Planta de energía eólica - Generadores eólicos, turbinas, elección del sitio web y disposición de la era
¿Cómo funciona una central eólica? Clasificación de aerogeneradores y turbinas, elección de un sitio web y esquemas de edad eléctrica
¿Qué es una central eólica?
Una planta de energía eólica se conoce a menudo como parque eólico o turbina eólica. Una central eólica es una fuente de energía renovable {de vitalidad eléctrica}. El aerogenerador está diseñado para aprovechar la velocidad y la energía del viento y convertirla en vitalidad eléctrica.
La planta de energía eólica se utiliza ampliamente en todo el mundo. El viento es el mejor suministro puro que puedes obtener en la mayoría de los lugares. El aerogenerador puede funcionar entre una velocidad de viento de 14 km/h y 90 km/h.
Una planta de energía eólica se utiliza para reducir el déficit de instalaciones en una comunidad. La energía eléctrica generada por la central eólica varía con las variaciones de la velocidad del viento. Sin embargo, la ventaja de una central eólica es que el valor de funcionamiento de esta central es mucho menor y es una fuente de vitalidad eléctrica no contaminante.
Un solo aerogenerador no será suficiente para suministrar vitalidad eléctrica en grandes cantidades. Posteriormente, se colocan un par de aerogeneradores en el lugar en el que el viento se obtiene con frecuencia. Y ese lugar se llama parque eólico. Normalmente, los parques eólicos se sitúan cerca del espacio oceánico.
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Clasificación de los aerogeneradores
Según la orientación del eje del rotor, los generadores eólicos se clasifican en dos variedades;
- Eje horizontal
- Eje vertical
Eje horizontal
Los generadores de eje horizontal están etiquetados en dos variedades;
- Tipo de hélice
- Tipo de cuchilla múltiple
En una turbina de eje horizontal, la orientación del eje se mantiene hacia el lado del eje horizontal. En una turbina de tipo hélice, el número de palas es de tres o menos. Y en una turbina de palas múltiples, se utiliza una mayor variedad de palas.
La turbina de tipo hélice se utiliza generalmente como turbina. Los aerogeneradores de tipo hélice se montan en la parte superior de la torre y la pala de esta turbina está compuesta por una pieza aerodinámica o un perfil. El bajo determinar exhibe numerosas formas de generadores de hélice.
Los generadores de doble pala son probablemente la turbina más rentable. Sin embargo, en esta situación, es necesario un sistema de gestión de la guiñada para mitigar las vibraciones. Esta configuración se utiliza para modelos gigantes (de 2 MW a 3 MW) con materiales y técnicas de gestión adecuados.
El diseño de 3 aspas es probablemente el más utilizado y preferible. Como resultado, el rotor está, por supuesto, equilibrado con un diseño de tres palas. Esta configuración se utiliza para una variedad de era energética (15 kW - 3 MW).
Los generadores multipala se utilizan con entre 12 y 20 palas de plástico reforzado con fibra de vidrio. El diámetro del rotor multipala varía de 2 a 5 m. La turbina multipala está formada por palas de chapa curvada con extremos interiores y exteriores montados con llantas. El diagrama de una turbina multipalas es el que se demuestra en la parte inferior determinada.
Eje vertical
El aerogenerador de eje vertical se clasifica en dos variedades;
- Tipo Savonius
- Tipo Darrieus
En el tipo de turbina eólica, el eje principal del rotor se coloca para atravesar el viento y se colocan diferentes equipos en la base de la turbina.
En el aerogenerador de tipo Savonius, un cilindro elíptico agujereado se coloca en dos posiciones. Y cada bit hace la mitad de la turbina vertical montada en un eje vertical. La forma de este rotor se parece al alfabeto "S". Por tanto, el rotor de clasificación de Savonius se conoce a menudo como rotor de clasificación de S. La determinación del rotor de clasificación de Savonius es la que se demuestra en el sub-determinado.
El aerogenerador del tipo Darrieus consta de dos o tres palas. Estas hojas tienen una forma curvada y la forma de esta hoja se llama troposkein. Las palas con sección transversal aerodinámica o de perfil se colocan simétricamente sobre un eje vertical. El aerogenerador de tipo Darrieus es el que se demuestra en la siguiente figura.
Eficiencia de los generadores eólicos
Para estimar la eficiencia de los generadores eólicos, tenemos que contemplar los siguientes parámetros;
- Coeficiencia energética
- Relación de velocidad de la punta
- Solidez
Coeficiencia energética
El coeficiente de la instalación se define como una relación entre la energía entregada por el rotor y la energía máxima que se puede obtener dentro del aerogenerador.
La potencia máxima que se puede obtener en la turbina (Pmax) é;
El lugar
- Ci = Velocidad del viento entrante
- A = Área de la sección transversal de la corriente de viento
- ρ = Densidad del aire
Energía suministrada por una turbina (P) con un rendimiento del 59,26%;
La eficiencia precisa de un aerogenerador también puede ser mucho menor debido a las pérdidas por fricción en el rotor, los engranajes y las pérdidas en el acoplamiento mecánico de un generador. En un aerogenerador preciso, el rendimiento se sitúa en el rango del 35% al 44%.
Relación de velocidad de la punta
La relación de velocidad de punta se define porque la relación entre la velocidad de punta de las palas y la velocidad del viento libre.
La velocidad de la punta de la cuchilla se delinea como
CB = ωR
Lugar;
- ω = velocidad angular del rotor
- R = radio de la punta del rotor
Esta ecuación se aplica a los generadores eólicos horizontales. Y en el caso del aerogenerador vertical, la velocidad de la punta de la pala representa la velocidad periférica en el centro del tamaño de la pala.
Solidez
La solidez se delinea porque la relación entre el espacio de las palas y el espacio frontal de la turbina se barre.
Lugar;
- C = tamaño de la cuerda implícita
- R = radio de las palas del rotor
- n = conjunto de palas del rotor
La ecuación anterior es para un aerogenerador horizontal. En el caso de un aerogenerador vertical, la ecuación anterior se divide por 2. Si la relación de solidez es mayor, se utiliza el accionamiento por arrastre y se gira a menor velocidad. Disminuye la relación de solidez, utiliza la tracción de arrastre y cambia a una velocidad más alta.
Página web Número de la planta de energía eólica
La instalación producida por el aerogenerador depende de la velocidad del viento obtenida. Posteriormente, los aerogeneradores se colocan en un lugar en el que se pueda acceder a un viento persistente y potente. El viento varía cada día. Por lo tanto, tenemos que analizar la información de un mes o de 12 meses.
Para elegir la ubicación de un aerogenerador, hay que pensar en las cuestiones que se indican a continuación;
- Velocidad del viento
- Construcción de la rejilla
- Distancia
- Altitud del lugar
- Naturaleza del suelo
- Valor del terreno
Velocidad del viento
La instalación generada por el aerogenerador depende de los valores cúbicos de la velocidad del viento. Posteriormente, un pequeño cambio en la velocidad del viento varía la potencia extra generada. Tenemos que contemplar la velocidad típica del viento que se puede obtener en un lugar determinado. Para ello, necesitamos la información de la velocidad del viento durante 12 meses o meses. Después de evaluar la información, tenemos que contemplar una velocidad media del viento y elegir un sitio web con una velocidad de viento potente.
Construcción de la rejilla
La instalación generada por el aerogenerador se transfiere a la carga a través de una red. La potencia de la instalación eólica depende de la velocidad del viento y fluctúa con respecto al tiempo. Así, la potencia de salida también puede fluctuar con respecto al tiempo, lo que proporciona una potencia de baja y alta calidad. Por tanto, la conexión de los generadores eólicos a la red es un proceso importante.
Distancia
La línea de transmisión se utiliza para conectar el aerogenerador con la subestación o el corazón de carga. Si el espacio de la vegetación eólica es extra, aumentará el valor de la transmisión. Posteriormente, tenemos que elegir la ubicación cerca del corazón de la carga para reducir el valor de la transmisión.
Ubicación Altitud
A una altura excesiva, la densidad del viento es excesiva, lo que aumenta el rendimiento del aerogenerador. En un lugar en el que no se pueda obtener la altitud, se eleva el tamaño de la torre para obtener una altitud excesiva. El pico del aerogenerador se calcula a partir del grado del océano.
Naturaleza del suelo
Para conseguir una alta densidad de viento, el aerogenerador se construye encima. Requiere una base gigantesca y potente hasta el fondo. Por lo tanto, el carácter de la base está libre de erosión y el lugar está libre de problemas de desprendimiento.
Valor del terreno
El valor preliminar de un aerogenerador puede ser muy excesivo porque utiliza materiales costosos y un desarrollo de palas realmente enorme. El precio del terreno también puede ir unido al valor del capital. por tanto, el precio del terreno debe ser lo más bajo posible para reducir el valor del capital. generalmente, los aerogeneradores se colocan en terrenos no utilizables.
Esquemas de edad eléctrica
En función de la velocidad y la frecuencia, existen esquemas totalmente diferentes para la era eléctrica por turbina eólica. Estos planes se enumeran a continuación.
- Esquema de frecuencia fija con velocidad fija
- Esquema de frecuencia fija de doble velocidad
- Esquema de velocidad variable y frecuencia fija
- Velocidad variable de frecuencia fija con doble salida
- Esquema de frecuencia variable de velocidad variable
Esquema de velocidad fija y frecuencia fija
En este esquema, se utiliza un generador de inducción o un generador síncrono. La velocidad del generador es igual o superior a la velocidad sincrónica. El diagrama de bloques de este esquema se demuestra dentro de lo que se indica a continuación.
El motor de inducción de arranque está conectado a la red de transmisión. El motor de inducción funciona a una velocidad superior a la velocidad sincrónica. Por tanto, se comporta como un generador de inducción. Y suministra energía de frecuencia fija a la red de transmisión. La frecuencia del generador de inducción se resume en;
El deslizamiento del generador de inducción está entre 0 y 0,06. Para evitar un gran aumento de velocidad, el motor de inducción debe funcionar con la mayor parte del par. En comparación con un generador síncrono, el funcionamiento de un generador de inducción es sencillo, fácil de desarrollar, mucho menos de mantener y económico. Posteriormente, el generador de inducción se utiliza adicionalmente en este esquema.
Sin embargo, mientras funciona el generador de inducción, se necesita un condensador o una institución financiera de condensadores para mantener alejada la asistencia de potencia reactiva dentro de la red de transmisión.
Esquema de frecuencia fija de doble velocidad
En este esquema, el aerogenerador de doble velocidad se conecta a un transformador de doble devanado, como se demuestra en el siguiente esquema.
El generador de inducción está conectado con 2 devanados del estator. Estos devanados están compuestos por una variedad única de polos. Digamos que los polos P1 y P2 (P1>P2). Cuando la velocidad del viento es baja, el devanado con polos P1 se conecta al sistema y, en consecuencia, se genera la instalación. Cuando la velocidad del viento es excesiva, el devanado con polo P2 se conecta al sistema y, en consecuencia, se genera la instalación.
En cada caso, la frecuencia de la potencia sigue siendo la misma. Al igual que en el esquema anterior, el condensador tiene que estar conectado a la red de transmisión para evitar la ayuda de la potencia reactiva en la red de transmisión.
Esquema de velocidad variable y frecuencia fija
En este esquema se utiliza un sistema de transmisión de corriente continua. El generador síncrono se conecta al sistema y la salida de los tres alternadores o del generador síncrono se transforma en corriente continua con la ayuda del rectificador. El diagrama de conexión de este esquema se demuestra dentro de lo que se indica a continuación.
La salida de CC del puente rectificador se conecta a la línea de transmisión de CC. Y en el extremo receptor de la línea de transmisión, la instalación se transforma en CA con la ayuda de un inversor. De nuevo, esta energía se transfiere a la red de transmisión.
Uno de estos esquemas también puede utilizarse en funciones autónomas como una avenida suave. Produce una potencia excesiva para cada velocidad de viento alta y baja. Este esquema es adecuado para cada generador de eje vertical y horizontal.
Frecuencia fija de velocidad variable con doble salida
En este esquema se utiliza el generador de inducción de anillo deslizante. Este esquema se utiliza para aumentar la capacidad de producción de un aerogenerador. La planta se genera a partir de cada estator y rotor de cada uno. La potencia de salida generada a la frecuencia de deslizamiento se transforma en potencia a la frecuencia de línea mediante un par de rectificadores y un inversor.
La potencia de salida del rotor depende del deslizamiento y de la velocidad. La velocidad de trabajo varía entre Ns y 2Ns y el deslizamiento está entre 0 y 1. El diagrama de cableado de este esquema se demuestra dentro de lo indicado a continuación.
Esquema de la frecuencia de velocidad variable
En este esquema, el generador síncrono se utiliza para generar energía de frecuencia variable. Para la excitación del generador síncrono se utiliza una entidad financiera de condensadores. La magnitud y la frecuencia del generador síncrono dependen de la velocidad de la turbina, la excitación de un condensador y la impedancia de la carga.
La salida de un generador se transforma en corriente continua mediante un rectificador. Para gestionar y controlar todo el sistema, se utiliza un controlador de sugerencias dentro del bucle de sugerencias. Uno de estos esquemas es útil dentro de la empresa de servicios públicos cuando la carga es insensible a la frecuencia, como una carga de calefacción. El diagrama de cableado de este esquema se demuestra dentro de lo determinado a continuación.
Turbinas utilizadas en la vegetación de la energía eólica
Los molinos de viento se utilizan dentro de la planta de energía eólica para transformar la vitalidad cinética del viento en vitalidad eléctrica. Se utiliza un generador totalmente diferente según las necesidades de la instalación. El registro inferior muestra los molinos utilizados en la planta de energía eólica
- Generador de inducción de jaula de ardilla
- Generador de inducción de doble devanado
- Generador síncrono de rotor bobinado
- Generador síncrono de imán eterno
Generador de inducción de jaula de ardilla
El desarrollo del generador de inducción de jaula de ardilla es sencillo y fuerte. El estator del generador se conecta a la red con la ayuda de un rectificador no controlado y un inversor PWM conmutado a presión. El esquema de conexión del generador síncrono de inducción es el que se demuestra en la parte inferior determinada.
El generador síncrono de inducción se conecta instantáneamente al aerogenerador con la ayuda de sustancias. El convertidor de aspecto del estator se utiliza para controlar el par electromagnético y suministra la potencia reactiva. Y el convertidor de aspecto de suministro se utiliza para gestionar el flujo de potencia real y reactiva a la red de transmisión.
El estator del generador de inducción se conecta a la red mediante convertidores electrónicos de potencia conectados. Los convertidores de planta se utilizan para transformar la CA en CC y de nuevo la CC en CA. Las dimensiones del convertidor dependen de la puntuación de la instalación de un aerogenerador.
El generador de inducción de jaula de ardilla no necesita escobillas. Por tanto, el sistema requiere mucho menos mantenimiento y el funcionamiento del generador es sencillo y económico. Se requiere un arranque cómodo dentro del sistema para despejar la operación con la red. Y el precio de todo el sistema puede ser muy excesivo.
Generador de inducción de doble devanado
En el tipo de generador, el hipervínculo de transmisión de corriente continua se utiliza con el aerogenerador. La determinación de este esquema es la que se demuestra dentro de la determinación siguiente.
La potencia de salida del generador de inducción se extrae de cada estator y rotor. El devanado del estator se conecta instantáneamente a la red. Y el devanado del rotor se conecta a la red a través de convertidores back-to-back. Los convertidores de aspecto del rotor se utilizan para controlar el par electromagnético y regular la potencia reactiva para mantener la excitación de la máquina.
La potencia principal se transmite desde el bobinado del estator. Una pequeña cantidad (20-30%) de potencia se transfiere a través del rotor. Por lo tanto, el precio del convertidor disminuye. Este esquema se utiliza para funciones de alta potencia. Este generador utiliza un generador de inducción de anillo deslizante que requiere un mantenimiento periódico.
Generador síncrono de rotor bobinado
En el tipo de generador, el rotor se alegra con un sistema de disciplina independiente. Este método lo proporciona una fuente de corriente continua independiente. El diagrama de conexión de esta técnica se demuestra dentro de lo determinado a continuación.
En este sistema, se utiliza un hiperenlace de transmisión de corriente continua para conmutar la instalación eólica al corazón de la carga. Para transformar la instalación en CA a CC y en CC a CA, se conectan a la red convertidores de potencia de forma consecutiva.
El problema de las instalaciones del sistema y de las trazas de carga se puede gestionar controlando la excitación de CC. El devanado del estator se conecta a la red a través de 4 cuadrantes del convertidor de potencia. Los convertidores del lado del estator se utilizan para gestionar el par electromagnético y el convertidor del lado de la alimentación se utiliza para gestionar la potencia real y reactiva.
Generador síncrono de imán eterno
En el tipo de esquema, se utiliza un generador síncrono eterno con la turbina eólica. El hiperenlace de CC se utiliza para conectar el aerogenerador con el corazón de carga. Por lo tanto, este esquema requería unidades de conversión. Dentro de la infradeterminación, el rectificador PWM se sitúa entre el generador y el hipervínculo de CC. Y el inversor PWM está conectado a la red.
En esta metodología se utiliza el imán permeable. Y esto puede aumentar el precio del sistema. La desmagnetización se produce en el interior del imán eterno y la cuestión de la facilidad no se puede gestionar en este sistema.
Como alternativa a un conjunto de convertidores PWM, también se utilizan convertidores no controlados dentro del sistema. Este esquema se demuestra dentro de lo determinado a continuación.
En este esquema, la tensión y la presencia son proporcionales al par electromagnético y a la velocidad del rotor. Aquí se utiliza un convertidor elevador y un inversor de tensión (VSI). El convertidor elevador controla el par electromagnético mediante el control de la tensión continua (cambiando la relación de conmutación). El VSI se utiliza para gestionar la tensión del hiperenlace de CC e introducir la cuestión de la potencia.
El inconveniente del rectificador de diodos es que la amplitud y la distorsión aumentan dentro de la forma de onda actual. Y requiere una institución financiera de condensadores pesada y la vida útil de la institución financiera de condensadores es breve.
Para mejorar la eficiencia del aerogenerador, se utilizan convertidores back-to-back con el generador síncrono de imanes eternos. El diagrama de conexión de esta técnica se demuestra dentro de lo determinado a continuación.
En esta metodología, la potencia reactiva y real se puede gestionar con la ayuda del enfoque de modulación PWM. Utilizar este método es costoso y requiere un complicado sistema de gestión.
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Beneficios y desventajas de la planta de energía eólica
Beneficios
A continuación se enumeran algunas de las grandes ventajas de un aerogenerador.
- El viento es una fuente inagotable de vitalidad eléctrica.
- Es un suministro rentable porque el valor de funcionamiento de la central eólica puede ser mucho menor que el de una central térmica.
- Es respetuoso con el medio ambiente y no requiere ningún combustible de carbono. Esta planta ayuda a reducir las emisiones de carbono.
- La casa requerida para la turbina eólica es mucho menor en comparación con otras energías vegetales. En muchas de las circunstancias, los aerogeneradores se colocan en la orilla del mar y en algunas circunstancias también se colocan dentro del mar para salvar muchas casas.
- Una planta de energía eólica suele ser una planta conectada a la red o puede utilizarse instantáneamente dentro del espacio lejano para el que la red no sea viable.
Desventajas
Las desventajas de un aerogenerador se enumeran a continuación.
- La principal desventaja de un aerogenerador es su inconsistencia. La instalación desarrollada por un aerogenerador depende de la velocidad del viento. Y la velocidad del viento varía con el tiempo. En función de esto, la producción de la instalación fluctúa. Por lo tanto, es muy difícil conectar el aerogenerador con un sistema de red. Sin embargo, con la ayuda de un convertidor de influencia electrónica, es posible conectar el aerogenerador a una red. Sin embargo, aumentará la complejidad y el valor del sistema.
- El valor del capital que hay que poner en un aerogenerador puede ser muy excesivo para construir un desarrollo y una base.
- Los generadores eólicos perjudican a las aves.
- La colección de aerogeneradores en el sitio web es dura. Debe colocarse en un lugar en el que el viento se pueda obtener continuamente.
- Es muy difícil mover el pesado equipo de los generadores eólicos en el sitio web.
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