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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Pequeños aerogeneradores para el hogar. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía La energía eólica es una energía ecológica e inagotable. Las plantas de energía eólica (molinos, aerogeneradores) se utilizan para convertir la energía eólica en energía eléctrica. Los molinos de viento utilizados para generar electricidad vienen en una variedad de tamaños. Las grandes turbinas eólicas, que se utilizan comúnmente en parques eólicos (centrales eléctricas), pueden generar grandes cantidades de electricidad, cientos de megavatios, que pueden suministrarse a cientos de hogares. Las turbinas eólicas pequeñas, que no producen más de 100 kW de electricidad, se utilizan en casas particulares, granjas, parcelas familiares, etc., sirven como fuente de electricidad adicional y ayudan a reducir el pago de la fuente principal de electricidad. Los molinos de viento muy pequeños con una potencia de 20-500 W se utilizan para recargar baterías y otras aplicaciones donde no se requiere una gran cantidad de electricidad. Los parques eólicos pequeños serán rentables si se cumplen las siguientes condiciones:
requisitos de viento Que su molino de viento para su hogar sea económicamente viable depende sobre todo de la calidad del viento. En la mayoría de los casos, una velocidad media anual del viento de 4.0-4.5 m/s (14.4-16.2 km/h) es el mínimo para que un aerogenerador sea económicamente viable. En el análisis del viento, le ayudarán los sitios donde se presentan mapas de los vientos de Rusia y otros países. Además, puede ser ayudado por la estación meteorológica local, donde puede ver el archivo de datos de fuerza del viento. Pero debes prestar atención a la ubicación de la estación, porque. varios obstáculos: árboles, edificios, colinas pueden causar datos de viento distorsionados. Para una evaluación más precisa del viento en su área, debe comprar dispositivos que midan la velocidad del viento. Esto es especialmente cierto si su área es montañosa o tiene un paisaje inusual. La parte más importante de un instrumento de medición de la velocidad del viento es el anemómetro. Consiste en un plato giratorio de copa (o paleta) montado sobre un eje, que está conectado a un mecanismo de medición. Las palas del anemómetro giran y producen una señal proporcional a la velocidad del viento. Al comprar un anemómetro, no estará de más comprar un dispositivo que registre las lecturas del mismo, así como un trípode, soporte, etc., donde se montará. Hay dispositivos digitales más caros para medir la velocidad del viento. Allí también se usa un anemómetro, pero los datos se envían a una computadora, donde se procesan y almacenan. Recientemente, estos dispositivos se han vuelto cada vez más populares y más baratos. Puede ver un ejemplo de datos de velocidad del viento tomados y mostrados en tiempo real en el sitio web gdeduet.ru No importa qué instrumento de medición uses para estimar la velocidad del viento, pero al menos una vez al año debes comparar tus datos con otros. También es importante colocar el equipo de medición lo suficientemente alto para evitar las turbulencias creadas por árboles, edificios y otras obstrucciones. La ubicación más óptima del dispositivo de medición es su ubicación al nivel del centro del rotor de la turbina eólica.
Ubicación de un aerogenerador De gran importancia es el lugar donde va a colocar su molino de viento. Recuerda que no debes colocarlo cerca de árboles, casas, etc., porque. no obtendrá el beneficio completo de un molino de viento. También tenga en cuenta que:
No espere que su parque eólico genere suficiente electricidad todo el tiempo. La velocidad del viento en un mismo lugar puede variar mucho y, en consecuencia, la cantidad de electricidad generada también variará. Y si la fuerza del viento cambia en un 10 %, ¡entonces la electricidad generada cambiará en un 25 %!
Tipos de aerogeneradores Hay 2 tipos principales de aerogeneradores: con un eje de rotación horizontal y vertical. Los molinos de viento horizontales deben dirigirse a favor del viento. Para esto, se proporciona la llamada "cola" en su diseño. Los generadores eólicos verticales funcionan en cualquier dirección del viento, pero requieren más espacio en el suelo, porque. es necesario proporcionar estrías para la estabilidad del molino de viento.
componentes de parques eólicos Los componentes principales de un parque eólico típico se muestran en la siguiente figura.
Incluyen:
Para aerogeneradores con eje de rotación horizontal, se requiere un mástil (los aerogeneradores verticales generalmente se instalan directamente en el suelo). Hay varios tipos de mástiles: mástiles arriostrados (que están rígidamente fijados), mástiles arriostrados giratorios (se pueden subir y bajar para mantenimiento y reparación), mástiles independientes sin tensores (son pesados, pero no ocupan mucho espacio en el piso). Un factor muy importante es la altura del mástil. La energía eólica es proporcional a la velocidad del viento a la tercera potencia (al cubo). Que. si la velocidad del viento se ha duplicado, entonces la energía del viento aumentará 8 veces (2x2x2=8) (Figura 6). La velocidad del viento aumenta con la altitud, es decir, Al aumentar la altura del mástil, puede aumentar considerablemente la eficiencia energética del molino de viento.
La altura de instalación recomendada es de 24-37 metros. Instalar un molino de viento a menor altura es lo mismo que colocar paneles solares a la sombra. Para estar seguro, consulte las leyes locales para conocer las restricciones sobre las alturas de los mástiles para los parques eólicos. Utilice un diseño de mástil aprobado por el fabricante del aerogenerador; de lo contrario, puede anular la garantía. Asegúrese de conectar a tierra el mástil y proporcione un pararrayos. Por seguridad eléctrica, se deben utilizar seccionadores y disyuntores. También proporcionarán acceso seguro al molino de viento para mantenimiento y mejoras. También pueden ser necesarios otros componentes del parque eólico. Baterias - podrá acumular el exceso de electricidad del molino de viento. Pero, como las baterías usan corriente continua, para convertirla en corriente alterna, inversor.
Si una casa, una granja o un hogar están conectados a un sistema de suministro de energía común, en los días ventosos, el exceso de energía se puede vender a las redes eléctricas (irrelevante para nuestro país). Y cuando el viento es débil y no hay suficiente electricidad del molino de viento, entonces deberá comprar electricidad de la red eléctrica general. Costo de la turbina eólica El costo de un pequeño molino de viento es de $2000-$8000 por 1 kW. Sin embargo, esto es solo el 12-48% del costo de todos los componentes del parque eólico: inversores, baterías, cargadores, ATS, etc. Pero la gran ventaja de un aerogenerador es que, una vez que lo compra, casi nunca tendrá que pagar nada más, excepto el mantenimiento programado. El fabricante suele describir el rendimiento de una turbina eólica como un gráfico de potencia de salida frente a la velocidad del viento.
Uno de los problemas a la hora de elegir y comparar aerogeneradores es la falta de un estándar único para medir la potencia de salida.
Es más correcto comparar aerogeneradores por área y tamaño de pala. Cuanto mayor sea el área, más energía puede generar el molino de viento. Duplicando el área de los paneles solares: la potencia se duplica. También en un generador eólico, con un aumento en el área de las palas, aumenta la potencia de salida. Si no conoce el área de las palas de la turbina eólica, puede comparar por el diámetro del rotor. Un ligero aumento en el diámetro del rotor conduce a un aumento significativo en la producción de electricidad de la turbina eólica (ver figura). Los valores que se muestran en la figura son indicativos y no se debe confiar en ellos, porque La potencia generada por un molino de viento depende de muchos otros factores.
Selección del tamaño de la turbina eólica Para determinar el tamaño apropiado de un molino de viento, primero mire cuánta electricidad consume por mes. Luego multiplique el valor resultante por 12 meses. La cantidad aproximada de electricidad generada por un molino de viento se puede obtener mediante la fórmula:
Que. puede elegir el tamaño óptimo del generador de viento que produce la energía necesaria para su hogar o granja. Y es posible ahorrar en la compra. Relaciones con vecinos Muchas personas exigen una actitud cuidadosa con las cosas que les rodean: paisaje, vista, lugares históricos, silencio, vecinos, etc. Asegúrese de hablar con sus vecinos sobre sus planes para instalar un parque eólico. Además, debes entender que las personas tienen miedo a algo nuevo y desconocido. Mucha gente piensa que los molinos de viento dañan a las aves. Pero, de hecho, las puertas correderas son más peligrosas para las aves que los pequeños molinos de viento. Además, las turbinas eólicas tienen un impacto insignificante en la transmisión de radio y televisión. Las aspas de todos los molinos de viento modernos están hechas de fibra de vidrio o madera. Estos materiales son transparentes a las ondas electromagnéticas. Ruido Los vecinos no aceptan el ruido del aerogenerador. Antes de instalar un parque eólico, informe a sus vecinos del ruido que puede producir:
A 250 metros de un parque eólico típico, el nivel de presión sonora es de aproximadamente 45 dB. Los pequeños molinos de viento no producen más ruido que los acondicionadores de aire. Las aspas de un pequeño molino de viento giran a una velocidad promedio de 175-500 rpm, con un máximo de 1150 rpm. Los grandes molinos de viento giran a una velocidad constante de 50-15 rpm
Servicio Los parques eólicos requieren un mantenimiento constante: inspecciones periódicas, lubricación de las piezas que rozan, etc. Revise las conexiones atornilladas y los contactos eléctricos anualmente y vuelva a apretarlos si es necesario. También revise su molino de viento en busca de corrosión y arriostramiento del mástil. Si las aspas son de madera, aplique pintura para protegerlas. Coloque una cinta resistente en los bordes de las cuchillas para protegerlas contra el polvo abrasivo y los insectos voladores. Si la pintura se agrieta y la película se despega, un árbol desprotegido se volverá rápidamente inutilizable. La humedad que se infiltra en la madera de las palas puede hacer que el rotor se desequilibre. Revise las aspas del molino de viento anualmente. Después de 10 años de funcionamiento, se deben reemplazar las cuchillas y los cojinetes. Con una instalación y operación adecuadas, un parque eólico puede durar 30 años o más. El mantenimiento adecuado también minimizará el nivel de ruido de su molino de viento. seguridad Todos los aerogeneradores tienen una velocidad máxima del viento por encima de la cual no pueden funcionar. Cuando la velocidad del viento excede este valor, entonces el aerogenerador debe operar un mecanismo de freno que no permita que se exceda el valor crítico. Cuando utilice el molino de viento en áreas frías, tenga cuidado con el problema de la formación de hielo y coloque el paquete de baterías en un área aislada. No se recomienda instalar un molino de viento en el techo de un edificio. Pero si es de baja potencia (hasta 1 kW), se puede hacer una excepción. El hecho es que un aerogenerador puede producir vibraciones, que pueden transmitirse a la superficie sobre la que está instalado. Autor: Koltykov A.V.; Publicación: cxem.net
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