Tipos de aerogeneradores

Se ha explicado en mi artículo anterior que diferentes tipos de turbinas eólicas utilizan la energía cinética del viento para generar energía. De hecho, la energía eólica es conocida como la forma más limpia de generar energía mecánica y/o eléctrica. La energía obtenida se puede clasificar en función de cómo se aprovecha la energía eólica; eólica terrestre y eólica marina. ¡Lea el artículo a continuación para obtener más información sobre esto!

Hoy conocerás los diferentes tipos de aerogeneradores y sus ventajas y desventajas en sus diversas aplicaciones.

Tipos de aerogeneradores

A continuación se muestran los distintos tipos de turbinas eólicas utilizadas para la generación de energía.

Aerogeneradores de eje horizontal (HAWT)

Los tipos de turbinas eólicas de eje horizontal son las turbinas más utilizadas en la actualidad, aunque se presentan algunas limitaciones. Las palas estilo hélice están diseñadas para girar alrededor de un eje horizontal. Sus componentes incluyen palas de rotor que están conectadas a un eje que además está conectado a un generador que produce energía eléctrica. Estas palas parecen una hélice de avión montada en la parte superior de una torre.

En estos tipos de turbinas eólicas, se monta un sensor de viento en un mecanismo de guiñada (llamado góndola) para que la turbina pueda alinearse correctamente con la dirección del viento. Por lo tanto, se fuerza una distribución más efectiva de la energía eólica en los rotores.

La estructura de las turbinas eólicas de eje horizontal debe ser lo suficientemente fuerte para soportar el peso de los componentes del dispositivo. Algunos de estos componentes incluyen palas de rotor, caja de cambios, generador, etc. Además, la base debe ser capaz de soportar el fuerte viento que sopla. Aunque, la góndola contiene un elemento de frenado que ayuda a detener inmediatamente las palas cuando se produce viento fuerte o descontrolado.

Entre todos los tipos de turbinas, la turbina eólica de eje horizontal tiene mayor eficiencia y mayor generación de energía. Esta turbina a menudo está disponible en dos tipos, a saber; aerogeneradores a favor y en contra del viento.

Aerogeneradores contra el viento:

En un aerogenerador Up-wind HAWTs, el viento llega a los rotores antes que a la torre, es decir, se enfrenta al viento. Esta es la razón por la cual los rotores no sufren la sombra del viento detrás de la torre, lo que resulta en una operación más eficiente. Además, el sistema es menos susceptible al desgaste. Sin embargo, el mecanismo de guiñada aumenta el peso de la estructura.

En la mayoría de los diseños, los rotores contra el viento no son flexibles para que no se doblen o choquen con la torre. Esto ocurre a menudo cuando la velocidad del viento es alta. Para evitar esto aún más, el rotor se coloca a cierta distancia de la torre. Debido a esto, las dificultades de fabricación de este tipo de aerogeneradores son elevadas. La inflexibilidad de las palas del rotor equivale a requerir material más pesado para la construcción de las palas.

Aerogeneradores a favor del viento:

Estos tipos de turbinas eólicas de eje horizontal son menos comunes, pero su diseño se parece bastante al tipo de explicación anterior. La única diferencia es la ubicación del rotor, que está aguas abajo de la torre. En los tipos a favor del viento, el viento golpea la torre antes de llegar a las palas. El diseño permite una mayor flexibilidad en las palas del rotor, lo que hace que se utilicen materiales más ligeros. Los beneficios del viento a favor incluyen un peso estructural más ligero y una mejor dinámica estructural de la torre al llevar parte de la carga de la torre a las palas durante su funcionamiento.

Los tipos de aerogeneradores de eje horizontal a favor del viento no necesitan ningún mecanismo de guiñada. Esto se debe a que el rotor y la carcasa están diseñados de manera que la carcasa siga la dirección del viento. Debido a que el rotor está ubicado aguas abajo de la torre, sufre la sombra del viento, lo que fluctúa la cantidad de energía generada. La sombra del viento también puede causar fatiga a las contrapartes del sistema.

Ventajas y desventajas de los aerogeneradores de eje horizontal HAWTs

Ventajas:

A continuación se muestran los beneficios de las turbinas eólicas de eje horizontal.

• Debido a la base alta de la torre, se puede acceder a vientos más fuertes.
• Debido a que las aspas se mueven perpendicularmente al viento, la energía se recibe durante toda la rotación. Esto da como resultado una mayor eficiencia.

Desventajas:

A pesar de las buenas ventajas de los aerogeneradores de eje horizontal, aún existen algunas limitaciones. A continuación se presentan las desventajas de los HAWT.

• Se requieren componentes pesados ​​como palas, caja de cambios, generador, debido a la enorme construcción de la torre.
• Sus componentes se están elevando a su posición.
• La altura de estos tipos de aerogeneradores los hace visibles de forma molesta en grandes áreas. Esto altera la apariencia del paisaje y puede crear oposición local en algunos casos.
• La variante a favor del viento sufre fatiga y fallas estructurales causadas por la turbulencia cuando una pala atraviesa la sombra del viento de la torre. Esta es la razón por la que la mayoría de los HAWT utilizan un diseño contra el viento, ya que el rotor enfrenta el viento frente a la torre.
• Se requiere un mecanismo de control de guiñada adicional para girar las palas hacia el viento.
• Es necesario frenar para evitar que la turbina gire con vientos fuertes. Esto evitará que el sistema destruya los vientos fuertes.
• Los esfuerzos cíclicos y las vibraciones se producen cuando la turbina intenta girar para enfrentar el viento.

Aerogeneradores de eje vertical (VAWT)

En los tipos de aerogeneradores de eje vertical, los rotores giran un eje que se instala verticalmente. Este diseño permite una menor sensibilidad con respecto a la dirección del viento, lo que lo hace perfecto en fincas donde la dirección cambia con frecuencia. En otras palabras, independientemente de la dirección en que sople el viento, las aspas seguirán moviéndose y rotando el eje para producir energía.

los tipos de aerogeneradores de eje vertical tienen su generador cerca del suelo. Por lo tanto, se alivia el peso extra en el rotor y hace que el diseño sea menos complejo. Esto también facilita el mantenimiento en comparación con los aerogeneradores de eje horizontal. Aunque, las turbinas eólicas de eje vertical tienen menos eficiencias que los HAWT debido a la cantidad significativa de arrastre de aire en los rotores. Menos potencia de salida es otro factor porque la velocidad del viento y su flujo a una distancia del suelo son más altos y más suaves que el nivel del suelo.

Turbina basada en arrastre o Savonius – generalmente tienen rotores con paletas sólidas que giran alrededor de un eje vertical.

Turbina basada en ascensor o Darrieus – tienen un estilo aerodinámico alto y vertical, aunque algunos parecen tener forma de batidor de huevos. Una aguja de viento es un tipo de turbina basada en sustentación, aunque todavía se está sometiendo a pruebas independientes.

Ventajas y desventajas de los aerogeneradores de eje vertical (VAWT)

Ventajas:

A continuación se muestran las ventajas de los aerogeneradores de eje vertical.

• La energía se produce en cualquier dirección del viento.
• No se requiere una torre de soporte fuerte ya que la mayoría de sus componentes se colocan en el suelo.
• Bajo coste de producción en comparación con los aerogeneradores de eje horizontal.
• El accionamiento de guiñada y el mecanismo de cabeceo se eliminan ya que no es necesario que la turbina vaya en la dirección del viento.
• Fácil instalación
• Bajos costes de mantenimiento
• Fácil de transportar de un lugar a otro.
• Adecuado para áreas con condiciones climáticas extremas.
• Se instalan en zonas urbanas.
• Bajo riesgo para los seres humanos y las aves porque las cuchillas se mueven a velocidades relativamente bajas.

Desventajas:

• La eficiencia es baja porque solo funciona una hoja a la vez.
• Se requiere el empuje inicial para que las aspas puedan comenzar a girar.
• Las turbinas eólicas de eje vertical son muy menos eficientes debido a la resistencia adicional que se crea cuando giran las palas.
• La vibración es relativamente alta porque el flujo de aire cerca del suelo crea un flujo turbulento.
• Esta vibración aumenta el desgaste de los cojinetes, lo que puede resultar en un aumento del costo de mantenimiento.
• Los VAWT crean contaminación acústica.

Conclusión

Los diferentes tipos de aerogeneradores son adecuados por una razón o más. Los tipos de eje horizontal se usan comúnmente debido a su efectividad y un aerogenerador de eje vertical se puede usar en cualquier área geográfica debido a su portabilidad. Eso es todo por este artículo, tipos de aerogeneradores y sus ventajas y desventajas.

Espero que haya aprendido mucho de esta publicación, si es así, por favor compártala con otros estudiantes. Gracias por leer. ¡Hasta la próxima!