Wind Cube: energía eólica en las fachadas

La Universidad de Ciencia y Tecnología de Taiwán, ha lanzado un novedoso modelo de aerogeneradores. Pequeñas y acoplables hélices con un soporte en forma de estrella, capaces de ser combinadas, creando así una matriz con forma de nido de abeja.

Diseñado para ponerlas en fachadas sin ventanas, constan de pequeñas palas de 50 centímetros capaces de trabajar a baja velocidad. Estas hélices se despliegan y son capaces de trabajar independientemente girando en diferentes ángulos adaptándose a la dirección del viento. Al ser desplegables, las hélices se pueden replegar cuando el temporal no es favorable.

Según su diseñador Liao-Hsun Chen, un sistema con 15 Wind Cubes  es capaz de de generar 324 kW mensuales, suficiente para abastecer a una familia de 4 personas. Cada pala tiene una potencia de 100 vatios y aporta 26,1 kWh.

enlaces: http://www.ecoticias.com/energias-renovables/57696/red-natura-2000-piscifactorias-galicia

Esquema eléctrico aerogenerador

1. Transformador: Reduce la Tensión a valores nominales de trabajo.
2. Protección sobretensión toma de tierra: Protege la instalación de sobretensiones causadas por los rayos.
3. Interruptot automático principal: Protege la toda instalación de sobrecargas y cortocirucitos
4. Interruptor automatico del generador: Protege al generador de sobrecargas y cortocirucitos
5. Interruptor automatico servicios auxiliares: Protege la de sobrecargas y cortocirucitos
6. Arrancador suave: Inyeeción en cc para un arranque controlado
7. Banco de condensadores: Reducción de potencia reactiva
8. Contactor del generador: Contacto de marcha
9 Protección sobretensión toma de tierra: Protege la instalación de sobretensiones causadas por los rayos
10. Generador eléctrico: Generador de energia
11. Transformador servicios auxiliares: Reduce la Tensión a valores nominales de trabajo.
12. Alimentacion del control: Electrónica que trabaja en cc
13Servicios auxiliares corriente alterna: resto de la instalación, luces etc..
14. Motores orientación
15. Motores grupo hidraulico

Links

http://www.comohacer.eu/especial-como-hacer-un-aerogenerador-molino-de-viento-o-turbina-eolica/http://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/41/tema19/tema19-4.htm

El nuevo aerogenerador en “X”.

Hoy en día, los aerogeneradores más conocidos son los de eje horizontal con tres aspas, estos se encuentran muy limitados en cuanto a potencia ya que dependen del tamaño y del diámetro. Aumentar estos parámetros significaría también multiplicar excesivamente el coste, lo que hace difícil su fabricación.

Igualmente un aumento de tamaño del aerogenerador con el fin de conseguir una mayor potencia funcionaria al límite ya que la fuerza del viento lo dañaría.

El nuevo aerogenerador “X” tendría un radio de 275 metros y produciría el triple de potencia que un aerogenerador convencional (10 megavatios)

El funcionamiento de este aerogenerador consiste en el giro del eje gracias a las dos palas que sujeta concentrando todo el peso en la base y evitando asi daños en las aspas.

Se espera su construcción en 2013, y se sigue investigando con el fin de conseguir llegar a generar 20 megavatios consiguiendo así abastecer a 5000 familias.


Links

http://desenchufados.net/aerogenerador-x-la-alternativa-a-los-aerogeneradores-de-mas-de-10mw/

Principio de operación

Todos sabemos que la misión de los aerogeneradores es la de transformar la energia cinética del viento en energia eléctrica, pero… ¿Cómo lo consiguen?

En primer lugar lo que hacen es convertir la energia cinética del viento en energia mecánica. Para ello el principio aerodinamico que siguen es parecido al que usan los aviones.  El aire está obligado a fluir por las dos caras del elemento en cuestión. Esas dos corrientes de aire generaran dos presiones disitintas en el solido dando origen a una unica fuerza resultante.

Si descomponemos la fuerza resultante obtenemos:

Fuerza de arrastre: dirección paralela al viento

Fuerza de sustentación:  dirección perpendicular al viento y la encargada de crear el par que hará que las helices giren.

Una vez que hayamos conseguido el giro de las helices el proceso es sencillo. Estas haran revolcuionar un eje acomplado a un generador eléctrico a traves de una caja multiplicadora. La caja multipliadora es simplemente un conjunto de engranajes para aumentar la velocidad de giro.  El eje será el rotor que girará dentro de un  campo magnético originado por el estator. Al cortar las lineas de los campos magnéticos creará una fuerza electromotriz  que será la energia eléctrica que queriamos conseguir.

Links

http://www.iae.org.ar/renovables/ren_eolica.pdf

http://www.tech4cdm.com/userfiles/Sesion5_eol_mex_industriales.pdf

Evolucion de la energia eolica en España

Debido a la Crisis del Petróleo de 1973 y 1979, la cuál desencadeno un aumento de la inflación y del paro, España se vió obligada a potenciar otras alternativas de fuentes de energia.Y fue a partir del primer aerogenerador instalado en Tarifa que se desencadeno este aprovechamiento de las energias renovables y más precisamente de la energia eolica.La potencia instalada ha pasado de tener a comienzos de los 90s, con una potencia que no llegaba al medio centenar de megavatios, a una cifra próxima a los 5000 a mediados del 2003. España en el 2004 se situaba en el tercer lugar a nivel mundial en potencia instalada por detrás de Alemania y Estados Unidos. Hoy en dia nos encontramos aproximadamente en los 10000 megavatios.

Cabe destacar, que como observamos en el grafico 2, la mayor potencia instalada de España se situa sobre todo en las comunidades de Galicia, C.Mancha, Aragón y C.León.








Link:
http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Curiosid/rc-74/rc-74.htm

Ventajas y deventajas

Ventajas:
     - La energía eólica es una fuente de energía libre en emisiones e inagotable.
     - Produce energía de forma muy rentable, comparable a las centrales térmicas de carbón (combustible más barato del mercado).
     - No hay impactos medioambientales al extraer el combustible, ya que solo depende de la fuerza del viento.
    - Al suprimir el transporte, ya sea por tierra o por mar, se consigue disminuir el riesgo de accidentes y aglomeraciones de tráfico junto con los riesgos de contaminación al medioambiente, como los accidentes con los petroleros.
    - Al sustituir el carbón por la energía eólica, por cada Kwh de electricidad generada evitamos la emisión de:    0,60 Kg. de CO2, dióxido de carbono.
         1,33 gr. de SO2, dióxido de azufre.
         1,67 gr. de NOx, óxido de nitrógeno.
    - Una vez finaliza la vida útil de la instalación, es posible desinstalar el sistema sin dejar huella.

Desventajas:
     - Debido a su gran tamaño, fabricar un molino de viento es costoso, ya que llegan a medir el equivalente a un piso de diez plantas.
     - Su gran tamaño produce contaminación visual.
     - Con más de 20 metros de aspa, produce una contaminación acústica inevitable.
     - Una clara desventaja es el riesgo de impacto de aves contra las palas. Aunque tiene varias soluciones, tales como pintar las aspas de color llamativo, sigue habiendo riesgo.

links

http://www.revistafuturos.info/futuros14/energia_eolica.htm

Mapas del viento

Uno de los factores mas determinantes a la hora de estudiar la viabilidad de implantar un aerogenerador es el recurso eólico. Es bastante logico que si queremos aprovechar la energia cinética del viento deberemos de saber cuanta de esta energia tenemos disponible en la ubicación deseada.

Para ello podriamos colocar un anemometro a la misma altura que la turbina y obtener los datos durante un periodo de tiempo determinado y asi concluir si es viable. Pero esta opción queda descartada debido a que ese periodo deberia de ser bastante largo (hablamos de años), para tener unos datos fiables.

Por lo que si queremos saber el recurso eólico del que disponemos, nos apoyaremos en el atlas eólico proporcionado por el IDAE. Unicamente se deberá de saber la latitud y longitud del lugar.

Aqui les dejo un mapa del viento del Pais Vasco

Links

http://atlaseolico.idae.es/index.php?pag=introduccion

Tipos de aerogeneradores

Existen dos tipos de aerogeneradores si los clasificamos por el tipo de eje:

Aerogenerador de eje horizontal

Son los más utilizados ya que son los que mejor rendimiento ofrecen. Todas las centrales de energia eólica utilizan estos modelos. Los inconvenientes  entre otros son su elevado coste y la necesidad de sistemas de orientación.

 Aerogenerador de eje vertical

Se utilizan para aplicaciones de menor potencia ya que aprovechan mejor los vientos turbulentos. Son auto-orientables y precisan de una menor inversión. El mayor problema es que aprovechan de manera mas deficiente la energia del viento.







Links

http://www.entorno-empresarial.com/imprimir.php?id=4015
http://energiesb.wordpress.com/2009/02/23/aerogeneradores/

Potencia generada

Como sabemos un aerogenerador convierte energia eolica en energia eléctrica. Para ello lo que hace es aprovechar la energia cinética del viento que viene dada por la siguiente formula:

P = ½ · densidad del aire · Area · (velocidad del viento)³

Lo que mas nos ha llamado la atención de esta expresión es el papel tan importate que juega la velocidad del viento en la cantidad de energia que podemos aprovechar. En la grafica se observa que a nada que aumente un poco la velocidad del viento la potencia generada aumenta exponencialmente.

Por otra parte cabe mencionar que nunca podremos convertir toda la energia cinetica en eléctrica. Siempre tendremos perdidas cineticas y perdidas de generación eléctrica debido al rozamiento, perdidas magnéticas etc..

Linea rosa: Potencia del viento
Linea amarilla: Potencia del viento - perdidas cinéticas
Linea azul: Potencia del viento - perdidas cinéticas - perdidas de generación
Linea morada: Potencia desarrollada por el generador.

 links

http://www.voltimum.es/news/7550/cm/produccion-de-energia-eolica--el-aerogenerador.html

http://www.xatakaciencia.com/energia/cuanta-potencia-desarrolla-un-aerogenerador-y-ii

 

• Buje: es la parte acoplada al eje, de baja velocidad del aerogenerador. Esta es la parte que sujeta las aspas.

• Tren de potencia y multiplicador: constituido por el eje lento, el soporte principal de dicho eje, el multiplicador y el acoplamiento. Este transmite la potencia mecánica al generador eléctrico que veremos más tarde. El multiplicador tiene una relación de velocidades mayor a 1:50, gracias a una etapa planearía y dos etapas de ejes paralelos helicoidales. La potencia nominal de entrada en el eje lento puede ser de 715 Kw o 860 Kw

• Anemómetro y veleta: este se controla por el controlador electrónico del aerogenerador que
lo activa cuando el viento supera los 5 m/s y lo para gracias a un freno mecánico cuando excede los 25 m/s, con el fin de proteger la turbina. Las señales de la veleta son utilizadas por el controlador electrónico para girar el aerogenerador en contra del viento, utilizando el mecanismo de orientación. El freno mecánico se monta sobre el eje rápido del multiplicador, y consiste en un disco de 795 mm de diámetro sobre el que actúa una pinza hidráulica, segura ante el fallo.

• Torre: esta soporta la góndola. Generalmente las torres suelen ser altas ya que al alejarnos del suelo aumenta la velocidad del viento

• Unidad de refrigeración: encargado de enfriar el generador eléctrico con un ventilador. Además contiene una unidad refrigerante por aceite empleada para enfriar el aceite del multiplicador.

• Góndola: construida en un 30% de fibra de vidrio y en un 70% de poliéster protege los componenetes del aerogenerador, a la vez que aísla acústicamente el exterior.

• Eje de baja velocidad: Conecta el buje del rotor al multiplicador y controla la energia óptimo para cada velocidad de rotación.

• Eje de alta velocidad: girando a 1.500 r.p.m. lo que permite el funcionamiento del generador eléctrico.

• Generador de corriente: transforma en energía eléctrica la fuerza del viento sobre las palas que mueve el eje del rotor en forma de par y vueltas por unidad de tiempo.

• Palas: con 20 metros de longitud se mueven con el viento y transmiten su potencia hacia el buje.

Introduccion