Aeroxerador vertical

Un aeroxerador vertical u horizontal é como un xerador eléctrico que funciona convertendo a enerxía cinética do vento en enerxía mecánica e a través dun aeroxerador en enerxía eléctrica.

Existen dous tipos principais de aeroxerador de eixe vertical e horizontal. Os que teñen un eixo vertical destacan por non necesitar o mecanismo de orientación e o que é o xerador eléctrico pódese dispor no chan. Por outra banda, os que teñen un eixo horizontal son os máis usados ​​e permiten cubrir unha ampla gama de aplicacións illadas de pequena potencia ata instalacións en parques eólicos grandes.

Imos profundar nos dous principais, como os mencionados aeroxeradores de eixe vertical e horizontal, e cales serían novas propostas que intentan sacarlle o máximo proveito ao vento para producir enerxía eléctrica. Estamos nuns anos onde a tecnoloxía avanza e cada vez vemos novas propostas como os aeroxeradores sen hélice do proxecto Vortex ou esa árbore do vento, unha especie de árbore mecánica que xera enerxía de xeito silencioso.

Que é un aeroxerador vertical?

Un aeroxerador de eixe vertical é esencialmente un aeroxerador no que o eixe do rotor está instalado en posición vertical e pode xerar electricidade sen importar de que dirección veña o vento. A vantaxe deste tipo de aeroxerador vertical é que pode xerar electricidade incluso en lugares con pouco vento e zonas urbanas onde a normativa de edificación prohibe xeralmente a instalación de aeroxeradores horizontais.

Como se mencionou, aeroxeradores de eixe vertical ou vertical sen necesidade de mecanismo de orientación e o que sería o xerador eléctrico pódese atopar situado no chan. O seu a produción de enerxía é menor e ten algúns pequenos hándicaps como para poder ir motorizado.

Alí tres tipos de aeroxeradores verticais do mesmo xeito que Savonius, Giromill e Darrrieus.

tipo Savonius

Isto caracterízase por ser formado por dous semicírculos desprazado horizontalmente a certa distancia, pola que viaxa o aire, polo que desenvolve pouca potencia.

xiromil

Destaca por ter un conxunto de láminas verticais unidas con dúas barras no eixo vertical e ofrece un rango de subministración de enerxía de 10 a 20 Kw.

darrieus

Formado por dúas ou tres láminas biconvexas unidas ao eixe vertical inferior e superior, permite aproveitar o vento dentro dunha ampla banda de velocidade. O inconveniente é que non se acenden por si mesmos e necesitan un rotor Savonius.

Como funciona un aeroxerador de eixe vertical?

Nos aeroxeradores verticais as láminas xiran coa forza que impulsa o vento. Os aeroxeradores verticais, a diferenza dos horizontais, sempre están aliñados co vento. Non importa cal sexa a dirección do mesmo xa que poden funcionar incluso cando o vento sopra velocidades baixas. A vantaxe destes aeroxeradores verticais é que son máis pequenas e lixeiras que as turbinas que teñen a horizontal. Ao ser máis pequenos, xeran menos enerxía. Non obstante, son capaces de quentar un fogar, de ter todas as luces interiores e externas acesas e de recargar a batería dun coche eléctrico.

Aeroxeradores de eixe horizontal

Os que teñen eixo horizontal son O máis usado e son os que podemos atopar neses grandes parques eólicos nos que este tipo de aeroxeradores poden usarse por riba de 1 Mw de potencia.

Basicamente é unha máquina rotativa no que o movemento é producido pola enerxía cinética do vento cando actúa sobre un rotor que normalmente ten tres pas. O movemento de rotación producido transmítese e multiplícase por un multiplicador de velocidade a un xerador que se encarga de producir enerxía eléctrica.

Todos estes compoñentes están de pé nunha góndola Sitúase enriba dunha torre de apoio. Son as convencionais que se poden atopar en certas rexións do noso país debuxando un horizonte e unha paisaxe diferentes pero ofrecendo enerxía limpa e barata.

Cada aeroxerador ten un microprocesador que controla e regular as súas variables de arranque, funcionamento e apagado. Isto leva toda esta información e datos ao centro de control da instalación. Cada un destes aeroxeradores incorpora, na base da torre, un armario con todos os compoñentes eléctricos (interruptores automáticos, transformadores de corrente, protectores de sobretensión, etc.) que facilitan o transporte da enerxía eléctrica xerada ata a conexión da rede ou o consumo puntos.

A enerxía obtida dun aeroxerador depende da potencia do vento que pasa polo rotor e é directamente proporcional á densidade do aire, á área varrida polas súas pas e á velocidade do vento.

O funcionamento dun aeroxerador caracterízase pola súa curva de potencia que indica o rango de velocidades do vento no que se pode operar e a potencia necesaria para cada caso.

Que tipo de aeroxerador é máis eficiente?

En termos de eficiencia enerxética, os aeroxeradores horizontais son os que gañan o xogo. E é que son capaces de alcanzar unha velocidade de rotación máis alta polo que precisan dunha caixa de cambios cunha relación de multiplicación de rotación máis baixa. Ademais, porque a construción destes aeroxeradores debe facerse bastante alta a maior velocidade do vento úsase en maior medida. Nas capas superiores da atmosfera, a velocidade do vento é maior xa que non ten ningún tipo de obstáculo.

Cales son as desvantaxes dos aeroxeradores VAWT?

Entre os inconvenientes deste tipo de aeroxeradores inclúense os seguintes:

• O custo inicial da instalación é bastante alto.
• Se debes nunha zona onde non hai moito vento constantemente, é probable que iso non se pode obter eficiencia enerxética.
• Podes chegar a ter problemas cos veciños debido ao problema do ruído.
• As turbinas normalmente só funcionan a unha capacidade aproximada do 30%.

Uso de aeroxeradores e historia

O uso da enerxía eléctrica do vento xa se utilizou con rotores eólicos en casas illadas situadas nas zonas rurais a mediados do século XX.

Pero a que realmente apostou por esta tecnoloxía nos anos 70 foi Dinamarca. Este feito permitiulle a este país un dos principais fabricantes deste tipo de aeroxeradores, como é o caso de Vestas e Siemens Wind Power.

Xa en 2013, a enerxía eólica produciu o equivalente ao 33% do consumo total de electricidade, cun 39% en 2014. Agora o obxectivo de Dinamarca é chegar ao 50% para 2020 e para 2035 o 84%.

O cambio que produciu este país foi debido ás altas emisións de CO2 a finais dos 70, as enerxías renovables convertéronse na principal opción deste país. Isto levou a unha diminución da dependencia enerxética doutros países e a redución da contaminación mundial.

Foi histórica a instalación en Dinamarca primeiro aeroxerador que alcanzou os 2 Mw. A central tiña unha torre tubular e tres aspas. Foi construído por profesores e alumnos da escola Tvind. E o curioso desta historia é que aqueles "afeccionados" foron ridiculizados no seu día antes da inauguración. A día de hoxe esa turbina aínda funciona e ten un deseño moi similar aos máis modernos.

O futuro dos aeroxeradores

A día de hoxe, seguen xurdindo innovacións tecnolóxicas mellorar aplicacións de enerxía eólica. En 2015, a turbina instalada máis grande foi a Vestas V164 para o seu uso preto da costa.

En 2014, máis de 240.000 aeroxeradores estaban operativos no mundo, producindo o 4% da electricidade mundial. En 2014, a capacidade total superou os 336 Gw con China, Estados Unidos, Alemaña, España e Italia como líderes en instalacións.

E non só estes países están a aumentar a súa poboación de aeroxeradores de eixe vertical ou horizontal, senón moitos outros buscan un xeito de ser máis sostibles como acontece en Francia coa Torre Eiffel que agora xera a súa propia enerxía grazas a uns novos aeroxeradores instalados e aos que se engadirán luces LED, paneis solares e un sistema de recollida de augas pluviais para promover deste xeito enerxía limpa e barata.

Tampouco podemos esquecer novos intentos en forma de 157 aeroxeradores para 3 novos parques eólicos en Sudáfrica que virá da man dun dos maiores fabricantes deste tipo de tecnoloxía como Siemens. Engadirán entre os 3 unha potencia de 140 mW e espérase que se instalen a principios de 2016 para proporcionar electricidade ás poboacións próximas deste país africano.

Artigo relacionado:

Todo o que precisa saber sobre aeroxeradores

A tecnoloxía dos aeroxeradores flotantes

Como puidemos ver no historia da enerxía eólica, enerxía eólica mariña comezou a expandirse no 2009 cando se instalou o aeroxerador flotante Hywind en Noruega cun custo próximo aos 62 millóns de dólares.

Xapón, despois do desastre nuclear de Fukushima, si ideou a instalación de 80 aeroxeradores mariños no litoral próximo ata 2020.

Turbinas eólicas sen hélice Vortex

Unha empresa española chamada Deutecno teno creou un aeroxerador sen partes móbiles que gañou o primeiro premio na categoría de Enerxía en The South Summit 2014.

Estes aeroxeradores sen hélice son serían os encargados de eliminar eses enormes aeroxeradores que modifican o horizonte onde queira que estean instalados. A súa funcionalidade será similar pero cun aforro de custos bastante importante, ademais de que o seu mantemento e instalación son máis baratos.

Tamén debe haber un redución do impacto ambiental ademais diso elimina o ruído que xeran os aeroxeradores tradicionais.

A súa tecnoloxía funciona de tal xeito que utiliza a deformación causada pola vibración que é causado polo vento ao entrar en resonancia nun cilindro vertical semirríxido e ancorado no chan.

A parte principal de Vortex, que é o cilindro, foi feita de materiais piezoeléctricos e fibra de vidro ou carbono, e a enerxía eléctrica xérase pola deformación destes materiais.

2016 será o ano no que está preparada a primeira unidade de muíño de vento sen follas.

Árbore do vento

Un proxecto bastante innovador é a Wind Tree que está a desenvolver NewWind e que é composto por 72 follas artificiais. Cada unha delas é unha turbina vertical de forma cónica e cunha pequena masa que pode xerar enerxía cunha brisa lixeira de 2 metros por segundo.

Isto permítelle xerar enerxía durante 280 días no ano e a súa produción total é de 3.1 kW con 72 turbinas en funcionamento. A árbore do vento, de 11 metros de alto e 8 de diámetro, está preto do tamaño dunha árbore real para que poida encaixar perfectamente nese espazo urbano.

Un proxecto bastante particular e iso sitúanos ante eses avances tecnolóxicos que buscan o camiño para ser máis eficientes e poder proporcionar enerxía suficiente á rede eléctrica pública ou como un extra para un edificio.

Partes dun aeroxerador

Os aeroxeradores no seu conxunto poden medir ata 200 metros de altura e 20 toneladas de peso. A súa estrutura e compoñentes son complexos e están fabricados para optimizar a xeración de enerxía desde a velocidade de XNUMX ata a máxima.

Entre os compoñentes e partes dun aeroxeradorr temos:

Base

O básico para un aeroxerador é ser ben unido a unha base forte. Para iso, os aeroxeradores de eixe horizontal constrúense cunha base subterránea de formigón armado que se adapta ao terreo no que se atopa e axuda a soportar as cargas do vento.

Torre

A torre é a parte do aeroxerador que soporta todo o peso e é o que mantén as láminas fóra do chan. Está construído en formigón armado na parte inferior e aceiro na parte superior. Normalmente é oco para permitir o acceso á góndola. A torre é a encargada de elevar o aeroxerador o suficiente para que poida aproveitar as máximas velocidades posibles do vento. Unha góndola rotativa de aceiro ou fibra de vidro está unida ao extremo da torre.

Láminas e rotor

As turbinas de hoxe están compostas por tres láminas xa que proporciona unha maior suavidade no xiro. As follas están feitas dun material composto de poliéster cun reforzo de fibras de vidro ou carbono. Estes compostos dan ás láminas unha maior resistencia. As follas poden medir ata 100 metros de lonxitude e están conectadas ao cubo do rotor. Grazas a este cubo, as aspas poden cambiar o ángulo de incidencia das aspas para aproveitar o vento.

Respecto aos rotores, na actualidade son horizontais e poden ter xuntas. Normalmente, está situado ao lado do vento da torre. Isto faise para reducir as cargas cíclicas nas láminas que aparecen se está situada a sotavento, xa que se se coloca unha lámina detrás do ronsel da torre, a velocidade do incidente cambiarase moito.

A góndola

É un cubículo que se podería dicir iso É a sala de máquinas do aeroxerador. A góndola xira arredor da torre para situar a turbina cara ao vento. A góndola contén a caixa de cambios, o eixe principal, os sistemas de control, o xerador, os freos e os mecanismos de xiro.

Caixa de cambios

A función da caixa de cambios é axuste a velocidade de xiro dende o eixe principal ata o que precisa o xerador.

Xerador

Nos aeroxeradores de hoxe hai tres tipos de turbinas que varían só polo comportamento do xerador cando se atopa en condicións de velocidade excesiva do vento e se intentan evitar sobrecargas.

Case todas as turbinas usan un destes 3 sistemas:

• Xerador de indución de gaiola de esquilo
• Xerador de indución bifásica
• Xerador síncrono

Sistema de rotura

Sistema de freada é un sistema de seguridade Ten discos que axudan en situacións de emerxencia ou mantemento a deter o muíño e evitar danos nas estruturas.

Sistema de control

O muíño de vento está completamente controlado e automatizado polo sistema de control. Este sistema está composto por ordenadores que xestionan a información proporcionada pola veleta e o anemómetro situado na parte superior da góndola. Deste xeito, coñecendo as condicións meteorolóxicas, pode orientar mellor o muíño e as aspas para optimizar a xeración de enerxía co vento que sopra. Toda a información que reciben sobre o estado da turbina pódese enviar remotamente a un servidor central e ten todo baixo control. No caso de que a velocidade do vento ou as condicións meteorolóxicas poidan danar a estrutura do aeroxerador, co sistema de control pode coñecer rapidamente a situación e activar o sistema de freada, evitando así danos.

Grazas a todas estas partes do aeroxerador podes xerar enerxía eléctrica a partir do vento dun xeito renovable e non contaminante para o medio ambiente.