Todo sobre aerogeneradores

Para mejorar las condiciones de vida, la humanidad utiliza agua y varios minerales. Recientemente, las fuentes de energía alternativas se han vuelto populares, especialmente la energía eólica. Gracias a esto último, las personas han aprendido a recibir suministro de energía para necesidades tanto domésticas como industriales.

Debido al hecho de que la necesidad de recursos energéticos aumenta día a día y las existencias de vectores energéticos habituales están disminuyendo, el uso de fuentes de energía alternativas es cada día más relevante. Recientemente, científicos e ingenieros de diseño han estado creando nuevos modelos de turbinas eólicas. El uso de las últimas tecnologías mejora las características de calidad de las unidades y reduce el número de aspectos negativos en las estructuras.

Un aerogenerador es un tipo de dispositivo técnico que convierte la energía eólica cinética en energía eléctrica.

Los aerogeneradores se utilizan en diferentes lugares, generalmente áreas abiertas, donde el potencial eólico es mayor. Se instalan estaciones de fuentes de energía alternativas en las montañas, en aguas poco profundas, islas y campos. Las instalaciones modernas pueden generar electricidad incluso con poca fuerza del viento. Debido a esta posibilidad, los aerogeneradores se utilizan para suministrar energía eléctrica a objetos de diferentes capacidades.

• Estacionario un parque eólico puede proporcionar electricidad a una casa privada o una pequeña instalación industrial. Durante la ausencia de viento, la reserva de energía se acumulará y luego se utilizará de la batería.

• Turbinas eólicas de media potencia se puede utilizar en granjas o en casas alejadas de los sistemas de calefacción. En este caso, esta fuente de electricidad se puede utilizar para calentar espacios.

El aerogenerador funciona con energía eólica. El diseño de este dispositivo debe incluir los siguientes elementos:

• palas de turbina o hélice;
• turbina;
• generador eléctrico;
• el eje del generador eléctrico;
• un inversor cuya función es la conversión de corriente alterna en corriente continua;
• un mecanismo que hace girar las cuchillas;
• un mecanismo que hace girar la turbina;
• batería;
• mástil;
• controlador de movimiento de rotación;
• apagador;
• sensor de viento;
• vástago del medidor de viento;
• góndola y otros elementos.

Las unidades industriales tienen un gabinete de energía, protección contra rayos, un mecanismo de oscilación, una base confiable, un dispositivo para extinguir un incendio y telecomunicaciones.

Se considera que un aerogenerador es un dispositivo que convierte la energía eólica en electricidad. Los predecesores de las unidades modernas son los molinos que producen harina a partir de cereales. Sin embargo, el diagrama de conexión y el principio de funcionamiento del generador prácticamente no han cambiado.

1. Gracias a la fuerza del viento, las palas comienzan a girar, cuyo par se transmite al eje del generador.
2. La rotación del rotor crea una corriente alterna trifásica.
3. A través del controlador, se envía una corriente alterna a la batería. La batería es necesaria para crear un funcionamiento estable del aerogenerador. Si hay viento, la unidad carga la batería.
4. Para protegerse contra un huracán en el sistema de generación de energía eólica, existen elementos para desviar la rueda de viento del viento. Esto sucede doblando la cola o frenando la rueda con un freno eléctrico.
5. Para recargar la batería, necesitará instalar un controlador. Las funciones de este último incluyen el seguimiento de la carga de la batería para evitar su avería. Si es necesario, este dispositivo puede verter el exceso de energía en el balasto.
6. Las baterías tienen un voltaje bajo constante, pero debe llegar al consumidor con una potencia de 220 voltios. Por este motivo, los inversores se instalan en aerogeneradores. Estos últimos son capaces de convertir corriente alterna en corriente continua, aumentando su indicador de potencia a 220 voltios. Si el inversor no está instalado, será necesario utilizar solo aquellos dispositivos clasificados para bajo voltaje.
7. La corriente transformada se envía al consumidor para alimentar baterías de calefacción, iluminación de habitaciones y electrodomésticos.

La clasificación de los parques eólicos se basa en los siguientes criterios.

1. Número de palas. Actualmente a la venta puede encontrar un molino de viento de una sola hoja, de hoja baja y de varias hojas. Cuantas menos palas tenga un generador, mayor será la velocidad del motor.
2. Indicador de potencia nominal. Las estaciones domésticas generan hasta 15 kW, semi-industriales - hasta 100 e industriales - más de 100 kW.
3. Dirección del eje. Las turbinas eólicas pueden ser tanto verticales como horizontales, cada tipo tiene sus pros y sus contras.

Quienes deseen adquirir una fuente de energía alternativa pueden comprar un aerogenerador con rotor, cinético, vórtice, vela, móvil.

También existe una clasificación de los aerogeneradores según su ubicación. Hoy existen 3 tipos de unidades.

1. Terrestre. Dichos molinos de viento se consideran los más comunes; se montan en colinas, elevaciones, sitios preparados de antemano. La instalación de tales instalaciones se lleva a cabo utilizando equipos costosos, ya que los elementos estructurales deben fijarse a una gran altura.
2. Se están construyendo estaciones costeras en la parte costera del mar y el océano. El funcionamiento del generador está influenciado por la brisa marina, por lo que el dispositivo giratorio produce energía durante todo el día.
3. Costa afuera. Las turbinas eólicas de este tipo se instalan en el mar, generalmente a una distancia de unos 10 metros de la costa. Dichos dispositivos generan energía a partir de la energía eólica marina regular. Posteriormente, la energía llega a la orilla a través de un cable especial.

Las turbinas eólicas verticales se caracterizan por un eje de rotación vertical con respecto al suelo. Este dispositivo, a su vez, se divide en 3 tipos.

• Con rotor Savounis. La estructura incluye varios elementos semicilíndricos. La rotación del eje unitario ocurre constantemente y no depende de la fuerza y ​​dirección del viento. Las ventajas de este generador son un alto nivel de fabricación, un par de arranque de alta calidad, así como la capacidad de funcionar incluso con una ligera fuerza de viento. Desventajas del dispositivo: operación de baja eficiencia de las palas, necesidad de una gran cantidad de materiales en el proceso de fabricación.

• Con rotor Darrieus. Varias palas están ubicadas en el eje de rotación del dispositivo, que juntas tienen la forma de una tira.Se considera que las ventajas del generador son la ausencia de la necesidad de centrarse en el flujo de aire, la ausencia de dificultades en el proceso de fabricación y el mantenimiento simple y conveniente. Las desventajas de la unidad son la baja eficiencia, el ciclo de revisión corto y el arranque automático deficiente.

• Con rotor helicoidal. El aerogenerador de este tipo es una modificación de la versión anterior. Sus ventajas radican en un largo período de funcionamiento y una baja carga en los mecanismos y unidades de soporte. Las desventajas de la unidad son el alto costo de la estructura, el difícil y complejo proceso de fabricación de las palas.

El eje del rotor horizontal en este dispositivo es paralelo a la superficie de la tierra. Son de una sola hoja, de dos hojas, de tres hojas y también de varias hojas, en las que el número de hojas alcanza las 50 piezas. Las ventajas de este tipo de aerogeneradores son su alta eficiencia. Las desventajas de la unidad son las siguientes:

• la necesidad de orientación según la dirección de los flujos de aire;
• la necesidad de la instalación de estructuras altas: cuanto más alta sea la instalación, más poderosa será;
• la necesidad de una base para la posterior instalación del mástil (esto contribuye a un aumento en el costo del proceso);
• alto nivel de ruido;
• peligro para los pájaros que vuelan.

Los generadores de energía de palas tienen forma de hélice. En este caso, las palas reciben la energía del flujo de aire y la procesan en movimiento rotatorio.

Los aerogeneradores horizontales tienen impulsores con palas, de los cuales puede haber un cierto número. Por lo general, hay 3 de ellos. Dependiendo del número de cuchillas, la potencia del dispositivo puede aumentar o disminuir. Una clara ventaja de este tipo de aerogenerador es la distribución uniforme de cargas sobre el cojinete de empuje. La desventaja de la unidad es que la instalación de dicha estructura requiere muchos materiales adicionales y costos de mano de obra.

Los aerogeneradores se consideran actualmente los más eficientes. La razón de esto es la combinación óptima de áreas de palas con su configuración. Las ventajas del diseño sin cuchillas incluyen un alto nivel de eficiencia y bajo nivel de ruido, causado por las pequeñas dimensiones del dispositivo. Además, estas unidades no colapsan con vientos fuertes y no representan un peligro para los demás y las aves.

Un molino de viento tipo turbina se usa en ciudades y pueblos, se puede usar para proporcionar iluminación a una casa privada y una cabaña de verano. Prácticamente no hay inconvenientes en un generador de este tipo.

Las principales características ventajosas de los aerogeneradores son las siguientes:

• seguridad ambiental: el funcionamiento de las instalaciones no daña el medio ambiente ni los organismos vivos;
• falta de complejidad en el diseño;
• facilidad de uso y gestión;
• independencia de las redes eléctricas.

Entre las desventajas de estos dispositivos, los expertos distinguen las siguientes:

• Alto costo;
• la oportunidad de pagar solo después de 5 años;
• baja eficiencia, baja potencia;
• la necesidad de equipos costosos.

Los dispositivos para generar energía a partir del viento pueden ser de diferentes tamaños. Su potencia depende del tamaño de la rueda de viento, la altura del mástil y la velocidad del viento. La unidad más grande tiene una columna de 135 m de largo, mientras que el diámetro de su rotor es de 127 m. Así, su altura total alcanza los 198 metros. Las grandes turbinas eólicas con una gran altura y palas largas son adecuadas para proporcionar energía a pequeñas empresas industriales, granjas. Se pueden instalar modelos más compactos en casa o en el país.

Actualmente, están produciendo un tipo de molino de viento en marcha con palas de diámetro de 0,75 a 60 metros. Según los expertos, las dimensiones del generador no deben ser grandiosas, ya que una pequeña instalación portátil es adecuada para generar una pequeña cantidad de energía. El modelo más pequeño de la unidad mide 0,4 metros de altura y pesa menos de 2 kilogramos.

Hoy, la producción de turbinas eólicas está establecida en muchos países del mundo. En el mercado puede encontrar modelos y unidades de fabricación rusa en China. De los fabricantes nacionales, los más populares son las siguientes empresas:

• "Viento-Luz";
• Rkraft;
• SKB Iskra;
• Sapsan-Energia;
• "Energía eólica".

Los fabricantes extranjeros de generadores de energía también son muy populares:

• Goldwind - China;
• Vestas - Dinamarca;
• Gamesa - España;
• Suzion - India;
• GE Energy - Estados Unidos;
• Siemens, Enercon - Alemania.

Sin embargo, vale la pena recordar que el uso de tales generadores eólicos implica el uso de costosas reparaciones, así como repuestos, que son casi imposibles de encontrar en las tiendas nacionales. El costo de las unidades de generación de energía generalmente depende de las características de diseño, la capacidad y el fabricante.

Para elegir el generador de viento adecuado para una casa de verano o una casa, debe tener en cuenta lo siguiente.

1. Cálculo de la potencia de los electrodomésticos instalados que se conectarán en la habitación.
2. La potencia de la futura unidad, teniendo en cuenta el factor de seguridad. Este último no permitirá sobrecargar el generador en una situación pico.
3. El clima del territorio. La precipitación tiene un impacto negativo en el rendimiento del dispositivo.
4. Eficiencia del equipo, que se considera uno de los indicadores más importantes.
5. Indicadores de ruido que caracterizan al aerogenerador durante su funcionamiento.

Además de todo lo anterior, el consumidor debe evaluar todos los parámetros de la instalación, así como leer las reseñas al respecto.

Para aumentar la eficiencia de la operación del aerogenerador, será necesario cambiar sus capacidades y características operativas en una dirección positiva. Primero, vale la pena aumentar la eficiencia de la sensibilidad del impulsor al viento relativamente débil e inestable.

Esta es una especie de membrana de un solo lado para el flujo de aire, que pasa libremente el viento en una dirección. La membrana es una barrera impenetrable al movimiento de masas de aire en la dirección opuesta.

Otro método para aumentar la eficiencia de una turbina eólica es el uso de difusores o tapas protectoras, que cortan el flujo de la superficie opuesta. Cada una de las opciones tiene ventajas y desventajas. Sin embargo, en cualquier caso son más eficaces que el modelo tradicional.

Un aerogenerador es caro. Si desea instalarlo en su territorio, vale la pena considerar los siguientes puntos:

• disponibilidad de terreno adecuado;
• predominio de vientos frecuentes y fuertes;
• falta de otras fuentes de energía alternativas.

De lo contrario, el parque eólico no dará el resultado esperado. Dado que la demanda de energía alternativa aumenta cada año, y la compra de una turbina eólica es un golpe tangible para el presupuesto familiar, puede intentar hacer una unidad con sus propias manos con la instalación posterior. La fabricación de un aerogenerador puede basarse en imanes de neodimio, una caja de cambios, palas y su ausencia.

La turbina eólica tiene muchas ventajas. Por lo tanto, con un gran deseo y la presencia de habilidades de diseñador elementales, casi cualquier artesano puede construir una estación para generar electricidad en su sitio. La versión más simple del dispositivo se considera una turbina eólica con un eje vertical. Este último no requiere soporte y un mástil alto, y el procedimiento de instalación se caracteriza por la sencillez y la rapidez.

Para crear un aerogenerador, deberá preparar todos los elementos necesarios y fijar el módulo en el lugar elegido. Como parte de un generador de energía vertical casero, la presencia de dichos elementos se considera obligatoria:

• rotor;
• cuchillas
• mástil axial;
• estator
• batería;
• inversor;
• controlador.

Las cuchillas pueden estar hechas de plástico elástico ligero, ya que otros materiales pueden dañarse y deformarse bajo la influencia de cargas elevadas. En primer lugar, se deben cortar 4 partes iguales de las tuberías de PVC. Después de eso, debe cortar un par de fragmentos semicirculares de la lata y fijarlos a lo largo de los bordes de las tuberías. En este caso, el radio de la parte de la hoja debe ser de 69 cm, en este caso la altura de la hoja alcanzará los 70 cm.

Para ensamblar el sistema de rotor, debe tomar 6 imanes de neodimio, 2 discos de ferrita con un diámetro de 23 cm, pegamento para unir. Los imanes deben colocarse en el primer disco, teniendo en cuenta un ángulo de 60 grados y un diámetro de 16,5 cm. De acuerdo con el mismo esquema, se ensambla el segundo disco y los imanes se vierten con pegamento. Para el estator, debe preparar 9 bobinas, en cada una de las cuales enrolla 60 vueltas de cableado de cobre con un diámetro de 1 mm. La soldadura debe realizarse en la siguiente secuencia:

• el comienzo de la primera bobina con el final de la cuarta;
• el comienzo de la cuarta bobina con el final de la séptima.

La segunda fase se ensambla de manera similar. A continuación, se hace una forma a partir de una hoja de madera contrachapada, cuya parte inferior está cubierta con fibra de vidrio. Las fases de las bobinas soldadas se montan en la parte superior. La estructura se llena con pegamento y se deja durante varios días para pegar todas las piezas. Después de eso, puede comenzar a conectar los elementos individuales del generador eólico en un solo todo.

Para ensamblar la estructura en el rotor superior, se deben hacer 4 orificios para los pernos. El rotor inferior se instala con imanes hacia arriba en el soporte. Después de eso, debe colocar el estator con los orificios necesarios para montar el soporte. Los pines deben descansar sobre la placa de aluminio, luego cubrir con el segundo rotor con los imanes hacia abajo.

Con una llave, es necesario girar los pasadores para que el rotor descienda uniformemente y sin tirones. Cuando se toma el lugar correcto, vale la pena desenroscar los pernos y quitar las placas de aluminio. Al final del trabajo, la estructura debe fijarse con tuercas y no apretarse fuertemente.

Un tubo de metal resistente con una longitud de 4 a 5 metros es adecuado como mástil. Se atornilla un generador premontado. Después de eso, el marco con las palas se fija al generador y la estructura del mástil se instala en la plataforma, que se prepara de antemano. La posición del sistema se fija con una abrazadera.

El siguiente video proporciona una descripción general de un molino de viento casero.