Instalación de aerogeneradores. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía
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Las turbinas eólicas modernas son máquinas que convierten la energía eólica en energía mecánica de una rueda de viento giratoria y luego en energía eléctrica.
Actualmente, se utilizan dos diseños principales de aerogeneradores (ver figura): aerogeneradores de eje horizontal y de eje vertical. Ambos tipos de turbinas eólicas tienen aproximadamente la misma eficiencia, pero las turbinas eólicas del primer tipo son las más utilizadas. La potencia de las turbinas eólicas puede ser desde cientos de vatios hasta varios megavatios.
Anteriormente, las turbinas eólicas usaban turbinas eólicas del tipo llamado "activo" (tipo carrusel, Savonius, etc.), que usan la fuerza de la presión del viento (en contraste con las turbinas eólicas mencionadas anteriormente que usan la fuerza de elevación). Sin embargo, este tipo de instalaciones tienen una eficiencia muy baja (menos del 20%), por lo que actualmente se encuentra en producción.
Los componentes principales de las instalaciones de ambos tipos:
- una rueda de viento (rotor) que convierte la energía del flujo de viento que se aproxima en energía mecánica de rotación del eje de la turbina. El diámetro de la rueda de viento varía desde varios metros hasta varias decenas de metros. La velocidad de rotación es de 15 a 100 rpm. Normalmente, para aerogeneradores conectados a la red, la velocidad de rotación de la rueda de viento es constante. Para sistemas independientes con rectificador e inversor, generalmente una variable;
- multiplicador: un enlace intermedio entre la rueda de viento y el generador eléctrico, que aumenta la frecuencia de rotación del eje de la rueda de viento y asegura la coordinación con la velocidad del generador. La excepción son las turbinas eólicas de baja potencia con generadores especiales de imanes permanentes; los multiplicadores generalmente no se usan en tales turbinas eólicas;
- una torre (a veces está reforzada con tirantes de acero) en la que se instala una rueda de viento. Para aerogeneradores de gran potencia, la altura de la torre alcanza los 75 m, normalmente se trata de mástiles cilíndricos, aunque también se utilizan torres de celosía;
- base (cimentación), diseñada para evitar que la instalación se caiga con vientos fuertes.
Además, para protegerse contra averías durante fuertes ráfagas de viento y huracanes, casi todas las turbinas eólicas de alta capacidad se detienen automáticamente si la velocidad del viento supera el valor límite. Para fines de mantenimiento, deben estar equipados con un dispositivo de frenado. Los aerogeneradores de eje horizontal incorporan un dispositivo que proporciona orientación automática de la rueda de viento en la dirección del viento.
El tamaño de la turbina eólica depende del uso previsto. La principal característica que determina el tamaño de estos sistemas es la potencia del aerogenerador. Por ejemplo, para trabajar en la red, es posible utilizar aerogeneradores con una capacidad de 50 kW y superior.
Los aerogeneradores de menor potencia se suelen utilizar como autónomos. Por ejemplo, un aerogenerador para el suministro eléctrico de un edificio residencial puede tener una potencia de varios cientos de W a 10 kW, dependiendo de la carga y el consumo de energía. Estas turbinas eólicas suelen incluir un AB y, en muchos casos, un generador diésel como fuente de energía de respaldo durante largos períodos de calma. Las pequeñas empresas y las aldeas remotas pueden utilizar turbinas eólicas de una potencia significativamente mayor. Las turbinas de baja potencia (menos de 1 kW) se pueden utilizar para cargar baterías y alimentar una pequeña carga (comunicaciones, iluminación, herramientas eléctricas, TV, etc.).
Autores: Kargiev V.M., Martirosov S.N. y etc.
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