Energía Eólica

Energía Eólica

1. El Viento y su aprovechamiento energético

   • Naturaleza y clasificación del viento
   • Naturaleza y causas del viento Naturaleza y causas del viento
     • ¿De dónde viene la energía eólica?
       • La Tierra recibe 1,74 x 1014 kW de potencia del sol. Alrededor de un 1% a un 2% de la energía proveniente del sol, es convertida en energía eólica.
       • Los vientos tienen distinto origen o naturaleza según la escala geográfica en la que varían:
         • Variación a escala global, ∼ 10.000 km
         • Variación en la macro escala, ∼ 1.000 km
         • Variación en la meso escala, ∼ 100 km
         • Variación en la micro escala, ∼ 10 km
   • Causas del viento a escala global
     • La fuerza de Coriolis
     • Influencia en el viento de la fuerza de Coriolis
     • Desigual calentamiento de la tierra
   • Variación del viento a escala global
     • • Variación del viento en la macro escala
         • Causa: combinación de fuerzas de presión y de Coriolis
       • Variación del viento en la micro escala
         • Causa: pequeños obstáculos, cerros, colinas, estelas de Aero turbinas u otros obstáculos
       • Variación del viento en la meso escala: brisas marinas
       • Variación del viento en la meso escala: vientos de monta escala: vientos de montaña
   • Potencia eólica
     • La potencia del viento nos da un primer límite para la potencia de un aerogenerador. Para calcularla:
       • • Límite de Betz
           • Indica la potencia máxima que se puede extraer del viento, independientemente del diseño de un aerogenerador en flujo abierto. Para calcularla:
         • Rendimiento global del aerogenerador
           • Consideraciones prácticas:
             • Es todavía poco realista al no tener en cuenta una serie de factores como:
               • La resistencia aerodinámica de las palas
               • La pérdida de energía por la estela generada en la rotación
               • La compresibilidad del fluido
               • La interferencia de las palas
         • Variabilidad de la velocidad del viento
           • Variabilidad del viento a corto plazo
           • Variaciones diurnas (noche y día) del viento
           • Variación estacional en la energía eólica

2. Instalaciones Eólicas

   • • La góndola
       • Contiene los componentes clave del aerogenerador, incluyendo el multiplicador y el generador eléctrico.
     • El buje del rotor
       • Acoplado al eje de baja velocidad del aerogenerador.
     • Las palas del rotor
       • Capturan el viento y transmiten su potencia hacia el buje.
     • El eje de baja velocidad
       • Conecta el buje del rotor al multiplicador.
     • El eje de alta velocidad
       • Gira aproximadamente a 1.500 revoluciones por minuto (r.p.m.), lo que permite el funcionamiento del generador eléctrico.
     • El multiplicador
       • Permite que el eje de alta velocidad que está a su derecha gire 50 veces más rápidamente que el eje de baja velocidad.
     • El generador eléctrico
       • En un aerogenerador moderno la potencia máxima suele estar entre 500 y 3000 kilovatios (kW).
     • El mecanismo de orientación
       • Vigila la dirección del viento utilizando la veleta.
     • El controlador electrónico
       • Monitoriza las condiciones del aerogenerador y que controla el mecanismo de orientación.
     • El sistema hidráulico
       • Es utilizado para restaurar los frenos aerodinámicos del aerogenerador.
     • La unidad de refrigeración
       • Contiene un ventilador eléctrico utilizado para enfriar el generador eléctrico.
     • El anemómetro y la veleta
       • Se utilizan para medir la velocidad y la dirección del viento.
     • La torre del aerogenerador
       • Soporta la góndola y el rotor.
   • Aerodinámica de aerogeneradores
     • Sustentación
       • El rotor, compuesto por las palas y el buje, está situado corriente arriba de la torre y también la góndola en la mayoría de aerogeneradores modernos. Esto se hace, sobre todo, porque la corriente de aire tras la torre es muy irregular.
     • Pérdida de sustentación y resistencia aerodinámica
       • La sustentación del ala va de hecho a aumentar, el flujo de aire de la superficie superior deja de estar en contacto con la superficie del ala. En su lugar, el aire gira alrededor de un vórtice irregular. Bruscamente, la sustentación derivada de la baja presión en la superficie superior del ala desaparece. Este fenómeno es conocido como pérdida de sustentación.
     • Aerodinámica del rotor y diseño de las palas
       • El viento que llega a las palas del rotor de un aerogenerador no viene de la dirección en la que el viento sopla en el entorno, es decir, de la parte delantera de la turbina. Esto es debido a que las propias palas del rotor se están moviendo.
     • Variaciones en la velocidad del viento: efecto en el ángulo de ataque
       • Las variaciones en la velocidad del viento tienen un mayor efecto en el ángulo de ataque cerca de la base de la pala que en su extremo.
     • Dirección de sustentación
       • La sustentación es perpendicular a la dirección del viento.
     • Perfiles de la pala del rotor (secciones transversales)
       • La elección de los perfiles de las palas del rotor conlleva una solución de compromiso entre unas características adecuadas de sustentación y pérdida de sustentación, y la habilidad del perfil para funcionar bien incluso si hay algo de suciedad en su superficie.
     • Materiales de la pala del rotor
       • La mayoría de las modernas palas de rotor de grandes aerogeneradores están fabricadas con plástico reforzado con fibra de vidrio ("GRP"), es decir, poliéster o epoxy reforzado con fibra de vidrio.
   • Tipos de aerogeneradores
     • Aerogeneradores de eje horizontal
     • Aerogeneradores de eje vertical

Bilder und Dateien der Mindmap