¿Cómo funcionan los aerogeneradores? 💨♻⚡ Tipos, Componentes y Características

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2 Apr 202016:21

Summary

TLDREl guión ofrece una inmersión en el funcionamiento de los aerogeneradores de eje horizontal, los cuales dominan la generación de energía eólica a gran escala. Se explora su diseño, componentes y clasificaciones, destacando la conversión de energía cinética del viento en movimiento rotatorio y la generación de electricidad. Se explican los diferentes tipos de regulación de potencia mecánica y control de velocidad, desde los sistemas más básicos hasta los más avanzados que utilizan electrónica de potencia para un mayor control y eficiencia en la energía generada.

Takeaways

🌬 Un aerogenerador es una máquina que convierte la energía cinética del viento en movimiento rotatorio para generar electricidad.
🔩 Los aerogeneradores están compuestos por partes como cimientos, torre, góndola, generador eléctrico, freno y caja de cambios.
📈 La potencia mecánica de un aerogenerador se regula según la velocidad del viento, con rangos de operación definidos por velocidades de arranque, nominal y de parada.
🛠 Hay tres tipos de regulación de potencia mecánica: entrada en pérdidas, control de paso variable y control en punta de pala.
💨 Los aerogeneradores con regulación por entrada en pérdidas utilizan turbulencias en las palas para disminuir la fuerza de sustentación y frenar el movimiento.
🔄 Los controles de paso variable permiten que las palas giren sobre sí mismas y se ajusten para maximizar la eficiencia aerodinámica del rotor.
🚫 Los controles en punta de pala giran solo una fracción de la pala para ajustar la potencia generada, reduciendo el peso que cargan los cojinetes.
⚙️ Existen cuatro tipos de control de velocidad en los aerogeneradores: velocidad fija, variable limitada, variable con conversión parcial y total.
🌀 Los generadores de velocidad variable con conversión parcial y total permiten un mayor control sobre la energía inyectada al sistema eléctrico y un rango de operación más amplio.
🌐 Los modelos de aerogeneradores más predominantes actualmente son los de tipo 3 y 4, que ofrecen una mayor capacidad de regulación y control.
🏞️ Los aerogeneradores de eje horizontal son los más utilizados y eficientes en la generación de energía eólica a gran escala.

Q & A

¿Qué es un aerogenerador y cómo funciona?
-Un aerogenerador es una máquina capaz de recibir la energía cinética que trae el viento y convertirla en un movimiento rotatorio. Este movimiento rotativo hace girar un eje que acciona la máquina eléctrica, la cual genera electricidad para verterla a la red eléctrica.
¿Cuáles son las partes físicas principales de un aerogenerador que se pueden distinguir fácilmente?
-Las partes principales de un aerogenerador son los cimientos, la torre, el sistema de orientación, la góndola que incluye la máquina eléctrica y otros componentes, y las palas que captan la energía del viento.
¿Qué función cumple la caja de cambios en un aerogenerador?
-La caja de cambios, también conocida como multiplicadora, permite que la velocidad del viento se multiplique y se traduzca en una velocidad de giro del eje mucho mayor, maximizando así la eficiencia energética.
¿Cómo se clasifican los aerogeneradores de eje horizontal según la regulación de potencia mecánica?
-Los aerogeneradores de eje horizontal se clasifican en función de cómo regulan el par de fuerzas y la potencia mecánica. Hay tres tipos principales: los que regulan mediante entrada en pérdidas, los que realizan control de paso variable y los que hacen control en punta de pala.
¿Qué es la velocidad de arranque en un aerogenerador?
-La velocidad de arranque es la velocidad a partir de la cual el aerogenerador puede comenzar a operar y generar energía.
¿Cuál es la diferencia entre un aerogenerador de velocidad fija y uno de velocidad variable?
-Un aerogenerador de velocidad fija utiliza generadores de inducción con un rotor de jaula de ardilla y una caja multiplicadora para adaptar la velocidad del viento a la necesaria para el generador. Mientras tanto, un aerogenerador de velocidad variable puede adaptar su velocidad de giro para maximizar la eficiencia y la generación de energía en diferentes condiciones de viento.
¿Qué ventajas ofrece el control de paso variable en un aerogenerador?
-El control de paso variable permite que las palas del aerogenerador giren sobre sí mismas para aprovechar mejor el viento y maximizar la eficiencia aerodinámica del rotor, lo que resulta en una curva de generación de potencia constante a velocidad nominal.
¿Qué es un convertidor de potencia bidireccional y cómo se utiliza en los aerogeneradores de tipo 3?
-Un convertidor de potencia bidireccional es un dispositivo que puede convertir energía de alternada a continua y viceversa. En los aerogeneradores de tipo 3, se utiliza para controlar la energía que se genera y cómo se inyecta en el sistema eléctrico, permitiendo una mayor adaptabilidad y control sobre la energía producida.
¿Por qué algunos aerogeneradores pueden operar con una velocidad más baja en sus palas?
-Algunos aerogeneradores pueden operar con una velocidad más baja en sus palas porque tienen generadores con un alto número de pares de polos, lo que permite prescindir de la caja multiplicadora y trabajar eficientemente a velocidades más bajas.
¿Cómo se diferencian los aerogeneradores de tipo 3 y tipo 4 en términos de diseño y funcionamiento?
-Los aerogeneradores de tipo 3 suelen tener una góndola alargada para alojar los componentes y operan con un convertidor de potencia parcial. En cambio, los de tipo 4 tienen una góndola más ancha y corta debido al uso de generadores con más pares de polos y un convertidor de onda completa, lo que les permite una mayor interfaz adaptable con el sistema eléctrico.