Qué es el Aerogenerador de Eje Vertical : Funcionamiento y sus aplicaciones

Día a día, los niveles de contaminación y el nivel del mar han ido aumentando. Por ello, las fuentes de energía renovable en todo el mundo han ido aumentando para reducir los costes energéticos y proteger el mundo. Para superar esto, se diseñan turbinas eólicas para generar energía eléctrica. Un aerogenerador es un dispositivo eléctrico que convierte la energía del viento en electricidad. Estas turbinas están disponibles en diferentes tipos, tamaños y formas. Así, los tipos de turbinas eólicas son la turbina eólica de eje horizontal y la turbina eólica de eje vertical. Este artículo trata de una visión general de uno de los tipos de aerogeneradores, a saber aerogenerador de eje vertical o VAWT.

¿Qué es un aerogenerador de eje vertical o VAWT?

El aerogenerador de eje vertical es un tipo de turbina eólica que se utiliza con mayor frecuencia en el ámbito residencial para proporcionar una fuente de energía renovable al hogar. Esta turbina incluye el eje del rotor y dos o tres palas en las que el eje del rotor se mueve verticalmente. Así, el movimiento de esta turbina está relacionado con el giro de las monedas en el borde. En esta turbina, el generador está situado en la parte inferior de la torre, mientras que las palas están cubiertas alrededor del eje.

El principio de funcionamiento del aerogenerador de eje vertical es que, los rotores de la turbina giran alrededor de un eje vertical utilizando palas orientadas verticalmente. Así generan electricidad utilizando la energía del viento. El viento acciona el rotor que está conectado al generador, de modo que éste convierte la energía mecánica en eléctrica Componentes del aerogenerador de eje vertical son la pala, el eje, el rodamiento, el bastidor y el soporte de la pala.

Diagrama de bloques del aerogenerador de eje vertical

A continuación se muestra el diagrama de bloques de un aerogenerador de eje vertical. La energía de salida generada por éste puede ser utilizada por cualquier tipo de carga. En este caso, el sistema de iluminación automática se utiliza como carga. Este diagrama de bloques incluye un aerogenerador de eje vertical (VAWT), una caja de cambios, un generador, una batería, un circuito LDR y un LED.

Aerogenerador de eje vertical

El tipo de Aerogenerador de Eje Vertical utilizado en este sistema es el VAWT de savories.

Caja de engranajes

Una caja de engranajes en un aerogenerador se utiliza principalmente para aumentar la velocidad de rotación de un eje de baja velocidad a un eje de alta velocidad que se conecta a través de un generador eléctrico. Los engranajes de la caja de engranajes de un aerogenerador están sometidos a fuertes cargas cíclicas debido a las cargas de viento desiguales que son estocásticas en el entorno.

Generador

El generador de la turbina eólica convierte la energía mecánica en eléctrica. Estos generadores son un poco extraños en comparación con los generadores utilizados en las redes eléctricas.

Batería recargable

La energía eléctrica de salida generada por el generador se almacenará en la batería recargable del aerogenerador.

Circuito LDR

El circuito LDR se utiliza para encender y apagar la luz.

Funcionamiento del aerogenerador de eje vertical

Esta turbina funciona cuando el viento hace girar la turbina. En este caso, se utiliza la sabia VAWT en este sistema de iluminación. Una vez que esta turbina gira, el generador la recibe como entrada mecánica y genera la salida como energía eléctrica.

Esta turbina está dispuesta en los separadores de las carreteras de la autopista. La forma de las alas de la turbina está curvada para obtener el viento para la revolución de la carretera de dos vías donde la velocidad del vehículo hará girar esta turbina. En este caso, la velocidad del viento se utiliza de diferentes maneras en función de nuestras necesidades.

Una turbina eólica de eje vertical está conectada a la caja de cambios que incluye engranajes. Esta caja de engranajes está conectada directamente al eje del generador eléctrico. Esta turbina girará cuando sople el viento y la caja de engranajes de este sistema aumentará las rotaciones de la turbina internamente y enviará estas rotaciones al generador como una entrada mecánica. Así, el generador generará la salida como energía eléctrica utilizando esta entrada para que esta salida se almacene en la batería recargable.

De este modo, la electricidad se genera y se almacena en la batería utilizando la velocidad del vehículo con la ayuda de una turbina. La energía almacenada se utiliza para el sistema de iluminación automático. El circuito LDR utiliza una resistencia, una LDR (resistencia dependiente de la luz), un transistor, una batería y un LED (diodo emisor de luz).

El terminal del colector del transistor se conecta al terminal negativo del LED, mientras que el emisor se conecta al GND. Aquí, los terminales de la resistencia se conectan directamente a la fuente de tensión, mientras que el negativo se conecta al LDR.

Cuando el circuito de la LDR se conecta directamente a la batería, la LDR empieza a detectar la luz. Así, cuando la intensidad de la luz disminuya, el LED se activará automáticamente. Por lo tanto, este circuito LDR es aplicable en sistemas de luz automática ON o OFF. Cuando la intensidad de la luz del Sol disminuya al anochecer, la LDR detectará la luz y alimentará el LED.

Tipos de aerogeneradores de eje vertical

Los aerogeneradores de eje vertical están disponibles en dos tipos: aerogenerador Savonius y aerogenerador Darrieus.

Aerogenerador Savonius

El aerogenerador Savonius incluye las palas que están dispuestas alrededor del eje vertical en forma de hélice. Una de las características más significativas de esta turbina es la zona sólida de recepción del viento. Estas turbinas se basan principalmente en el mecanismo de resistencia al flujo para hacer que los rotores estén activos, lo que significa que la fuerza dinámica del viento contra las palas de la turbina empuja al rotor a girar.

Simultáneamente, el reverso de las palas encuentra una fuerza de resistencia aerodinámica. Esto es como cuando al correr o montar en bicicleta, experimentamos la corriente de aire que viene en sentido contrario a nosotros. Por ello, estas turbinas pueden girar simplemente a la velocidad del viento. Consulta este enlace para saber más sobre el aerogenerador Savonius.

Aerogenerador Darrieus

El nombre del aerogenerador Darrieus procede del inventor francés Georges Darrieus. También se le llama batidor de huevos. Estos aerogeneradores incluyen alas curvas y largas en las que cada extremo de estas alas está conectado a la parte superior y a la base del eje del rotor.

Estos tipos de turbinas eólicas utilizan la fuerza aerodinámica de la sustentación para girar. Al fluir alrededor de la construcción, el viento creará succión en la cara frontal del aerogenerador para impulsar las alas a girar. Al igual que las turbinas Savonius, estas turbinas no experimentan tanta resistencia debido a la forma de las alas. Una vez que comienza la revolución, estas turbinas irán más rápido para girar más rápido que la velocidad del viento. Consulta este enlace para saber más sobre la turbina eólica Darrieus.

Ventajas

El ventajas de un aerogenerador de eje verticale incluyen las siguientes.

• Seguridad para la mano de obra.
• Escalabilidad.
• Pueden generar electricidad en cualquier dirección del viento.
• No requiere una torre de soporte fuerte porque la caja de engranajes, el generador y otros componentes están dispuestos en el suelo.
• En comparación con las turbinas de eje horizontal, su diseño es más barato.
• La instalación es fácil en comparación con otros tipos.
• Son portátiles, por lo que podemos trasladarlas fácilmente de un lugar a otro.
• Están diseñados con menos cuchillas de velocidad para reducir el riesgo para las aves y las personas.
• Funcionan en todas las condiciones meteorológicas, como vientos variables y condiciones de montaña.
• Se pueden utilizar donde no se permiten las estructuras más altas.
• Su funcionamiento es sencillo, por lo que no molestan a los habitantes de las zonas residenciales.
• Estas turbinas pueden disponerse cerca de la tierra para reducir el mantenimiento y el coste de construcción.
• Para hacer funcionar estas turbinas, no necesitamos ningún mecanismo.
• Puedes utilizar el aerogenerador en lugares donde no están permitidas las estructuras altas.
• Son económicos, silenciosos, eficientes e ideales para fuentes de energía residenciales, especialmente en zonas urbanas.

Desventajas

El desventajas de un aerogenerador de eje vertical incluyen las siguientes.

• En comparación con la HAWT, el nivel de eficiencia disminuirá debido a la resistencia que se produce en las palas cuando giran.
• Son muy difíciles de colocar en las torres porque están conectadas a bases como edificios o al suelo.
• La eficacia de la rotación es baja.
• La velocidad del viento accesible es menor.
• Desgaste de los componentes.
• Baja eficiencia.
• Mecanismo de autoarranque.
• Algunos animales o pájaros pueden interrumpir su rotación porque está dispuesto en una zona abierta.
• Tienen una alta vibración debido a que el flujo de aire cerca del suelo hace que el flujo turbulento
• Producen contaminación acústica

Aplicaciones

El aplicaciones de un aerogenerador de eje vertical incluyen las siguientes.

• Utilizados en proyectos eólicos pequeños
• Utilizado en aplicaciones residenciales
• Estas turbinas se utilizan para generar energía incluso en condiciones meteorológicas no estables como el viento racheado y las turbulencias.

Por tanto, se trata de una visión general de un aerogenerador de eje vertical o VAWT. En este tipo de aerogenerador, el eje del rotor principal está dispuesto verticalmente para que capte el viento de cualquier dirección. Estas turbinas funcionan sin necesidad de controles de guiñada, aparte de la dirección del viento. Estas turbinas son diseños innovadores y tienen buenas características, como un funcionamiento silencioso. Son unidades más pequeñas, por lo que podemos ubicarlas fácilmente en zonas comerciales y residenciales. Aquí tienes una pregunta, ¿qué es un aerogenerador de eje horizontal?