Aerogenerador
De Viquipèdia
Un aerogenerador és un generador elèctric mogut per la força del vent. Històricament s'ha aprofitat l'energia del vent per diferents usos, entre els quals cal destacar els molins de vents que eren utilitzats en diferents zones per moldre gra i obtenir farina. A causa del baix preu d'altres fonts d'energia, els molins de vent es van anar abandonant, fins que darrerament la preocupació per medi ambient, i per l'efecte hivernacle han fet aumentar molt l'interès per les energies renovables, recuperant energies prà cticament abandonades com l'energia eòlica.
En el cas dels aerogeneradors la força del vent es captada per una hèlix, que transforma l'energia cinètica del vent en energia rotacional. Aquesta energia rotacional es transmesa per un eix, anomenat principal, fins a un mecanisme, anomenat multiplicador, format per una sèrie engranatges, que s'encarrega d'ajustar les revolucions del eix principal fins arribar a la velocitat de gir adequada perque el generador elèctric transformi aquesta energia rotacional en energia elèctrica. Aquest generador habitualment es del tipus alternador obtenint-se per tant electricitat del tipus altern.
Normalment per disminuir l'impacte ambiental i aprofitar millor les instalacions de transformació i d'evacuació de l'energia elèctrica, els aerogeneradors s'agrupen en els anomenats parcs eòlics.
Com que el vent és molt variable, un dels element més importants d'aquestes maquines és el control tant de la potència com de les revolucions a que gira el generador, ja que perquè la corrent electrica generada pels aerogeneradors es pugui aportar a la xarxa es necessari que la seva freqüència estigui perfectament sincronitzada amb la de la xarxa elèctrica que a l'estat espanyol és de 50 Hz.
Taula de continguts[amaga] |
[edita] Tipus de Aerogeneradors
[edita] Eix vertical
[edita] Aerogenerador Savonius
El seu origen data de començaments del segle XX i deuen el seu nom al seu creador l'enginyer finlandes Savonius. Els generadors del tipus Savonius són d'eix vertical i normalment de baixa potència. Encara que tenen un baix rendiment a causa de la seva simplicitat són molt utilitzats per suministrat energia a aparells molt aillats i de poc consum. La seva construcció és molt simple consta de dos semicilindres col·locats en forma de S. El seu funcionament també és simple, la part concava recull la força del vent, mentre que l'altre semicilindre dona la cara convexa que té menys resistència al vent i d'aquesta forma el vent fa girar el rotor i aquest, el generador, que normalment es troba a la part inferior.
[edita] Aerogenerador Darrieus
Els aerogeneradors Darrieus estan basats en el rotor d'eix vertical desenvolupat per l'enginyer francès Georges Darrieus. Aquests rotors presenten la particularitat que no s'engeguen sols. Cal donar-los una velocitat inicial mitjançant un motor o rotors Savonius acoblats. Pel seu aspecte, en els països de parla anglesa se'l coneix per l'eggbeater, és a dir, la batedora.
És un sistema relativament bo ja que té un elevat rendiment i no necessita cap mecanisme d'orientació. Però encara que es fà cil el manteniment del generador ja que es troba a la base, la dificultat de construcció i de control davant de grans vents ha fet que la seva construcció prà cticament s'abandones.
El generador Darrieus més gran construït mai es troba a Cap-Chat (Canadà ) que tenia 110 m d'alt i tenia una potència de 4 MW, però una gran ventada l'any 1992 el va tombar i resta al lloc com monument.
[edita] Eix Horitzontal o aerogenerador de Pales
És el model que s'ha estès més. Consisteix en una hèlix, generalment amb tres pales, unides a un eix horitzontal que transmet l'energia fins a un multiplicador que augmenta les revolucions per què aquest moviment rotacional pugui ésser aprofitat pel generador i transformat en energia elèctrica.
L'interval de velocitats de vent en que un aerogenerador funciona comença amb l'anomenada velocitat de connexió, que acostuma a ser d'uns 3 m/s i arriba fins a la velocitat de vent mà xima o de tall, que acostuma ser d'uns 24 m/s, a partir de la qual l'aerogenerador s'atura.
La potència mà xima d'un aerogenerador normalment s'obté a partir d'una velocitat relativament baixa, sobre els 14 m/s, que seran els vents més habituals a la zona i aquesta potencia mà xima es manté fins a la velocitat de tall. Amb vents més forts el control de potència orienta les pales amb el vent de forma que l'aerogenerador s'atura amb la mateixa acció del vent, ja que si l'aparell continues girant amb vents més forts es posaria en compromÃs la seva seguretat. Per aconseguir tot això és molt important el control de potència que es realitza mitjançant l'anomenat control de potencia per pas variable.
[edita] Elements
[edita] Hèlix
Normalment està formada per tres pales que s'uneixen a l'eix a la peça anomenada boixa. És una part molt importat de l'aerogenrador ja que és l'element encarregat de captar l'energia. També tenen molta importancia els mecanismes situats a la boixa que canvien l'angle de les aspes de l'hèlix en funció de la intensitat del vent, ja que són els encarregats de controlar la velocitat de gir i parar l'hèlix en cas de vents excessivament forts que podrien malmetre els elements de l'aerogenerador.
[edita] Naveta
És el element construït d'un material lleuger situat al damunt de la columna i que conté els mecanismes mecà nics, elèctrics i de control d'un aerogenerador, d'entre els quals cal destacar:
- Multiplicador. Per tal de que l'energia rotacional obtinguda per l'hèlix es pugui transformar en energia es necessari que tingui un elevat número de revolucions, com que seria impossible que les pales giressin a aquestes revolucions, es va idear aquest mecanisme format per una sèrie d'engranatges que augmenta les revolucions fins al règim que necessita el generador.
- Generador. Es tracte d'un generador elèctric normalment un alternador.
- Elements de Frenada. Encara que la regulació de la velocitat de gir de l'hèlix es controla per l'à ngul de les aspes amb el eix, també s'incorpora un fre normalment de disc.
- Elements de control electònic.
[edita] Control de Potència en Aerogeneradors d'Eix Horitzontal
Com ja s'ha dit un dels elements més importants en aquests generadors és el control de potència, ja que estén parlant de mà quines molt grans i lògicament situades en llocs molt exposats a la força del vent. També es important obtenir, del vent, el mà xim rendiment possible, per la qual cosa no s'ha d'obtenir la mà xima potència amb el vent més fort possible si no amb el vent més freqüent a la zona que hauria de ser d'aproximadament 14 m/s. Per realitzar aquest control s'han desenvolupat tres sistemes:
- Regulació per control de pas:
En aquest cas les pales que no estan fixes a l'eix que transmet la força al multiplicador i davant de vents més forts del necessari, aquestes canvien l'angle respecte al vent de tal forma que ofereixen menys resistència al vent i el deixen passar sense oposar cap resistència.
- Regulació passiva per pèrdua aerodinà mica:
En aquest sistema les pales estan fixes a l'eix, però s'ha realitzat un disseny molt acurat de l'aerodinà mica de les pales. El que s'intenta amb el disseny de la pala es aconseguir un perfil de tal forma que en el moment en el vent que incideixi sobre la pala sigui massa gran a la part de la pala situada a sotavent es provoqui una turbulència que vagi augmentant a mesura que augmenta la força del vent que acabi compensant la força del mateix vent. Aquest sistema de regulació precisa d'un bon disseny de les pales, però fa innecessaris parts mòbils al dins de la boixa. Actualment dues terceres parts dels aerogenedors en funcionament porten aquest sistema.
- Regulació activa per pèrdua aerodinà mica:
És un sistema molt similar al primer, les pales no estan fixes a l'eix i dins de la boixa hi ha mecanismes elèctrics o hidrà ulics que giren les pales en funció de la força del vent la diferència amb el primer sistema és que la direcció de gir de les pales canvia i en comptes de deixar passar més fà cilment l'aire o fa de manera contraria d'aquesta forma es produeix una pèrdua de sustentació similar al sistema passiu per pèrdua aerodinà mica, amb l'avantatge que al realitzar-se d'una forma activa en tot moment es pot controlar la potència transmesa al generador i augmentar el rendiment. Aquest és el sistema que s'està implantant cada vegada més als aerogeneradors més potents (a partir de 1 Mw).
[edita] Enllaços Externs
- Danish Wind Industry Association
- APPA Asociación de Productores de Energias Renovables
- European Wind Energy Association (EWEA)
- Informació generica
- Arquitectura i Energia renovable
[edita] Empreses Especialitzades
- Web de l'empresa Gamesa
- Web de la empresa Ecotecnia
- Web de l'empresa Nordex
- Web de l'empresa Enercon