¿Qué es un aerogenerador?
Un aerogenerador es un generador eléctrico movido por una turbina accionada por el viento (turbina eólica) accionada por el viento (turbina eólica).
La energía eólica se está volviendo más popular en la actualidad, al haber demostrado la viabilidad industrial, y nació como búsqueda de una diversificación en el abanico de generación eléctrica ante un crecimiento de la demanda y una situación geopolítica cada vez más complicada en el ámbito de los combustibles tradicionales.
Es posible convertir la energía cinética del viento en energía eléctrica aprovechable, por medio del rotor que hace girar un eje y por medio de una transmisión conectada a un generador eléctrico, es posible, aprovecharla.
LA ENERGÍA EÓLICA
Como su nombre indica se basa en el uso de la energía de los vientos, la cual constituye una fuente inagotable, está dada principalmente por las diferencias de temperatura y factores de tipo geográficos.
El elevado desarrollo tecnológico y científico existente, alcanzado por numerosos países, han realizado estudios muy profundos acerca del aprovechamiento de la energía del viento, encontrado soluciones favorables al mismo.
En Cuba desde hace mucho tiempo se viene utilizando principalmente en los lugares donde no existe corriente eléctrica para el bombeo de agua con molinos multipalas, los cuales requieren de una baja velocidad del viento para su puesta en funcionamiento y han sido muy útiles en regiones ganaderas, mientras que para la generación eléctrica prácticamente nunca han sido utilizados.
Los aerogeneradores de mediano y gran tamaño (>10kW), generalmente son conectados a las redes de distribución nacional de electricidad brindando su aporte directo y continuo a la misma.
Los aerogeneradores de pequeño tamaño (<10 Kw) son usados en comunidades rurales o en lugares donde no se cuente con la posibilidad de usar electricidad proveniente de la red nacional, también se usan como aerobombas para extraer agua de los pozos, la cual puede ser usada para el consumo o para el riego de los cultivos u otros usos de la comunidad.
Estas pequeñas unidades también son instaladas como parte de un sistema combinado de varias fuentes de energía lo cual garantizará un suministro estable de electricidad. Estos sistemas son muy usados en los cayos donde existen comunidades pesqueras que necesitan refrigerar sus pescados y disfrutar al mismo tiempo de las ventajas que la energía eléctrica brinda con relación al mejoramiento de las condiciones de vida.
Esta línea de trabajo recibió un importante impulso a mediados de los años 90, al calor de toda una serie de discusiones que tomó el país en esos momentos para reforzar las tareas energéticas, entre las que se destacan la creación de la Comisión Nacional de Energía, de las áreas energéticas en los organismos y provincias, entre otras instituciones.
Todo esto permitió no sólo ganar en criterios de selección sino también en el diseño, instalación, producción y estudio de emplazamientos.
La problemática del desarrollo de turbinas eólicas y específicamente los molinos de imanes permanentes (PMG) adquiere significativa importancia científico técnica y económica, dada las condiciones especiales en que se acomete la producción industrial de estas turbomáquinas en la etapa actual.
En el caso de los aerogeneradores PMG hasta el momento no se ha desarrollado ningún equipo, al no existir una base de conocimientos necesaria para acometer el desarrollo de este equipo en el país. Se tienen noticias de experiencias realizadas por el MININT y el MINAGRI, las cuales no han tenido resultados satisfactorios, por múltiples problemas de funcionamiento eléctricos y/o mecánicos, muchas de estas experiencias se han basado en alternadores de autos, lo que limitan la capacidad y estabilidad en el funcionamiento.
El presente trabajo estará encaminado a solucionar algunas de las dificultades y dejar incógnitas para continuar posteriormente la investigación, representando este trabajo un paso inicial en Cuba para este campo.
A partir de lo referido anteriormente y teniendo en cuenta la necesidad de desarrollar la energía eólica en el país por métodos científicos y considerando como uno de los factores principales la enorme influencia que tendría para el medio ambiente la utilización de los recursos eólicos como variante energética en el país y a nivel mundial, tal como aparece plasmado en el Programa Energético del Ministerio de Ciencia Tecnología y Medio Ambiente (CITMA).
La atmósfera constituida esencialmente por oxígeno, nitrógeno y vapor de agua, se caracteriza por su presión, que varía con la altura.
La radiación solar se absorbe de manera diferente en los polos que en el ecuador, a causa de la redondez de la tierra. La energía absorbida en el ecuador es mayor que la absorbida en los polos.
Estas variaciones de temperatura, provocan cambios en la densidad de las masas de aire, lo cual hace que se desplazan en diferentes latitudes. Estas traslaciones se realizan desde las zonas en que la densidad del aire (presión atmosférica) es alta en dirección hacia las de baja presión atmosférica.
Se establece así, cierto equilibrio por transferencia de energía hacia las zonas de temperaturas extremas, sin lo cual serían inhabitables. Existen otros desplazamientos que se ejercen perpendicularmente a la dirección del movimiento de las masas de aire, hacia la derecha en el hemisferio norte, y hacia la izquierda en el hemisferio sur.
Sin embargo, estas direcciones, están frecuentemente perturbadas por:
2. Los obstáculos naturales, bosques, cañadas, depresiones, etc. Estos obstáculos modifican la circulación de las masas de aire en dirección y velocidad.
3. Las depresiones ciclónicas que pueden desplazarse en cualquier dirección, pero de hecho, tienen ciertas direcciones establecidas, superponiéndose, al sistema general de presión atmosférica.
El viento se caracteriza, por dos grandes variables respecto al tiempo: la velocidad y la dirección. La velocidad incide más directamente que la dirección en el rendimiento de la estación.
Los Fenómenos instantáneos (Ráfagas) son difíciles de caracterizar; para tener una idea aproximada de estas variaciones, son necesarios registros meteorológicos de vientos periódicos, de aproximadamente 20 años atrás.
Los cambios diarios se deben a los fenómenos térmicos producidos por la radiación solar. Las variaciones de temperatura con la altitud crean corrientes ascendentes. La velocidad media del viento es más débil por la noche, con pocas variaciones. Aumenta a partir de la salida del sol y alcanza su máximo entre las 12 PM. y las 16 PM.
Los fenómenos o variaciones mensuales dependen esencialmente del lugar geográfico y sólo las estadísticas meteorológicas pueden predecir estas variaciones.
Los fenómenos o variaciones anuales son periódicas, con buena precisión en los datos, de modo que de un año a otro, es posible hacer una buena evaluación de la energía eólica recuperable en un lugar determinado.
Clasificación de los aparatos eólicos.
Se definen en general, los aerogeneradores, según la posición de su eje de rotación, con relación a la dirección del viento. Así se dividen en:
1.
a. Con el eje paralelo a la dirección del viento.
b. Con el eje perpendicular a la dirección del viento.
2. Aerogeneradores de eje horizontal.
3. Aerogeneradores de eje vertical.
4. Aerogeneradores que utilizan el desplazamiento de un móvil (citados sólo como recuerdo).
5. Sistemas estáticos de recuperación de energía eólica.
Los aerogeneradores de eje horizontal con el eje paralelo a la dirección del viento (fig. # 2), en la actualidad son las máquinas más difundidas y con mayores rendimientos que las otras existentes, algo muy importante en el momento de comenzar un diseño.
En este grupo se incluyen aquellas que tienen 1, 2,3 o 4 palas, además de las típicas multipalas para el bombeo de agua.
Entre estas máquinas se distinguen aquellas que tienen las palas situadas de "cara al viento" y aquellas que las tienen de "espalda al viento".
Los aerogeneradores, generalmente van provistos de rotores bipala o tripala de cara al viento.
MULTIPALA DE VELOCIDAD LENTA BIPALAS TRIPALAS RÁPIDOS
Los aerogeneradores de eje horizontal con el eje perpendicular a la dirección del viento más significativos son, el de perfil oscilante y el sistema de captación con palas batientes. (Fig. # 3)
Estos sistemas se han estudiado ampliamente, también se construyeron prototipos; pero presentan más inconvenientes que ventajas; en especial necesitan sistemas de orientación igual a los de eje horizontal paralelo al viento.
La recuperación de energía es generalmente complicada y no poseen un buen rendimiento. Por lo que no constituye un buen sistema a utilizar.
Los aeromotores de eje vertical son presumiblemente , las primeras máquinas que se utilizaron para la captación de energía eólica, son conceptualmente más sencillas que las de eje horizontal; no necesitan de ningún sistema de orientación, lo que constituye una ventaja constructiva nada despreciable. En funcionamiento, las palas, los rodamientos y los ejes, no están sometidos a esfuerzos importantes por cambios de orientación, son de fácil construcción; sin embargo tienen la gran desventaja de poseer un rendimiento mediocre (el rotor Savonius alcanza un 20% del límite de Betz)., es por ello que no se experimentó un gran desarrollo en estos equipos.
Existen 3 grandes familias de aeromotores de eje vertical:
Aeromotores derivados del rotor de Savonius:
Esencialmente utilizan el arrastre diferencial creado por las palas que pueden ser de diversas formas. El par de arrastre es elevado, pero la velocidad máxima es claramente inferior a la de los rotores de eje horizontal.
Aeromotores derivados del rotor Darrieus:
Emplea la sustentación de las palas y están caracterizados por débil par de arranque y velocidad de rotación elevada que permite la recuperación de una gran potencia.
Para mejorar el par de arranque se pueden acoplar otro tipo de rotores haciéndolo mixto, por ejemplo: (Savonius-Darrieus). Lo cual afectara seguramente otras propiedades. Siendo necesario buscar las condiciones óptimas.
Las ventajas de la utilización de energía eólica son:
· Se reduce la dependencia de combustibles fósiles.
· El nivel de emisión de contaminantes de combustibles fósiles se reduce.
· El tiempo de construcción es menor con respecto a otras opciones energéticas.
· El nivel de producción de energía es competitiva comparada con otras fuentes de energía.
Regiones eoloenergéticas de México.
LA MAYORIA ESTAN UBICADAS EN LOS RIOS, PUES ES EN DONDE MAS CORRIENTES DE VIENTO SE PRESENTAN
Es importante conocer los recursos eólicos en México, por ello el Instituto de Investigaciones Eléctricas y otras instituciones han trabajado conjuntamente con el fin de confirmar el nivel factibilidad y existencia de vientos aprovechables en las siguientes zonas del país.
v Sur del Itsmo de Tehuantepec
v Península de Baja California
v Península de Yucatán
v Altiplano Norte
v Region Central
v Las costas del país
Ubicación Geográfica
Es importante saber donde se localizan los vientos más fuertes y ubicar la dirección del viento. La altura es otro factor a considerar, debido a que un molino debe de estar, por lo menos a 8 metros de altura y a 100 metros de la obstrucción más cercana debido al efecto de la turbulencia.
Partes de un Aerogenerador
w GONDOLA: Contiene los componentes clave del aerogenerador, incluyendo el multiplicador y el generador eléctrico. Protege a todos los componentes del mismo, de las inclemencias del tiempo, a la vez que aísla acústicamente el exterior del ruido generado por la máquina.
w ROTOR: Está formado por las palas que giran alrededor de un eje produciendo la energía mecánica que será transformada en eléctrica.
w EJE PRINCIPAL: Conecta el buje del rotor al multiplicador. Este comunicara las revoluciones del rotor a la caja multiplicadora que está situado el extremo contrario al rotor.
w MULTIPLICADOR: Es un conjunto de engranajes que transforma la baja velocidad a la que gira el eje del rotor a una velocidad más elevada.
w GENERADOR ELECTRICO: En un aerogenerador se transforma energía cinética del viento en energía mecánica mediante el giro del rotor eólico. Esta energía mecánica que aparece en el eje de este rotor en forma de par y vueltas por unidad de tiempo, se transforma en energía eléctrica mediante una máquina eléctrica, que opera en modo generador de energía eléctrica, gracias al giro del eje del rotor del aerogenerador, provocado por la acción del viento sobre las palas.
FUNCIONAMIENTO
Las turbinas de viento se mueven por dos procedimientos: el arrastre, en el que el viento empuja las aspas, y la elevación en el que las aspas se mueven de un modo parecido a las hélices de las alas de un avión, a través de una corriente de aire. Las turbinas que funcionan por elevación giran a más velocidad y son, por su diseño, más eficaces.
Las máquinas comienzan a funcionar cuando el viento alcanza una velocidad de unos 19 km/hr.
Logran su máximo rendimiento con vientos de entre 40 y 48 km/hr., y dejan de funcionar cuando los vientos alcanzan los 100 km/hr.
¿QUE SE PUEDE ESPERAR DE UN AEROGENERADOR?
Es evidente que la potencia suministrada por un aerogenerador depende fundamentalmente de la cantidad de viento del lugar donde se encuentre instalado. Cuanto más viento, más energía podemos esperar de él.
Como una alternativa, para no construir un aerogenerador de gran tamaño, nos hemos dado a la tarea de investigar si hay en existencia, un aerogenerador de menor tamaño, pero que realice la misma función que uno de mayor dimensión.
Cuerpo de aluminio.
w Sofisticado regulador integrado para el cargado de las baterías
w Protección electrónica para controlar el voltaje y las RPM.
w Libre de mantenimiento. Solo dos partes en movimiento.
w Freno de las aspas automático que reduce la turbina a modo silencioso cuando las baterías están completamente cargadas, lo cual extiende la vida de los baleros.
w Modo seguro en vientos fuertes - Automáticamente reduce la velocidad de la turbina en vientos potencialmente dañinos y reduce el ruido.
w Operación silenciosa
Aplicaciones
w Para casas y cuartos alejados de la electricidad
w Bombeo de agua.
w Vehículos recreacionales.
w Cargado de baterías.
w Proyectos de ciencia y educación.
Especificaciones
Generadores Eólicos Air y Accesorios | |||
Air 40 en 10, 24 o 48 vdc | $ 895 | ||
Swich de apagado para Air´s | $ 38 | ||
Contador de circuito de 20 amp para Air´s | $ 32 | ||
Contador de circuito de 40 amp para Air´s | $ 32 | ||
Contador de circuito de 500 amp para Air´s | $ 32 | ||
Juego de aspas para air 40 | $ 107 | ||
Nariz para Air 40 | $ 16 | ||
Kit para instalación en el techo con sello | $ 119 | ||
Kit para instalación en el techo (sin sello) | $ 104 | ||
Sello para techo | $ 62 | ||
Kit de torre de 27 ft para Air (no incluye tubos) | $ 183 | ||
Kit de torre de 45 ft (no incluye tubos) | $ 323 | ||
Juego de 4 anclas de 36” | $ 119 | ||
Juego de 4 anchas de 48” | $ 133 | ||
Precios en dlls | Precios más IVA | Incluyen importacion | |
Potencial Energético | Aprox. De 40 kwh por mes con vientos de 13.4 mph (6.0 m/s) |
Diámetro de Rotor | 46” (1.17 m) |
Peso | 13 Ibs (6kg) |
Velocidad de Arranque | 7 MPH (3 m/s) |
Voltaje | 12, 24 y 48 vdc |
Cuerpo | Aluminio |
