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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Tipos de aerogeneradores. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía Las turbinas eólicas se pueden conectar a la red y transferir la energía generada a la red eléctrica local, o pueden ser autónomas, donde el consumidor está muy cerca de la turbina eólica. Sistemas autónomos de suministro de energía Cualquier sistema autónomo, incluida la energía eólica, opera independientemente de la red de suministro de energía centralizada. En estas condiciones, el aerogenerador puede funcionar de forma independiente, utilizarse como respaldo de cualquier otro generador o utilizarse en combinación con otras centrales eléctricas como componente de un sistema de suministro de energía combinado. Dichos sistemas se utilizan para elevar agua o suministrar electricidad a hogares, granjas o pequeñas empresas. Por regla general, los aerogeneradores autónomos de baja potencia generan corriente continua para cargar la batería. El sistema contiene un inversor para convertir corriente continua en corriente alterna con un voltaje de 230 V. En la actualidad, estas turbinas eólicas con una potencia de hasta 0,5 kW se han generalizado en Rusia. Prototipos desarrollados y utilizados de aerogeneradores con una capacidad de 2,5; 5; 8 y 10 kw. Los sistemas más grandes, utilizados por ejemplo para suministrar energía a varias instalaciones, suelen generar corriente alterna. En Rusia, existe una experiencia positiva a largo plazo en el uso de turbinas eólicas elevadoras de agua en pastizales en las regiones esteparias o desérticas sin el uso de AB y fuentes de energía de respaldo (centrales eléctricas de gasolina o diésel). La dirección prioritaria para el desarrollo de la energía eólica en Rusia en un futuro próximo será el uso autónomo de aerogeneradores pequeños y medianos en regiones remotas del Extremo Norte, porque allí se concentran los principales recursos eólicos del país, la densidad de población es baja, no existen grandes redes eléctricas y existen cerca de 17 mil pequeños asentamientos donde es recomendable el uso de parques eólicos para el abastecimiento de energía. En 1996-1998 en las regiones de Murmansk y Arkhangelsk, se instalaron las primeras turbinas eólicas autónomas con una capacidad de 10 kW. Es evidente que el factor clave que determina la elección entre el uso de un sistema energético autónomo y la construcción de líneas eléctricas (TL) desde la instalación hasta las redes de suministro eléctrico centralizado es la competitividad de las características de coste de los aerogeneradores en comparación con la conexión a la red Sistema de energía híbrido Un sistema de energía híbrido implica el uso de turbinas eólicas en conjunto con otras fuentes de energía (generador diesel, módulos solares, microcentrales hidroeléctricas, etc.). Estas fuentes de energía complementan las turbinas eólicas para garantizar un suministro de energía ininterrumpido al consumidor en climas tranquilos. Sistemas eólicos-diésel El sistema eólico-diésel consta de una turbina eólica y un sistema diésel-eléctrico (DES) con capacidades óptimamente adaptadas. Normalmente, un generador diesel se usa en combinación con una turbina eólica cuando el propósito de usar este último es ahorrar combustible diesel, cuyo costo, incluidos los costos de envío, puede ser muy alto. La relación de potencia de los componentes del sistema depende del esquema de generación de carga y del recurso eólico. El modo de funcionamiento paralelo simultáneo de aerogeneradores y centrales eléctricas diésel se evalúa como una forma insuficientemente eficiente de utilizar aerogeneradores, ya que la participación de un aerogenerador en el sistema en términos de potencia no debe superar el 15-20 % de la capacidad del generador diesel. Dichos modos se pueden utilizar para ahorrar combustible en instalaciones híbridas de alta potencia. El uso del modo de operación separada de las turbinas eólicas y las plantas de energía diesel le permite aumentar la participación de las turbinas eólicas hasta en un 50-60% o más. Sin embargo, en este caso, la complejidad del sistema es inevitable debido a la necesidad de introducir un sistema de control, equipos inversores y baterías, que acumulan la energía generada por el aerogenerador a las velocidades de operación del viento para alimentar la carga en condiciones de calma o en condiciones climáticas adversas. bajas velocidades del viento. Siempre que es posible, la energía se obtiene de aerogeneradores y las baterías se recargan continuamente. Durante los períodos de viento en calma, cuando la carga de la batería cae por debajo de un cierto nivel, un generador diesel se enciende automáticamente (o manualmente) para proporcionar energía a los consumidores. Este modo reduce significativamente el número de arranques del generador diésel y, en consecuencia, conduce a una reducción de los costes de mantenimiento y combustible. Los sistemas de viento-diésel de este tipo se utilizan actualmente en las regiones rusas de Arkhangelsk y Murmansk. Los sistemas híbridos de viento y diésel con una capacidad de 2 a 500 kW de varios diseños y propósitos se están probando, desarrollando o planificando actualmente para su implementación en el marco del Programa Federal "Suministro de energía a territorios remotos del extremo norte de la Federación Rusa". . Como regla general, estos sistemas híbridos están diseñados para proporcionar un suministro de energía confiable a consumidores autónomos mientras ahorran combustible líquido. Las grandes plantas de energía híbrida deberían funcionar para la red local de asentamientos del norte. El uso de un sistema eólico-diésel moderno, con la debida atención al mantenimiento de rutina, puede ser muy rentable si hay suficientes recursos eólicos en el área donde se instala la turbina eólica. Sistemas eólicos-solares La energía eléctrica se puede obtener mediante la conversión de la radiación solar por baterías fotovoltaicas (PV). A pesar del alto costo actual de los FB, su uso junto con turbinas eólicas puede ser efectivo en algunos casos. Dado que existe un gran potencial de viento en invierno, y en verano en días despejados se puede obtener el máximo efecto utilizando FB, la combinación de estos recursos resulta beneficiosa para el consumidor. El uso de aerogeneradores en conjunto con microcentrales hidroeléctricas Las turbinas eólicas se pueden usar en combinación con micro HPP que tienen un tanque de agua. En tales sistemas, en presencia de viento, el aerogenerador alimenta la carga, y el exceso de energía se utiliza para bombear agua de aguas abajo a aguas arriba. Durante los períodos de viento en calma, la energía se genera mediante microcentrales hidroeléctricas. Dichos esquemas son especialmente efectivos para los pequeños recursos hidroeléctricos. Instalaciones conectadas a la red eléctrica Las turbinas eólicas conectadas a la red están conectadas a una red eléctrica existente que suministra energía activa y reactiva a la turbina eólica para arrancar, operar y controlar la turbina eólica. Esto significa que la electricidad generada por el aerogenerador va directamente a la red. Las turbinas eólicas comienzan a generar energía a una determinada velocidad del viento, normalmente alrededor de 4 m/s para la mayoría de las instalaciones modernas. La corriente de excitación se toma de la red y se utiliza para sincronizar el aerogenerador. Esto significa que si se desconecta la red, el aerogenerador no puede producir energía. Los aerogeneradores conectados a la red se instalan en zonas con buenos recursos de energía eólica para generar electricidad para vender a las empresas energéticas. Un grupo de tales turbinas constituye el llamado "parque eólico". Un parque eólico es un complejo de aerogeneradores, a menudo instalados en filas que son perpendiculares a la dirección predominante del viento. Al desarrollar un proyecto de este tipo, es necesario tener en cuenta la disponibilidad de caminos para el acceso a las unidades, la subestación y los sistemas de monitoreo y control. Por lo general, una parcela de tierra destinada a un parque eólico también se utiliza para otras necesidades, como la agricultura. Por lo general, los parques eólicos utilizan grandes aerogeneradores con una capacidad de 200 kW a 1,5 MW y superior. Al mismo tiempo, la capacidad total de un parque eólico puede alcanzar decenas y cientos de megavatios. En el estado estadounidense de California, por ejemplo, los parques eólicos generan suficiente electricidad para satisfacer las necesidades energéticas de una gran ciudad como San Francisco durante un año. Este tipo de sistema se está volviendo cada vez más popular en los países europeos, donde, según el Protocolo de Kioto, el objetivo es reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Las empresas o los particulares instalan uno o más aerogeneradores de gran tamaño y, conectándolos a la red eléctrica, venden electricidad a las empresas energéticas y obtienen buenos beneficios. En los casos en que la energía se consuma directamente para las necesidades de producción y, al mismo tiempo, la energía generada por los aerogeneradores no sea suficiente, es posible recibirla de la red. Si el aerogenerador proporciona totalmente a la producción la electricidad necesaria en presencia de exceso, entonces el exceso de energía se suministra a la red. Conexión del aerogenerador a la red eléctrica Si desea conectar un aerogenerador a una red de energía centralizada, debe averiguar si la red tiene capacidad suficiente para recibir energía del aerogenerador. Para ello, debe ponerse en contacto con su proveedor de electricidad local. Dependiendo de la potencia de la red eléctrica, se selecciona la potencia del aerogenerador. Por lo general, la potencia máxima de la turbina eólica no debe exceder el 20% del sistema de potencia. Esto es necesario para mantener la estabilidad del sistema y los parámetros de frecuencia y voltaje en la red de suministro de energía. El costo de conectar el aerogenerador a la red eléctrica El costo de conexión a la red eléctrica depende de su ubicación y capacidad. Obviamente, el costo de conexión será mayor si la capacidad de la red es insuficiente, ya que será necesario aumentar la capacidad de la red eléctrica, lo que puede no ser técnicamente factible. En este caso, se denegará la conexión del aerogenerador a la red. Las reglas para conectarse a la red eléctrica varían según el país. Muchas preguntas se pueden responder poniéndose en contacto con una compañía eléctrica local. Autores: Kargiev V.M., Martirosov S.N. y etc.
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