Parques eólicos (parques eólicos) - dispositivos de diseño especial en los que la energía eólica se convierte en energía eléctrica. Todos los días se vuelven más populares. El uso de fuentes de energía renovables naturales y, lo que es más importante, las convenientes y simples plantas de energía eólica, los llamados molinos de viento, son una excelente alternativa a las plantas de energía tradicionales, especialmente en casas particulares.
Usando energía eólica
Los molinos de viento, o más bien el principio de su acción, fueron inmerecidamente olvidados en los años veinte del siglo pasado. Sin embargo, la energía eólica no se usó incluso entonces para obtener energía eléctrica. Accionaba piedras de molino, se usaba como motor para veleros, y luego lanzó bombas para bombear agua a tanques, es decir, se convirtió en energía mecánica.
La energía eólica comenzó a desarrollarse rápidamente a finales de los años sesenta del siglo XX. En ese momento, los portadores de energía tradicionales se volvieron extremadamente escasos, además, aumentaron drásticamente en precio y los problemas ambientales asociados con su uso se volvieron cada vez más graves.
Promovió el uso de fuentes alternativas de electricidad, incluida la energía eólica y el progreso tecnológico. Han aparecido nuevos materiales de alta resistencia y bastante livianos, que permiten la construcción de torres de hasta 120 m de altura y palas enormes.
Los vientos que soplan en muchas regiones del planeta pueden hacer girar las turbinas de la central eléctrica a una velocidad suficiente para proporcionar energía a hogares privados, pequeñas granjas o escuelas en áreas rurales.
Pero en cualquier barril de miel hay al menos una mosca en la pomada. El viento no puede ser sometido; no siempre sopla, especialmente en la misma dirección y a la misma velocidad. El progreso tecnológico no se detiene. Si hoy los parques eólicos para una casa privada, que generan cientos de kilovatios de electricidad, ya no son una rareza, entonces mañana, tal vez decenas de megavatios se conviertan en rutinas diarias. En cualquier caso, ya hay parques eólicos con una capacidad de 5 mW o más.
Ventajas y desventajas de los parques eólicos.
Además del uso de energía eólica gratuita y la independencia de las fuentes externas de electricidad, las estaciones de energía eólica tienen varias ventajas significativas. No existe ningún problema medioambiental de almacenamiento y eliminación de residuos, y el método de producción de energía es uno de los más ecológicos. Sin mencionar cómo una turbina eólica se ve estéticamente contra el cielo, se puede considerar su ventaja que la instalación puede ser tanto estacionaria como móvil.
Además, hoy ya es posible seleccionar un parque eólico de un modelo y capacidad adecuados o utilizar una planta que combine el uso de varias fuentes de energía, tradicionales y alternativas. Puede ser una central diésel o solar-eólica.
Los parques eólicos también tienen desventajas. En primer lugar, son tan ruidosos que las grandes instalaciones deben apagarse por la noche. En segundo lugar, a menudo interfieren con el tráfico aéreo o las ondas de radio. En tercer lugar, deben ubicarse en áreas realmente enormes. Y hay otro inconveniente significativo de las estructuras lobuladas: deben desactivarse durante los vuelos masivos de temporada de aves.
Tipos de parques eólicos
Según la funcionalidad de la central eléctrica, los parques eólicos se pueden dividir en estacionarios y móviles, o móviles.Las instalaciones estacionarias potentes requieren una amplia gama de trabajos preparatorios, pero pueden acumular suficiente cantidad de electricidad para su uso en clima tranquilo en baterías recargables.
Las plantas de energía móviles son más simples en diseño, sin pretensiones, fáciles de instalar y fáciles de operar. Por lo general, se utilizan para alimentar electrodomésticos o para viajar.
El diseño distingue entre parques eólicos de paletas y rotores.
En el lugar de instalación del parque eólico hay:
- suelo Se instalan en terreno elevado y son más comunes hoy en día;
- costera Se construyen en la zona costera de los mares y océanos, donde debido al calentamiento desigual de la tierra y el agua, los vientos soplan constantemente;
- en alta mar Se construyen en el mar a una distancia de 10-15 km de la costa, donde los vientos marinos soplan constantemente;
- flotante También se encuentran aproximadamente a la misma distancia de la costa que en alta mar, pero en una plataforma flotante.
Por el alcance de la central eléctrica, las turbinas eólicas son industriales y domésticas.
Parque eólico alado
Los parques eólicos Vane, que son líderes en el mercado de energía eólica, se han familiarizado. En un sueño elevado, se instala un mecanismo de cuchilla con un eje de rotación horizontal, principalmente uno de tres cuchillas, y su potencia depende del tamaño de las cuchillas. Tal agregado alcanza su velocidad máxima de rotación cuando las palas son perpendiculares al flujo del viento; por lo tanto, su diseño permite que el dispositivo gire automáticamente el eje de rotación en forma de un ala estabilizadora en sistemas de control de guiñada pequeños y electrónicos en estaciones más potentes.
Los parques eólicos de paletas difieren principalmente por el número de palas. Pueden ser múltiples cuchillas, dos cuchillas, incluso con una cuchilla y contrapeso.
Parques eólicos rotativos
Las plantas de energía eólica rotativas o rotativas tienen un eje vertical de rotación y son independientes de la dirección del viento. Esta es una ventaja importante cuando se utilizan corrientes de aire de guiñada en la superficie. La desventaja de un parque eólico de este diseño es el uso de generadores multipolares que funcionan a bajas velocidades y no están muy extendidos.
Estas instalaciones son lentas y, como resultado, no generan mucho ruido. Además, su ventaja es la simplicidad de los circuitos eléctricos, que no son violados por ráfagas de viento repentinas y aleatorias.
Los expertos creen que los parques eólicos rotativos son los más prometedores para la gran energía eólica. Es cierto que para promover dicha instalación, se le debe aplicar energía externa. Solo cuando alcanza cierto rendimiento aerodinámico, pasa al modo generador desde el modo motor.
Sistema combinado viento-diesel
La desventaja de las turbinas eólicas (suministro desigual de electricidad) en grandes redes se ve compensada por una gran cantidad de instalaciones.
También puede compensar este inconveniente utilizando sistemas combinados en los que hay dispositivos especiales que distribuyen la carga entre la planta de energía eólica (turbina eólica) y el motor diesel. Por lo tanto, las redes autónomas de baja potencia de 0,5 a 4 MW combinadas con un motor diesel pueden funcionar de manera confiable y uniforme.
El equipo moderno, que ahorra alrededor del 65% de combustible líquido por año, le permite conectar un motor diesel o apagarlo en solo unos segundos si es necesario.
Parques eólicos domésticos e industriales.
Las plantas de energía eólica doméstica tienen una potencia de 250 W a 15 kW, pueden funcionar en conjunto con paneles solares, con o sin batería.
La electricidad generada por los parques eólicos domésticos es bastante cara, pero a menudo sucede que simplemente no hay otras fuentes.
Los parques eólicos domésticos en Rusia se fabrican con un generador de corriente continua que carga baterías de hasta 800 Ah. Todos los electrodomésticos pueden funcionar con esas baterías en la casa: un televisor, un hervidor eléctrico, etc.
El proceso de cargar baterías después de desconectar la carga puede ser bastante largo, dependiendo de la fuerza del viento y la potencia del generador.
También hay parques eólicos domésticos domésticos en el mercado ruso, son bastante caros, pero generalmente dan menos de la mitad de la potencia nominal.
Los parques eólicos industriales se distinguen por una potencia significativamente mayor y generalmente están integrados en redes individuales.
Los parques eólicos privados generalmente tienen una capacidad de 3 a 5, con menos frecuencia de 10 kW. Si la velocidad media anual del viento en la región alcanza los 3-4 m / s, dicho parque eólico puede proporcionar electricidad a una casa de campo, estación de servicio o cafetería pequeña.
Las principales características del parque eólico.
La potencia nominal es el indicador principal que caracteriza a todas las centrales eléctricas, las turbinas eólicas no son una excepción. Está determinado por la potencia generada por el generador a una velocidad media del viento de 12 m / s, y depende del tipo de estación.
El siguiente indicador importante es el voltaje nominal del parque eólico que genera el generador. Puede ser de 220 V o 12 V y 24 V.
La potencia eléctrica del generador depende de la potencia de la turbina. Dado que la potencia de la turbina es mayor, cuanto mayor es su diámetro y, por lo tanto, más fuerte es el mástil, este indicador es importante al elegir y calcular el diseño del mástil.
La turbina eólica tiene varias características más. Su rendimiento es importante: esta es la cantidad de electricidad que genera el dispositivo por año. Al elegir una turbina eólica, es necesario conocer la velocidad máxima del viento que la turbina puede soportar, y su velocidad mínima (de arranque) a la que comienza a girar. Al elegir una velocidad de rotación de la turbina, y el número de palas juegan un papel importante.
Principio de funcionamiento y disposición de un parque eólico.
En un parque eólico, una corriente de aire gira una rueda con aspas, desde la cual se transmite el par a otros mecanismos. Cuanto mayores son las dimensiones de la rueda, mayor es el flujo de aire que captura y, por lo tanto, gira más rápido.
En el lenguaje de la física, la velocidad del viento lineal se convierte en la velocidad angular de rotación del eje del generador, que, a su vez, convierte el movimiento de rotación en energía eléctrica, transmitiéndola a las baterías a través del controlador. A la salida del dispositivo, la electricidad ya es adecuada para uso doméstico.
Es decir, un pequeño parque eólico consta de una turbina, palas, cola (mecanismo giratorio), un mástil con cables de extensión, baterías, un controlador de carga y un inversor que convierte 12 V a 220 V.
Además de estos dispositivos, un parque eólico industrial también contiene sistemas de seguimiento para la dirección del viento y su velocidad, el estado del generador eólico y la protección contra descargas de rayos. Además, el mástil no soporta las cargas de una escala mayor, y se reemplaza por una torre, en la que se ubica todo el equipo adicional.
Diseño de parques eólicos
El indicador principal que le permite decidir sobre el uso de un parque eólico es la velocidad media anual del viento, que debe ser de al menos 5 m / s. Es cierto que hoy en día ya existen parques eólicos fácilmente dispersables diseñados para alimentar hogares privados, que comienzan a operar con una velocidad mínima del aire de 3.5 m / s.
Para determinar este indicador, se utilizan cartas de viento especiales.
En varios zonas climáticas de Rusia Se tomaron mediciones de la velocidad del viento para determinar qué tan eficientes son los parques eólicos. Las turbinas eólicas y las estaciones ya están funcionando en la región de Kaliningrado, en las Islas Comandante, en Murmansk, la República de Sakha (Yakutia) y Bashkortostán.
Al decidir si instalar una planta de energía eólica o un parque eólico privado, vale la pena comenzar con especialistas para realizar investigaciones sobre la dirección y la fuerza del viento utilizando anemómetros y construir mapas de la disponibilidad de su energía.En base a estos datos, un diseño de aerogenerador o un diseño de varias plantas, se calculan y desarrollan sus parámetros técnicos y geométricos.
Es imposible construir un parque eólico industrial de capacidad suficiente sin inversores, y los cálculos bien ejecutados y un proyecto completado ayudarán a determinar el período de recuperación del proyecto y atraerán financiamiento adicional.
Parques eólicos privados
Según estadísticas significativamente subestimadas, que no tienen en cuenta los edificios y estructuras remotos separados, aproximadamente el 30% de los hogares privados en las zonas rurales, donde la instalación de redes eléctricas es imposible por razones económicas, no tienen electricidad. Ni siquiera en todas partes hay generadores de combustible líquido. ¡Y esto es en el siglo XXI!
Los estudios han demostrado que se pueden instalar estaciones de energía eólica de diversas capacidades en muchas áreas del norte y el extremo norte, en Sakhalin y Kamchatka, en la región del Bajo Volga, Siberia, Karelia y el Cáucaso del Norte.
La elección de la instalación depende de las necesidades del cliente. Si es necesario garantizar el funcionamiento de la maquinaria agrícola, un generador eólico de baja potencia se encargará de esta tarea. Si necesita electrificar todo el edificio, establecer alumbrado público, proporcionar calefacción para la casa, debe llevar a cabo el proyecto de una estación de energía eólica.
Además de la velocidad media mensual del viento y su dirección, es necesario calcular el consumo mensual promedio y la carga máxima de electricidad. Dichos cálculos, si se desea, son fáciles de realizar de forma independiente.
Hay otro indicador que afecta el costo del equipo y la instalación de turbinas eólicas. Esta es la altura del mástil. Cuanto mayor es la estructura, mayor es la velocidad del viento y más costosa es. Óptimo, según los expertos, es una altura del mástil de 10 mayor que el árbol más alto o el edificio dentro de un radio de 100 m.
Parque eólico de bricolaje
Para el funcionamiento de una bomba eléctrica, televisión, iluminación u otros aparatos eléctricos de baja potencia en una cabaña de verano, una instalación de energía eólica se puede hacer con la mano, si hay algún conocimiento de ingeniería eléctrica.
Hay datos de referencia y recomendaciones para elegir la potencia del generador eólico, el tamaño y el número de sus palas, e instrucciones bastante detalladas sobre cómo hacer una planta de energía eólica con sus propias manos, de qué materiales y componentes.
Hoy, las inversiones en la construcción de grandes parques eólicos están creciendo en Europa. La construcción en masa reduce el costo de un kilovatio y lo acerca al precio de la electricidad recibida de fuentes tradicionales.
El diseño de los parques eólicos se mejora constantemente, se mejoran los indicadores aerodinámicos y eléctricos, se reducen las pérdidas.
Según los economistas, los parques eólicos para el hogar se están convirtiendo en los proyectos de energía más rentables. En el futuro, prometen independencia de las tendencias negativas en este mercado.
