costa, en la estepa, etc.). Basado en los materiales de NPO "Electrosphere"
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