2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24
Si bien existen muchas formas más avanzadas de generar energía hoy en día, las turbinas eólicas solían usarse en casi todas partes. Por supuesto, todavía se usan hoy en día, pero el número ha disminuido significativamente. Para entender cómo funcionan, es importante saber que el viento es una forma de energía solar.
Descripción general
Los aerogeneradores funcionan con corrientes de viento. Pero, ¿por qué el viento es capaz de generar electricidad? Este fenómeno ocurre debido a que hay un calentamiento desigual de la atmósfera terrestre, la estructura de la superficie del planeta es irregular y también porque gira. Las turbinas eólicas, o generadores de viento, pueden convertir la energía cinética del viento en energía mecánica, que luego puede usarse para otras tareas.
¿Cómo exactamente estos dispositivos generan electricidad utilizando el viento normal? De hecho, todo es bastante simple. El principio de funcionamiento de una turbina de este tipo es directamente opuesto al funcionamiento de un ventilador. Bajo la influencia de la fuerza del viento, las palas de la turbina eólica giran, lo que, a su vez, hace que el eje conectado al generador para producir electricidad gire.
Tipos de turbinas
Hay varios tipos de varias turbinas. Los ingenieros distinguen dos categorías principales actualmente en uso. La primera categoría es horizontal-axial y la segunda categoría es vertical-axial. El primer tipo de turbina eólica tiene el diseño más común, que incluye dos o tres palas. Las unidades con tres palas funcionan según el principio de "contra el viento". Los elementos mismos están configurados para que miren al viento.
Una de las turbinas más grandes del mundo es GE Wind Energy. La potencia de este dispositivo es de 3,6 megavatios. Vale la pena señalar aquí que cuanto más grande es la turbina, más eficiente es. Además, la relación beneficio-precio también mejora con el tamaño del agregado.
Totales de turbina
El primer indicador por el cual se selecciona un dispositivo es la alimentación. Si tomamos turbinas de "servicio", entonces su potencia puede comenzar desde 100 kW y alcanzar varios MW. También es importante tener en cuenta que tanto los aerogeneradores verticales como los horizontales se pueden agrupar. Dichos grupos se conocen comúnmente como parques eólicos. El propósito de dichos sitios es el suministro mayorista de electricidad al objeto deseado.
Si hablamos de pequeñas turbinas individuales, cuya potencia es inferior a 100 kW, se utilizan con mayor frecuencia para suministrar electricidad a casas particulares, antenas de telecomunicaciones o para suministrar energía a bombas de transferencia de agua. Cabe señalar que las turbinas pequeñas también se pueden utilizar en combinación con motores diésel.generadores, baterías o paneles solares. Tal sistema se llama un sistema híbrido. Se utilizan en lugares donde no existe otra posibilidad de conexión a la red eléctrica.
Ventajas de las turbinas verticales
En la actualidad, el tipo vertical de dispositivos se usa con mucha más frecuencia. Esto se justifica por el hecho de que el tipo vertical tiene una serie de ventajas sobre los horizontales.
En torres de tipo vertical, la carga actuará de manera más uniforme, lo que facilita la creación de una estructura más grande en cuanto a sus dimensiones. Además, para instalar el rotor en este tipo de turbinas, no se necesitan equipos adicionales. Una ventaja importante que aumenta la eficiencia del trabajo es que las palas de las turbinas verticales se pueden torcer, en forma de espiral. Esto es muy importante, porque en este caso, la energía eólica les afectará tanto a la entrada como a la salida, lo que, por supuesto, aumenta la eficiencia de la instalación.
Una de las ventajas más importantes de las turbinas verticales es que cuando están instaladas, no tiene sentido ajustar el eje al flujo del viento. Este tipo de dispositivo funcionará con una corriente de viento que sopla desde cualquier lado.
Aerogenerador Bolotov
Esta unidad se destaca de otros dispositivos. Para el funcionamiento normal de la turbina, no es necesario adaptarla a las diversas condiciones climáticas. El elemento de energía eólica de este diseño es capaz de percibir el viento desde cualquier lado, sin ningúnoperaciones de ajuste. Además, este tipo de estaciones no requieren que la torre gire cuando cambia la dirección del viento. Otra ventaja de las turbinas eólicas verticales (VAWT - planta de energía eólica con eje de generador vertical) es que tienen un diseño especial que le permite trabajar con flujos de viento de cualquier potencia. Es posible el funcionamiento hasta durante las tormentas. Es posible elegir el número de módulos de instalación. La potencia de salida de la turbina dependerá de su número. Es decir, al cambiar la cantidad de módulos, puede cambiar la potencia de la unidad, lo cual es muy conveniente. Otra ventaja es que el elemento de fuerza del viento está ensamblado de tal manera que permite una conversión de energía cinética en energía mecánica de alta eficiencia.
Dimensiones del aerogenerador Biryukov y Blinov
Este dispositivo tiene un rotor de dos pisos con un diámetro de 0,75 m. La altura de este elemento es de 2 m. Bajo la acción de un viento fresco, dicho rotor pudo girar completamente el rotor de un asíncrono eje con una potencia de hasta 1,2 kW. La turbina podría soportar la fuerza del viento hasta 30 m/s sin fallar.
Vale la pena hablar de por qué la turbina eólica se considera un logro de dos científicos. Lo que pasa es que en los años 60. en la URSS, el científico Biryukov patentó un aerogenerador de carrusel con KIEV 46%. Sin embargo, un poco más tarde, el ingeniero Blinov pudo usar el mismo diseño, pero con un indicador de 58% KIEV.
Turbinastipo hiperboloide
Los aerogeneradores de tipo hiperboloide se basaron en las ideas de un ingeniero como Shukhov Vladimir Grigoryevich.
Entre las características de este tipo de turbina se encuentra el hecho de que tiene una mayor área de trabajo del flujo de viento. Si comparamos este indicador con otras categorías de dispositivos, entonces el tipo hiperboloide muestra resultados 7-8% mejores, si contamos desde el área de barrido. Este indicador es válido para aquellos tipos en los que el área de trabajo del flujo de viento es de paletas. Si comparamos este tipo, por ejemplo, con turbinas Darrieus y Savonius, entonces la diferencia será del 40-45%.
Las propiedades especiales de esta categoría de unidades también incluyen el hecho de que pueden funcionar con flujos de aire ascendentes. Es muy productivo si instala el generador cerca de un lago, pantano, ladera, etc.
Las ventajas de tales turbinas incluyen el hecho de que la línea de contacto de la capa activa de aire, que lava el hiperboloide, será 1,6 veces más larga que la de un cilindro similar que gira como un generador de viento rotativo. Naturalmente, de ahí la conclusión de que la eficiencia será mayor en la misma cantidad.
Defectos
A pesar de las muchas ventajas y características de estas turbinas, también tienen algunas desventajas.
Los factores negativos incluyen el hecho de que cuando las palas del generador giran contra las corrientes de viento, este tipo de generador sufrirá pérdidas significativas que, a su vez, conducirán a una disminución de la eficiencia del trabajo a la mitad. La disminución de este indicador es muy notoria si comparamos las turbinas verticales con las horizontales, que no tienen tales pérdidas.
Otra desventaja es que el aerogenerador vertical debe ser muy largo. Si lo colocas cerca del suelo, donde la velocidad del viento es mucho menor que a gran altura, entonces puede haber problemas para arrancar el rotor, que necesita un empujón para empezar a funcionar. Por sí mismo, no arranca en absoluto. Por supuesto, puede instalar torres especiales para elevar más las palas, pero la parte inferior del rotor seguirá siendo demasiado baja.
Otras desventajas incluyen el hecho de que en invierno se forman carámbanos en las aspas de las turbinas eólicas. También cabe destacar la gran cantidad de ruido que emiten las turbinas durante su funcionamiento. Algunas de las instalaciones son incluso capaces de producir infrasonidos nocivos durante su funcionamiento. Provoca vibraciones, lo que puede hacer que los cristales, las ventanas y los platos traqueteen.
Dato curioso: las turbinas eólicas de RimWorld se utilizaron como fuente de energía.
