Instrumentos

Aerogenerador: cómo elegir un aerogenerador

Para ahorrar en costos de electricidad, los generadores eólicos se instalan en fábricas y casas privadas. En este artículo, consideraremos las principales características, tipos y principio de funcionamiento de los generadores eólicos..

Tabla de contenido:

El dispositivo y el principio de funcionamiento del aerogenerador.

Los principales componentes de un aerogenerador:

1. Generador: convertidor de energía mecánica en energía eléctrica. El generador está cargando las baterías. Cuanto mayor sea la velocidad del viento, más rápido se cargan las baterías..

2. Palas de la turbina eólica: la parte de la turbina eólica que está expuesta a la fuerza del viento y luego actúa sobre el eje del generador..

3. Mástil: dispositivo en el que se montan el generador y las palas. La velocidad y la estabilidad del aerogenerador dependen de la altura del mástil..

Componentes adicionales de la turbina eólica:

1. Controladores: un dispositivo de control del generador de viento que es responsable de la dirección de las palas, las funciones de carga de la batería y la protección del generador de viento. La función principal del controlador es convertir energía variable en constante eléctrica..

2. Las baterías son dispositivos para almacenar energía, que se utilizan cuando no hay viento. Otra función de la batería es igualar y estabilizar la energía generada por el generador. Las baterías recargables proporcionan energía.

3. Anemoscopios o dispositivos de medición de la dirección del viento: recopilan y procesan datos sobre la velocidad, la dirección y las ráfagas de viento. Los anemoscopios se instalan en turbinas eólicas más potentes diseñadas para procesar grandes cantidades de energía..

4. Los reguladores de potencia automáticos están diseñados para combinar turbinas eólicas, redes eléctricas, generadores diésel u otras fuentes de energía..

5. Inversores: dispositivos para procesar corriente continua en corriente alterna, destinados al funcionamiento de electrodomésticos y electrodomésticos..

Cuando el viento golpea las palas del aerogenerador, el dispositivo gira. Durante el funcionamiento del aerogenerador, se genera una corriente alterna, que ingresa al controlador y se procesa en corriente continua. La corriente continua carga las baterías, que proporcionan electricidad a una casa particular o una gran empresa. Pero, para el funcionamiento de la mayoría de los aparatos eléctricos, se requiere una corriente alterna monofásica o trifásica, que se forma en el inversor..

Variantes de uso de un generador eólico en un sistema de suministro de energía:

trabajo de un molino de viento con batería en modo autónomo;
funcionamiento en paralelo de un aerogenerador con baterías y paneles solares;
operación de un aerogenerador con uso paralelo de un generador de respaldo (diesel, gasolina o gas);
funcionamiento en paralelo de un aerogenerador y una red eléctrica convencional.

Beneficios de usar una turbina eólica:

obtención de electricidad respetuosa con el medio ambiente, segura y fiable,
reducir el costo de pagar la electricidad;
funcionamiento silencioso del dispositivo;

el aerogenerador produce la mayor cantidad de energía en otoño o invierno, cuando hay más demanda de electricidad para la calefacción de locales;
el precio de los generadores eólicos es mucho más bajo que el costo de fuentes alternativas de electricidad;
la capacidad del aerogenerador para funcionar en paralelo con otras fuentes de electricidad;
la capacidad de seleccionar la potencia de la turbina eólica, según el tipo de terreno y la cantidad de electricidad requerida;
la posibilidad de utilizar aerogeneradores en yates o barcos;
Después de haber pasado una vez en una turbina eólica, se proporciona electricidad durante al menos 20 años..

Variedades de aerogeneradores.

Dependiendo de la ubicación de las turbinas, los aerogeneradores se distinguen:

tipo vertical,
tipo horizontal.

Un aerogenerador de tipo vertical tiene una turbina colocada verticalmente, en relación a la superficie de la tierra, y una horizontal, por el contrario. El aerogenerador vertical captura fácilmente la más mínima brisa, y el horizontal es más potente en términos de conversión de energía..

Variedades de aerogeneradores verticales:

1. La invención de la turbina eólica vertical pertenece al inventor sueco Savonius. Un molino de viento vertical consta de dos cilindros que tienen un eje de rotación vertical. Independientemente de la fuerza y la dirección del viento, el molino de viento vertical gira constantemente alrededor de su eje. La principal desventaja de una turbina eólica vertical es el uso incompleto de la energía eólica. Durante la investigación, se reveló que la turbina eólica vertical utiliza solo un tercio de la energía eólica..

2. Un molino de viento vertical con rotor Darrieus se inventó varias décadas más tarde de lo habitual. Un aerogenerador rotativo tiene dos o tres palas y un rotor. Los aerogeneradores con rotor son fáciles de fabricar y de instalar. La principal desventaja de un generador eólico de este tipo es que el rotor debe iniciarse manualmente..

3. Aerogenerador con eje de rotación vertical y rotor helicoidal – tiene palas giratorias. que aseguran la rotación uniforme de la turbina eólica. Ventaja: carga de rodamiento reducida, lo que aumenta la vida útil del dispositivo. Desventajas: alto costo, complejidad de instalación..

4. La turbina eólica vertical con un rotor múltiple es el dispositivo más eficiente para procesar energía eólica. Tiene un rotor complejo, que consta de una gran cantidad de palas..

5. Los aerogeneradores ortogonales no requieren alta velocidad del viento. Para el funcionamiento de dicho dispositivo, es adecuada una velocidad del viento de 0,7 m / s. Los aerogeneradores verticales ortogonales tienen altas características técnicas, rotación silenciosa del motor y un diseño interesante. El dispositivo de un aerogenerador ortogonal se basa en un eje de rotación vertical y en varias palas que se retiran del eje a cierta distancia. A pesar de la gran cantidad de ventajas, la turbina eólica ortogonal tiene desventajas:

pequeñas cadenas de servicios de nodos de referencia;
las palas son más macizas que las de los aerogeneradores convencionales;
el gran peso de la instalación dificulta la instalación del dispositivo.

Los aerogeneradores horizontales tienen una mayor eficiencia. La principal desventaja de las turbinas eólicas horizontales es la necesidad de buscar constantemente el viento utilizando una veleta, que se instala por separado del dispositivo..

Los aerogeneradores horizontales se dividen en:

dispositivos del tipo de una sola hoja: caracterizados por altas velocidades de rotación, bajo peso y diseño liviano;
generadores eólicos de tipo de dos palas: en estructura son similares a los de una sola paleta, solo que difieren en el número de palas;
Las turbinas eólicas de tres palas tienen una potencia máxima de aproximadamente 7 MW, se consideran una de las más populares entre los generadores eólicos destinados al hogar;
Los generadores eólicos de varias palas tienen de cuatro a cincuenta palas, estos dispositivos se utilizan para garantizar el funcionamiento de las instalaciones de agua..

En relación al número de palas, todos los aerogeneradores se dividen en:

de una sola hoja,
de dos palas,
de tres palas,
multihoja.

Según los materiales que componen el aerogenerador:

turbinas eólicas tipo vela,
turbinas eólicas de tipo rígido, de fibra de vidrio o de metal.

Dependiendo del paso de la hélice, los aerogeneradores se dividen en:

dispositivos de paso de medición,
dispositivos de paso fijo.

Un aerogenerador basado en un paso variable tiene un diseño bastante complejo, pero al mismo tiempo, una mayor velocidad de rotación. La turbina eólica de paso fijo es confiable y simple.

Todos los generadores eólicos se dividen convencionalmente en dos tipos:

turbinas eólicas de tipo industrial;
turbinas de viento caseras.

Las turbinas eólicas industriales se utilizan para generar grandes cantidades de electricidad. Para la construcción de un parque eólico, que consta de varias decenas o cientos de generadores eólicos, se requiere un estudio minucioso del área, que se lleva a cabo durante uno o dos años. Las turbinas eólicas industriales le permiten recibir electricidad para proporcionar electricidad a varias docenas de casas o una determinada producción..

Un generador eólico para el hogar: le permite reducir significativamente los costos de electricidad y brinda independencia del funcionamiento de la red eléctrica general..

Recomendaciones para elegir un aerogenerador.

1. Antes de elegir un aerogenerador, debe decidir la potencia y la funcionalidad de este dispositivo..

2. Estudie cuidadosamente los tipos de aerogeneradores y familiarícese con las condiciones climáticas de la región en la que se planea la instalación del aerogenerador..

3. Determine la potencia de salida de la turbina eólica, que depende directamente de la potencia del convertidor (inversor). El segundo nombre para la potencia de salida es carga máxima: la totalidad del número de dispositivos que funcionarán simultáneamente con el generador eólico. Es decir, la potencia de salida se define como la potencia total de la turbina eólica. Incluso con un consumo de electricidad poco común, pero alto, debe elegir un generador eólico con una gran capacidad. Para aumentar la potencia de salida, se deben instalar varios inversores.

4. Tiempo de funcionamiento continuo del dispositivo, determinado por la capacidad de la batería, que está instalada en la turbina eólica. En tiempo tranquilo, las baterías proporcionan electricidad a la habitación..

5. La velocidad de carga de la batería está determinada por la potencia del dispositivo, la velocidad del viento, la altura de instalación y el relieve del área donde está instalado el aerogenerador. Cuanto mayor sea la potencia del aerogenerador, más rápido se cargarán las baterías. Con un consumo de energía constante o viento débil, elija turbinas eólicas más potentes. Para aumentar la velocidad de carga de las baterías, se deben conectar varios generadores a la turbina eólica..

6. No debe comprar muchas baterías recargables cuando el viento es débil, ya que el aerogenerador no tendrá tiempo para cargar todas las baterías. Si las baterías no están completamente cargadas, esto conduce a su falla rápida, por lo tanto, el número de baterías debe calcularse a partir del consumo de energía de todos los aparatos eléctricos de la casa..

7. Para comprar un molino de viento, debe prestar atención al factor principal: la energía generada por el dispositivo. Este criterio se especifica en las especificaciones técnicas del aerogenerador..

8. Para determinar el consumo de energía de la casa en la que se instalará el aerogenerador, debe consultar las facturas de electricidad de los últimos 12 meses y mostrar el coeficiente de consumo de energía mínimo, promedio y máximo..

9. Con la ayuda de la investigación de la estación meteorológica más cercana, averigüe la velocidad media anual del viento en el sitio propuesto para la instalación de la turbina eólica. El funcionamiento óptimo de la turbina eólica está garantizado con un viento de 5 m / s.

10. Es mejor instalar la turbina eólica como una fuente de energía adicional combinada con un generador diésel o de gasolina..

11. Pruebe la turbina eólica, preste atención al nivel de ruido y la necesidad de mantenimiento de la turbina eólica. Algunas turbinas eólicas potentes tienen un nivel de ruido suficientemente alto, lo que genera incomodidad y problemas con los vecinos..

12. La vida media de una turbina eólica es de seis a siete años..

13. Es mejor dar preferencia a un generador eólico, cuyas palas están hechas de materiales duros: fibra de vidrio o metal..

14. Preste atención al funcionamiento óptimo del aerogenerador a la velocidad media del viento, que es típica de la región..

15. Los generadores eólicos sin engranajes son mucho más fáciles de instalar, fáciles de montar y no requieren mantenimiento adicional, mientras que los engranajes, a pesar de la complejidad de la instalación, proporcionan más potencia y una mejor calidad de funcionamiento del aerogenerador..

16. No preste atención a los lemas publicitarios de que la turbina eólica tiene un diseño mejorado, levitación magnética o un controlador grande, en la mayoría de los casos, dicha publicidad tiene como objetivo obtener más dinero por una turbina eólica normal..

17. Al comprar un aerogenerador, solicite garantía y cumplimiento de todas las obligaciones del fabricante del aerogenerador con el comprador. Por ejemplo, la presencia de sujetadores es un conjunto de un generador de viento, que incluye todos los componentes: inversores, generadores, baterías. Al comprar estos dispositivos de diferentes fabricantes, aumenta el riesgo de un funcionamiento incorrecto del generador eólico..

18. Fórmula para calcular la potencia de un aerogenerador: Р = 0.5 * rho * S * Ср * V3 * ng * nb. P es la potencia del aerogenerador, rho es el valor de la designación de la densidad del aire, S es el valor del área de lanzamiento del rotor, Cp es el coeficiente de acción aerodinámica, V es el valor de la velocidad del viento, ng es el eficiencia del radiador, nb está en presencia de una caja de cambios. Eficiencia de la caja de cambios.

19. El costo de un aerogenerador depende directamente de los siguientes factores:

número de palas,
Potencia de la batería,
energía del generador,
número de inversores,
material de la cuchilla,
la presencia de un reductor,
potencia nominal de la turbina eólica,
tipo de aerogenerador: horizontal, vertical,
material del que está hecha la unidad,
disponibilidad de componentes adicionales.

Descripción general de los fabricantes de aerogeneradores

Para comprar un aerogenerador, primero debe calcular la potencia del aerogenerador y la electricidad consumida. Después de hacer los cálculos, preste atención al costo de la turbina eólica..

Los primeros puestos en la producción de aerogeneradores los ocupan Alemania, Dinamarca y Francia. Hace varias décadas, comenzó la fabricación de aerogeneradores rusos, que, en comparación con los modelos extranjeros, requieren mejoras..

Considere los principales fabricantes populares de turbinas eólicas para el hogar:

1. AEOLOS (Dinamarca)

Características de los aerogeneradores AEOLOS:

la empresa desarrolla aerogeneradores desde hace más de 35 años;
la potencia de los aerogeneradores verticales oscila entre 500 W y 500 kW;
potencia de las turbinas eólicas horizontales – 300-10000 W;
el alcance de los generadores eólicos: el sector privado, la agricultura, el suministro de electricidad a las aldeas y las escuelas;
alto nivel de generación de electricidad;
el uso de un generador sin caja de cambios proporciona un alto nivel de confiabilidad de la turbina eólica;
bajo costo de mantenimiento;
un alto nivel de seguridad está garantizado por la función de monitorear la posición del dispositivo generador de viento;
la presencia de un sistema de frenado electrónico.

Especificaciones AEOLOS H 1kW:

valor de potencia nominal: 1 kW;
valor máximo de potencia: 1,5 kW;
voltaje de salida: 48 V;
característica de las cuchillas: 3 piezas, material – fibra de vidrio;
características del generador: generador de tipo magnetoeléctrico trifásico, que proporciona corriente constante;
eficiencia: menos de 0,95;
líneas de garantía: 5 años;
líneas de servicio máximas: 20 años.

2. ENERCON (Alemania)

Peculiaridades:

potencia de los aerogeneradores ENERCON de 330 W a 7,58 MW;
la presencia de un generador de anillos;
falta de transmisión;
cumplimiento de los estándares mundiales de calidad: fiabilidad y durabilidad.

Características técnicas de ENERCON E80:

valor de potencia nominal: 80 kW;
altura de la torre: 53 m;
valor de la velocidad nominal del viento: 12 m / s;
velocidad mínima del viento: 3 m / s;
velocidad máxima del viento: 30 m / s;
número de cuchillas: 3 piezas;
diámetro del rotor: 18 m.

3. AMPAIR (Reino Unido)

Características del ámbito de uso:

barcos;
barcos;
sistemas de energía autónomos remotos.

Peculiaridades:

talla pequeña;
Fácil instalación;
la capacidad de instalar en un espacio reducido;
alta calidad y confiabilidad.

Características técnicas del Ampair 100:

valor de potencia nominal: 100 W;
valor de voltaje del generador: 12 W;
característica de las cuchillas: 6 piezas;
velocidad del viento requerida: desde 3 m / s;
costo: $ 2700.

4. Fair Wind (Bélgica)

Peculiaridades:

la posibilidad de usar en una casa particular, hotel, gasolinera, en una finca;
alto nivel de calidad europea;
fabricación de cuchillas – belga;
el origen de los generadores es finlandés;
una empresa alemana se dedica a la producción de inversores y controladores;
probar y comprobar cada aerogenerador;
ráfagas de viento máximas 55 m / s;
el sistema de seguridad está completamente automatizado;
hay frenado aerodinámico pasivo;
Los aerogeneradores Fair Wind se utilizan junto con paneles solares;
una amplia gama de capacidades lo ayudará a elegir una turbina eólica para cada sitio individualmente.

Características técnicas de Fair Wind F16:

valor de potencia nominal: 10 kW;
el tamaño del diámetro de la rueda de viento: 4 m;
valor de la velocidad nominal del viento: 15 m / s;
velocidad mínima del viento: 3 m / s;
número de palas: 3 piezas, fabricadas en aluminio aeronáutico;
el tamaño del diámetro del rotor: 18 m;
costo: $ 20,000.

5. Fuller Wind (EE. UU.)

Peculiaridades:

ausencia total de cuchillas;
compacidad de uso;
bajo costo en comparación con las turbinas eólicas clásicas;
la base del aerogenerador es la Turbina Tesla, que consta de una gran cantidad de discos metálicos, que están separados por espaciadores anulares;
alto nivel de eficiencia energética.

6. Fortiss (Países Bajos)

Peculiaridades:

uso: suministro de energía de las casas, suministro de equipos de telecomunicaciones, sistemas de purificación de agua;
asegurar la total independencia de las fuentes industriales de electricidad;
es posible el uso conjunto de turbinas eólicas y fuentes de energía tradicionales;
suministro de energía estable y menores costos de electricidad;
simplicidad de diseño y facilidad de instalación de turbinas eólicas;
la posibilidad de utilizar paneles solares o generadores diesel;
bajo nivel de ruido;
alto nivel de seguridad.

Características técnicas de Fortiss Montana 5.8:

características del generador: generador de tipo magnético síncrono;
velocidad máxima del viento: 55 m / s;
número de cuchillas: 3 piezas;
velocidad del viento requerida: desde 2,5 m / s;
opciones del sistema de frenado: mecánico, eléctrico;
costo: $ 20,000.