Contenidos
Generador de turbina eólica
La relación de velocidad de punta (a menudo conocida como TSR) es de vital importancia en el diseño de los generadores de turbinas eólicas. Si el rotor del aerogenerador gira demasiado despacio, la mayor parte del viento pasará imperturbable por el hueco entre las palas del rotor. En cambio, si el rotor gira demasiado rápido, las palas borrosas parecerán una pared sólida para el viento. Por ello, los aerogeneradores se diseñan con relaciones óptimas de velocidad de punta para extraer la mayor cantidad posible de energía del viento.
Cuando una pala del rotor atraviesa el aire, deja turbulencias en su estela. Si la siguiente pala del rotor que gira llega a este punto cuando el aire aún es turbulento, no podrá extraer energía del viento de forma eficiente. Sin embargo, si el rotor se extiende un poco más despacio, el aire que golpea cada pala de la turbina ya no será turbulento. Por lo tanto, la relación de velocidad de punta también se elige para que las palas no pasen por un aire demasiado turbulento.
La relación de velocidad de las puntas se obtiene dividiendo la velocidad de las puntas de las palas de la turbina por la velocidad del viento; por ejemplo, si sopla un viento de 20 mph sobre una turbina eólica y las puntas de sus palas giran a 80 mph, la relación de velocidad de las puntas es 80/20 = 4.
Velocidad de la punta
Se sabe que las palas del rotor de 262 pies de la instalación, también conocida como Centro Europeo de Despliegue de Energía Eólica en Alta Mar (EOWDC), lograron completar una rotación de seis segundos, lo que dio lugar a velocidades cercanas a las 200 mph.*
Kevin Jones, director del EOWDC de Vattenfall, declaró anoche: “Actualmente soplan vientos muy fuertes en la bahía de Aberdeen y el EOWDC está funcionando a plena potencia, satisfaciendo la demanda de electricidad sin combustibles fósiles equivalente a alrededor del 70% de los hogares de Aberdeen.
Jeremy Cresswell, ex presidente del Grupo de Energías Renovables de Aberdeen (AREG), afirmó que las palas más pequeñas que las de la costa de Aberdeen son “capaces de alcanzar casi la velocidad del sonido”, y añadió que las turbinas deberían “poder alcanzar sin duda esas velocidades”.
[Nota de la NWW: Todos los aerogeneradores, tanto en tierra como en el mar, están diseñados para girar a una velocidad máxima de la punta de la pala de 160-200 mph en todas sus velocidades de viento operativas. A velocidades de viento superiores a 56-60 mph, generalmente se apagan, emplumando y rompiendo las palas para evitar daños].
A qué velocidad gira un aerogenerador
La mayoría de los aerogeneradores funcionan con una velocidad de corte del viento a la que la turbina empieza a generar electricidad y las palas pueden moverse a una velocidad máxima de rotación. Sin embargo, las palas pueden seguir girando por debajo de la velocidad de corte cuando no se está generando electricidad. Impedir que las palas de las turbinas eólicas giren cuando no están operativas (lo que se conoce como “feathering”) puede reducir las muertes de murciélagos, que se ha comprobado que son mayores a bajas velocidades de viento (por ejemplo, Horn et al. 2008, Rydell et al. 2010, Wellig et al. 2018). Las palas de las turbinas pueden bloquearse o cambiar el ángulo de las palas para que sean paralelas al viento. En algunos casos, las palas pueden seguir moviéndose una cantidad mínima (por ejemplo, 1-2 rotaciones/minuto). La velocidad de corte de los aerogeneradores se suele aumentar en combinación con esta intervención. Véase “Aumentar la velocidad del viento a la que las turbinas entran en funcionamiento (“velocidad de conexión”)”.
Wellig S.D., Nusslé S., Miltner D., Kohle O., Glaizot O., Braunisch V., Obrist M.K. & Arlettaz R. (2018) Mitigación de los impactos negativos de las turbinas eólicas altas en los murciélagos: perfiles de actividad vertical y relaciones con la velocidad del viento. PLOS ONE, 13, e0192493.
Velocidad del aerogenerador en la punta
Componentes del aerogenerador: 1-Fundación, 2-Conexión a la red eléctrica, 3-Torre, 4-Escalera de acceso, 5-Control de la orientación del viento (control de guiñada), 6-Nacelle, 7-Generador, 8-Anemómetro, 9-Freno eléctrico o mecánico, 10-Caja de cambios, 11-Palas del motor, 12-Control del paso de las palas, 13-Cubo del motor
El diseño de un aerogenerador es el proceso de definir la forma y la configuración de una turbina eólica para extraer energía del viento[1]. Una instalación consta de los sistemas necesarios para captar la energía del viento, orientar la turbina hacia el viento, convertir la rotación mecánica en energía eléctrica y otros sistemas para arrancar, parar y controlar la turbina.
En 1919, el físico alemán Albert Betz demostró que para una hipotética máquina ideal de extracción de energía eólica, las leyes fundamentales de conservación de la masa y la energía no permitían capturar más de 16/27 (59,3%) de la energía cinética del viento. Este límite de la ley de Betz puede acercarse a los diseños modernos de turbinas que alcanzan entre el 70 y el 80% de este límite teórico.
Además de las palas, el diseño de un sistema completo de energía eólica debe tener en cuenta el buje, los controles, el generador, la estructura de soporte y los cimientos. Las turbinas también deben integrarse en las redes eléctricas.