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Generadores eólicos en Rusia: cómo elegir, instalar y evitar decepciones
La capacidad de recibir electricidad gratuita por el viento atrae a muchos propietarios de casas individuales, pero una parte de ellos falla, están decepcionados con este método y escriben críticas negativas en varios foros. Pero puede evitar errores al crear tales instalaciones y aprovecharlas al máximo.
El generador eólico con su circuito eléctrico y principios de diseño se parece a cualquier otro generador electrico. La principal diferencia radica en el método de hacer girar su rotor debido a la energía cinética de los flujos de aire capturados por las palas aerodinámicas.
Condiciones locales estimadas
La velocidad y la potencia del viento deben rotar de manera confiable el impulsor del motor, cuya energía es consumida por el generador. Si esto no se hace, se quedará sin electricidad.
Una estimación aproximada de la probabilidad de un viento activo será ayudada por el cronograma de distribución anual promedio del viento. Solo tenga en cuenta que está diseñado para una altura de 50 metros desde la superficie de la tierra. Para condiciones reales es necesario introducir correcciones.
La tabla de distribución anual promedio de vientos para el territorio de Rusia, definida para alturas de 50 metros (para aumentar, haga clic en la imagen):
Se puede aclarar información más específica para cada área con el personal de la estación meteorológica regional, y tener en cuenta la altura de instalación prevista. No es necesario pedirles la dirección del viento: el generador eólico gira automáticamente.
Efecto del terreno y la temporada.
Dependiendo de la temporada, el viento sopla de diferentes maneras. En algunas áreas puede haber una larga pausa.
Además, la presión del viento se reduce drásticamente:
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bosque y árboles cercanos;
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casas y edificios vecinos;
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la ubicación de la estructura en una posición baja o elevada
Para la instalación de instalaciones eléctricas de viento, las cimas de las colinas que están abiertas desde todas las direcciones son las más adecuadas. Es aconsejable elevar la turbina eólica a la altura máxima permitida. Es mejor usar una base sólida separada y una torre con extensiones unidas de forma segura que aumenten la estabilidad: con la poderosa presión del viento pueden producirse enormes fuerzas de vuelco.
Los propietarios individuales montan instalaciones de energía eólica en el techo o la pared de la casa. Esta no es la mejor opción. Es aplicable para motores de baja potencia: la estructura del edificio se sacudirá constantemente al cambiar las cargas dinámicas, y el ruido de un rotor giratorio se transmitirá a través de los elementos del edificio a las instalaciones residenciales.
Ejemplo: en un techo plano del edificio de una tienda por departamentos vecina, un edificio de dos pisos hecho de losas de hormigón armado durante dos años, funcionó una torre con una antena del operador móvil MTS. Después de que aparecieron grietas entre los paneles y el techo comenzó a gotear, se retiró la antena y se revisó el edificio.
Elegir un diseño de rueda de viento
En toda la historia de la humanidad, se ha probado una gran cantidad de dispositivos alimentados por energía eólica. La máxima eficiencia (alta eficiencia) es inherente a las estructuras que forman una fuerza de elevación como las palas curvas de las hélices de motores de aviones (recuerde la famosa expresión "De la hélice") o los motores de barcos / barcos ubicados en ángulos agudos a los flujos de aire / líquido que se aproximan.
Para elegir un modelo de rueda de viento, es necesario no solo conocer la velocidad del viento (V), sino también determinar el diseño de las aspas del ventilador. Su indicador principal es el área de la superficie barrida (S), que se ve afectada por el flujo del viento.
Para estimar la potencia (N) que el ventilador puede eliminar, se usa la fórmula: N = (SρV3)/2.
El valor ρ es la densidad de las masas de aire.
Algunos vendedores afirman la eficiencia de las plantas de energía eólica individuales a velocidades del aire de hasta 3 m / so el tamaño de las aspas que describen un círculo con un radio de ≤1.3 metros durante la operación. Sustituya las características de sus dispositivos en la fórmula anterior: verifica la fiabilidad de dichas declaraciones publicitarias de acuerdo con las leyes elementales de la física.
El viento con una velocidad de ≤3m⁄seg no puede transmitir energía de manera confiable a un generador eólico convencional. Pero para tales condiciones, puede usar las cuchillas de mayor área, que se crea al aumentar sus dimensiones, especialmente la longitud de 2 metros. Sin embargo, tales estructuras, debido al tramo de cuatro metros, son más adecuadas para plantas industriales.
Si volvemos al calendario de distribución de vientos y tenemos en cuenta su efecto específico sobre la rueda del viento (no a una altura de 50 metros), entonces si la naturaleza de los vientos coincide con la zona naranja (de 5 m / s) o más, la Universidad Estatal de Voronezh justificará los costos de su producción e instalación.
A altas velocidades del viento, la potencia generada aumenta bruscamente. En tales casos, se configura cualquier generador eólico. En otras situaciones, es posible que no cumpla con sus expectativas.
Introducción a las especificaciones del fabricante.
La prueba y verificación de la potencia del generador eólico se realiza en la fábrica: un túnel de viento con un flujo de aire ajustable desde los ventiladores estacionarios. Esto verifica las características aerodinámicas de los aviones y todas las carrocerías. Pero este método no refleja las condiciones reales de funcionamiento de una instalación eólica.
En un túnel de viento, el viento sopla en una dirección con un esfuerzo constante, pero en realidad siempre cambia algo tanto en velocidad como en dirección. Observe el comportamiento de una veleta regular. Y el generador eólico de él es muy diferente de los efectos de la aceleración y el frenado.
Para comprender esto, es suficiente tratar de desenrollar con la mano un rodamiento simple (paletas de paletas) y luego el rotor de un generador (o motor) eléctrico relleno de devanados rodeados de campos electromagnéticos. La oposición creada deberá ser superada incluso en inactivo. Al conectar la carga (por el bien de esto, todo está hecho), se requiere aplicar más potencia.
Cambio en la presión del viento
Pequeñas ráfagas de viento (más fuerte / más débil) tienen poco efecto sobre la velocidad del rotor y los golpes del viento, significativamente. Para contrarrestarlos, se utilizan diversos esquemas de amortiguación, incluidos el frenado y el plegado de elementos estructurales.
Un ejemplo son los generadores eólicos con una posición de quilla alta (extremo posterior). Durante un impacto de tormenta, toda la estructura se inclina abruptamente hacia un peso bastante grande.
Después de reducir la presión, vuelve a su lugar. En una ráfaga de viento, las torres de la torre duplican la energía de la tormenta. Y si dicho generador eólico está fijado en el edificio, entonces percibe tales choques. Como?
El sistema de frenado electromagnético funciona mejor y más suave, lo que cierra los devanados a velocidades críticas. Pero es mucho más complicado y costoso.
Cambio de dirección del viento
El viento puede crear ráfagas de diferentes lados en un plano horizontal. Muchos diseños de generadores eólicos son muy sensibles a tales cargas debido a la gran área de la superficie barrida de las palas de trabajo.
Los generadores de viento comienzan a repetir el movimiento de la carga del viento, pero, al tener una masa significativa, el eje de la dirección del viento pasa por inercia y se dirige a ángulos de desviación mucho más grandes.
Con ráfagas de viento significativas, puede alcanzar una dirección perpendicular o deslizarse a través de él y detenerse en el estado opuesto al viento. La rueda de viento se detendrá, volverá a su posición original y saldrá al modo operativo. En estas situaciones, el sistema de amortiguación de vibraciones (si existe) no funciona bien.
La veleta tampoco se instala inmediatamente en la dirección, pero su masa es mucho menor y no se aplican los esfuerzos dedicados a los procesos electromagnéticos.
Protección contra rayos
Por alguna razón, lo olvidan o lo recuerdan al final. Pero en vano. La ubicación de estructuras metálicas a gran altitud, e incluso generar electricidad durante una tormenta eléctrica, crea los requisitos previos para atraer potenciales de rayos.
Es más sencillo pensar en el diseño de la protección contra rayos y crearlo junto con la instalación de un generador eólico que luego realizar las modificaciones.
Circuitos de viento típicos de la estación de origen
Es necesario determinar el diseño final del generador eólico teniendo en cuenta las tareas de consumo de energía eléctrica. El diagrama de conexión de carga debería ayudar.
Un diagrama simplificado de una planta de energía doméstica con una batería solar y un generador eólico (haga clic en la imagen para ampliarla):
Es necesario comenzar a seleccionar un generador eólico de acuerdo con la potencia generada según los principios descritos en el artículo "Plantas de energía solar para el hogar". Lea este artículo y comprenderá que las estaciones eólica y solar funcionan con los mismos algoritmos.
Tenga en cuenta que dichas estaciones pueden encajar perfectamente en el esquema general y complementarse entre sí, trabajar en conjunto en el mismo equipo de potencia: inversor, el controlador y baterías Puede trabajar desde cualquier fuente: paneles solares, eólicos.
Bajo ciertas condiciones, es económicamente factible. Aunque puede abandonar la batería solar y trabajar solo desde un generador eólico. La elección es tuya.
Algunas fuentes recomiendan el uso de un generador eólico sin controlador y baterías para alimentar los elementos de calefacción que calientan el agua de calderas o bombillas incandescentes. Hay un grano maduro en esta idea: el esquema se simplifica enormemente. Pero los filamentos de nicromo en estado frío tienen una baja resistencia activa, que simplemente deriva los terminales de salida del generador. Este punto debe tenerse en cuenta en cada inicio de dicho circuito: encienda el dispositivo de precalentamiento.
Posibles problemas
Al operar un generador eólico, puede experimentar:
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violación de la fuerza de la fijación de la base o estrías mecánicas. Deben ser inspeccionados periódicamente;
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La formación de hielo en el cuerpo y las cuchillas en climas fríos da lugar a la aparición de un peso adicional, lo que crea mayores cargas y reduce la eficiencia del sistema;
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deterioro de la estabilidad debido a la violación de la velocidad de rotación (cambio de velocidad del viento), que es lo más típico en generadores asíncronos;
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incendio en el circuito eléctrico con daños de aislamiento.
Los mejores fabricantes mundiales de generadores eólicos.
El equipo de estas empresas ha demostrado su fiabilidad, por lo que tiene un alto costo. Sin embargo, en la etapa inicial del desarrollo de la energía eólica, puede intentar hacer dicho diseño con sus propias manos. Las habilidades obtenidas de su implementación ayudarán a evaluar el potencial de cargas de viento en su área sin grandes costos financieros.
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