AEROGENERADORES

AEROGENERADORES

1. QUE ES UN AEROGENERADOR

   • Un aerogenerador, es un generador eléctrico que funciona convirtiendo la energía cinética del viento en energía mecánica a través de una hélice y esta en energía eléctrica gracias a un alternador (generador de corriente eléctrica alterna).
     • Existen diferentes tipos de aerogeneradores, dependiendo de su potencia, la disposición del eje de rotación, el tipo de generador, etc
       • Los más normales son lo de eje horizontal, como el de la figura, así que lo usaremos para ver las partes típicas de un aerogenerador.
   • PARTES DE UN AEROGENERADOR
     • La torre (3) soporta la góndola y el rotor. Hoy en día suelen ser tubulares de acero. Las de celosía (perfiles de acero soldados) son más económicas, pero han dejado de usarse por estética y por ser más incómodas e inseguras para los trabajadores
     • El sistema Yaw (5) en aerogeneradores es el mecanismo que permite que la góndola (o nacelle) del aerogenerador gire para orientar las palas hacia la dirección del viento, maximizando así la captura de energía eólica
     • La góndola o Nacelle (6) sirve de alojamiento para los elementos mecánicos y eléctricos (multiplicadora, generador, armarios de control, etc.) del aerogenerador.
     • Generador (7) transforma la energía mecánica en energía eléctrica, tal y como hace la dinamo de una bicicleta, aunque generando normalmente corriente alterna. El alternador puede ser síncrono o asíncrono. El primero suministra una energía de mayor calidad, pero es más caro y complejo. Esta es la razón por la que el asíncrono es el más extendido de los dos.
       • Este proceso de transformar energía mecánica en energía eléctrica se basa en la ley de inducción electromagnética de Faraday, donde el movimiento de un conductor dentro de un campo magnético induce una corriente eléctrica.
     • GENERADOR
       • El generador (alternador) es una parte primordial en un aerogenerador, por lo tanto le vamos a dedicar un poco de tiempo. Como vimos en la anterior diapositiva, los generadores pueden ser síncronos o asíncronos ¿Sabes la diferencia que hay entre un generador síncrono y un generador asíncrono? Ambos generadores se componen de un estator (parte fija) y de un rotor (parte móvil).
       • La diferencia entre máquinas síncronas y asíncronas reside en el rotor
         • El rotor de los generadores síncronos se compone de un imán o electroimán mientras que el rotor los generadores asíncronos puede ser de dos tipos; de jaula de ardilla o bobinado. En los generadores síncronos el campo magnético lo crea el rotor y lo hacemos “rotatorio” al conectarlo al eje del aerogenerador En los generadores asíncronos el campo magnético rotatorio lo hacemos en el estator con corriente alterna. En ambos tipos de generador, la velocidad de giro del campo magnético se conoce como velocidad de sincronismo. En el caso del generador síncrono, el rotor gira a la misma velocidad que el campo magnético. En cambio en el generador asincrónico el giro del rotor debe ir retrasado respecto del campo magnético rotatorio (deslizamiento).
       • CARACTERISTICAS DEL GENERADOR SINCRONO
         • Velocidad constante: El rotor gira a una velocidad fija, determinada por la frecuencia de la red y el número de polos del generador.
         • Control de tensión y frecuencia: Permiten un control preciso de la tensión y frecuencia de salida, lo que los hace ideales para aplicaciones que requieren estabilidad.
         • Capacidad de operar en isla: Pueden funcionar de manera independiente de la red eléctrica, suministrando energía a sistemas aislados.
         • Aplicaciones comunes: Centrales hidroeléctricas, térmicas y nucleares.
     • El aerogenerador se orienta automáticamente para aprovechar al máximo la energía cinética del viento, a partir de los datos registrados por la veleta y anemómetro (8) que incorpora en la parte superior. La barquilla gira sobre una corona situada al final de la torre. La señal que envía el conjunto veleta-anemómetro también produce el giro de las palas para iniciar el movimiento o colocarlas en bandera frente a vientos fuertes
     • El acoplamiento flexible (9) está ubicado entre el eje del rotor y el engranaje, el acoplamiento protege el engranaje y el tren de transmisión contra cargas de flexión y empuje del rotor , aumentando así significativamente la vida útil de los cojinetes y engranajes.
     • El tren de potencia de un aerogenerador  (10) es el sistema que transmite la energía mecánica generada por el rotor al generador, convirtiéndola en electricidad. Este sistema consta de tres componentes principales: el eje principal, la caja multiplicadora y el eje secundario. El eje principal conecta el rotor a la caja multiplicadora, que aumenta la velocidad de giro para que el generador pueda producir electricidad. El eje secundario transmite el giro desde la caja multiplicadora al generador.
       • Las palas (11) son las que transforman la velocidad del viento en el movimiento de rotación de la turbina. Tienen una forma aerodinámica (como las alas de un avión)
         • El buje (12) es la pieza que une las palas a la góndola del areogenerador. En el buje tenemos el sistema Pitch (mira la diapositiva nº 5)
           • El sistema Pitch permite girar las palas de tal forma que se aprovecha al máximo la velocidad del viento, también sirve como un elemento de frenado.
     • Es evidente que las partes vista hasta ahora son las básicas….pero hay más…
       • Controlador electrónico: Un ordenador controla continuamente las condiciones de funcionamiento del aerogenerador mediante el análisis de las señales captadas por múltiples sensores que miden temperaturas, presiones, velocidad y dirección del viento, tensiones e intensidades eléctricas, vibraciones...
       • Sistemas hidráulicos: Elementos auxiliares que permiten el accionamiento del giro de las palas sobre su eje, así como el frenado del rotor o el giro y frenado de la góndola.
       • Sistema de orientación: Los aerogeneradores disponen de un sistema de orientación que, con ayuda de los datos recogidos por la veleta, coloca siempre el rotor de manera perpendicular al viento.
       • Cabinas de MT: Son cuadros eléctricos para la medida, protección y maniobras con la tensión de salida del generador.

2. CARACTERISTICAS DEL GENERADOR ASINCRONO

   • Simplicidad y robustez: Tienen una construcción más sencilla y requieren menos mantenimiento
   • Dependencia de la red: Necesitan estar conectados a una red eléctrica existente para funcionar correctamente, ya que no pueden generar energía de forma autónoma.
   • Aplicaciones comunes: Parques eólicos y sistemas donde las condiciones de operación son variables