¿Qué tipo de corriente genera un aerogenerador?

Proyecto de aerogenerador

Advances in Wind Power Acceso abierto Wind Turbine Generator Technologies Escrito por Wenping Cao, Ying Xie y Zheng Tan Presentado: 28 de marzo de 2012 Publicado: 21 de noviembre de 2012 DOI: 10.5772/51780 DESCARGAR GRATIS Compartir Citar Citar este capítulo Hay dos formas de citar este capítulo: 1. Elija el estilo de cita Seleccione el estilo

La energía eólica está desempeñando un papel fundamental en el establecimiento de una economía hipocarbónica sostenible desde el punto de vista medioambiental. Este capítulo presenta una visión general de las tecnologías de aerogeneradores y compara sus ventajas e inconvenientes en la utilización de la energía eólica. Tradicionalmente, para la generación de energía a pequeña escala se han utilizado máquinas de corriente continua, máquinas síncronas y máquinas de inducción de jaula de ardilla. Para los aerogeneradores medianos y grandes, el generador de inducción de doble alimentación (DFIG) es actualmente la tecnología dominante, mientras que los generadores de imán permanente (PM), reluctancia conmutada (SR) y superconductores de alta temperatura (HTS) se han investigado y desarrollado ampliamente a lo largo de los años. En este capítulo se analizan las topologías y características de estas máquinas, prestando especial atención a las consideraciones prácticas relacionadas con su diseño, control y funcionamiento. Se espera que este capítulo proporcione directrices de referencia rápida para el desarrollo de sistemas de generación de turbinas eólicas.

Tipos de aerogeneradores

Los aerogeneradores están diseñados para empezar a funcionar a unos 12-25 kilómetros por hora – una brisa suave o moderada. No están diseñados para funcionar a más de 88 km/h, un fuerte vendaval que podría dañar la turbina.

Cuando el viento sopla hacia la turbina, se topa con un obstáculo: la pala de la turbina. Las aspas de las turbinas han evolucionado desde las aspas planas, gruesas y de madera que asociamos con los molinos de viento de Holanda. Ahora son más elegantes y ergonómicas para lograr el mejor rendimiento. Las palas dependen en gran medida de la aerodinámica del diseño, y las pruebas en el túnel de viento permiten a los diseñadores identificar fallos y mejorar los diseños de las palas.  La aerodinámica se refiere a las propiedades de un objeto sólido y al modo en que el aire que lo rodea interactúa con él. Cuando el viento interactúa con un objeto sólido, la velocidad del viento cambia y el aire se mueve alrededor del objeto. Hoy en día, las turbinas modernas tienen un diseño de palas similar al de las alas de un avión.

Las palas de las turbinas son ligeramente curvas por un lado y planas por el otro. La parte más gruesa de la pala es donde el viento entra en contacto con ella. A partir de ahí, puede desplazarse por el lado curvo de la pala o por el lado relativamente plano. El viento que viaja por el lado curvo tarda más en llegar al extremo de la pala que el que viaja por la superficie plana. Esto hace que la baja presión se acumule en el lado curvo, «tirando» de la pala hacia la región de baja presión. Este proceso se conoce como sustentación.

Aerogenerador

A medida que la energía mecánica cinética del viento en movimiento hace girar las palas de la turbina eólica, un generador situado en el interior de la turbina también gira. Esto hace que un alambre en espiral gire alrededor de un imán y cree una corriente eléctrica que medimos con un multímetro.

Como la energía no se crea ni se destruye, cuanto mayor sea la entrada de energía, mayor será la salida de energía. Por lo tanto, cuanta más energía mecánica tenga de partida (cuanto más rápido giren las palas), más energía eléctrica creará la turbina.

El viento se origina por las diferencias de presión creadas por el calentamiento desigual de la superficie terrestre por el sol. La radiación solar hace que la tierra gane energía térmica. El aire sobre la tierra también gana energía térmica y se expande, volviéndose menos denso y elevándose.

Este movimiento provoca una zona de baja presión en la superficie, creando un vacío que atrae el aire. El aire más frío y denso fluye hacia la zona de baja presión en la superficie para llenar el espacio dejado por el aire caliente que se eleva. Se crea así una corriente de convección y la energía térmica se transforma en energía mecánica cinética en forma de aire en movimiento o viento.

Generador eólico de iones sin furgón

Un aerogenerador es un dispositivo que convierte la energía cinética del viento en energía eléctrica. Cientos de miles de grandes turbinas, en instalaciones conocidas como parques eólicos, generan actualmente más de 650 gigavatios de potencia, a los que se añaden 60 GW cada año[1]. Los aerogeneradores son una fuente cada vez más importante de energía renovable intermitente, y se utilizan en muchos países para abaratar los costes energéticos y reducir la dependencia de los combustibles fósiles. Un estudio afirmaba que, en 2009,[update] la eólica tenía las «menores emisiones relativas de gases de efecto invernadero, las menores demandas de consumo de agua y los impactos sociales más favorables» en comparación con las fuentes de energía fotovoltaica, hidráulica, geotérmica, de carbón y de gas[2].

Las turbinas eólicas más pequeñas se utilizan para aplicaciones como la carga de baterías para la energía auxiliar de barcos o caravanas, y para alimentar señales de advertencia de tráfico. Las turbinas más grandes pueden contribuir al suministro eléctrico doméstico y vender la energía no utilizada a la compañía eléctrica a través de la red.

La rueda de viento de Héroe de Alejandría (10 d.C.-70 d.C.) es uno de los primeros ejemplos documentados de máquinas movidas por el viento[3][4], pero las primeras centrales eólicas prácticas conocidas se construyeron en Sistán, provincia oriental de Persia (actual Irán), en el siglo VII. Estos «Panemone» eran molinos de viento de eje vertical, que tenían largos ejes de transmisión verticales con aspas rectangulares[5]. Formados por entre seis y doce velas cubiertas de estera de junco o material de tela, estos molinos se utilizaban para moler grano o extraer agua, y se empleaban en las industrias molinera y de la caña de azúcar[6].