Energía eolica
DISPOSITIVO CONCENTRADOR PARA TURBINAS EOLICAS
Hoy os vamos a hablar sobre la energía eólica, y más concretamente sobre un nuevo dispositivo concentrador para turbinas eólicas, que ha desarrollado la Universidad de Coruña.
Este dispositivo concentrador para turbinas eólicas, tiene como principal objetivo la transformación de energía eólica en energía mecánica de rotación mediante la circulación de aire húmedo a través de un sistema formado por tobera rotor-difusor. Este sistema aprovecha el calor latente de cambio de estado del fluido y produce, por lo tanto, el mayor desequilibrio energético que se puede alcanzar entre las condiciones de entrada y salida del sistema.
El principio de funcionamiento de los generadores eólicos obedece a la Ley de Betz. Dicha ley establece que la potencia eólica máxima extraíble a una masa de aire en movimiento se produce cuando la velocidad de salida del elemento transformador es 1/3 la velocidad de entrada.
Los generadores eólicos de mayor implantación en el mercado son de eje horizontal y están constituidos por un número finito de palas que, por frenado, aprovechan sólo una parte de la energía cinética que contienen las masas de aire en movimiento.
Tratándose de convertidores energéticos que utilizan como fuente de energía el aire atmosférico en movimiento, debe analizarse el contenido en agua tanto en lo que se refiere a humedad específica como a humedad relativa.
La energía que captura un convertidor eólico depende fundamentalmente de:
- área barrida por las palas en el movimiento de rotación
- velocidad incidente del fluido sobre el captador
- densidad del fluido
Las máquinas implantadas en el mercado incrementan, a medida que se mejoran las propiedades mecánicas de los materiales, la superficie de captación. Esto trae consigo un aumento considerable en el volumen del transformador, implicando mayor complejidad constructiva e inestabilidad de funcionamiento.
No se actúa sobre el flujo incidente, siendo por lo tanto la velocidad del aire un parámetro que queda supeditado exclusivamente a las condiciones ambientales. De igual forma, la densidad del fluido viene impuesta por las condiciones ambientales locales sin que se realice una actuación sobre la misma.
Actualmente, no se tiene constancia de transformación de energía eólica mediante un sistema que actúe sobre los parámetros termodinámicos de entrada y salida del elemento transformador persiguiendo una optimización máxima que se aproxime al coeficiente de potencia óptimo establecido por la Ley de Betz.
La Universidad de Coruña propone un concentrador-generador eólico que transforme la energía cinética, de las masas de aire húmedo en movimiento existentes en la atmósfera, en energía mecánica de rotación por medio de rotores de palas.
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AEROGENERADORES GRIDSTREAMER 2MW DE VESTAS
La compañía líder a nivel mundial en la fabricación de aerogeneradores, Vestas, ha lanzado un nuevo modelo de aerogenerador GridStreamer™ de 2 MW al mercado del sector eólico. Se trata de un aerogenerador mejorado, capaz de producir más eficientemente de acuerdo a los códigos de red y manteniendo un coste de la energía muy competitivo.
Los aerogeneradores GridStreamer™ de 2MW presentan una serie de mejoras gracias a que la empresa a puesto énfasis en el tren de transmisión, la optimización del sistema de control de cargas y un convertidor de frecuencia total. Este aerogenerador puede alcanzar una potencia nominal de 2 MW con un diámetro de rotor de 90 metros en zonas de altas y medias velocidades de viento y con un diámetro de 100 metros para zonas bajas.
Según el presidente de Vestas Mediterranean, Juan Araluce, “Con los aerogeneradores GridStreamer™ de 2 MW, los clientes de Vestas se podrán beneficiar de una flota de aerogeneradores modulares eficientes que ofrecen un rendimiento óptimo en todas las clases de viento y condiciones del emplazamiento. Su track record, la optimización de su rendimiento, la calidad de fabricación y los contratos de mantenimiento basados en la producción aseguran la máxima fiabilidad y seguridad de negocio para la plataforma de 2 MW”
FUENTE | VESTAS
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NUEVO SISTEMA HIBRIDO DE GENERACION ELECTRICA DE ACCIONA WINDPOWER
Acciona Windpower ha desarrollado un nuevo sistema híbrido de generación eléctrica, cuyo objetivo es un procedimiento y un sistema híbrido que optimizan la generación eléctrica a partir de la potencia mecánica transmitida por una turbina que gira a velocidad variable.
Este sistema y procedimiento es particularmente útil en el campo de la generación eólica, aunque también es aplicable a otros ámbitos en que se genera energía empleando una turbina movida por un fluido en movimiento, como la generación empleando corrientes marinas, mareas, olas, etc.
La energía eléctrica generada para su inyección en una red de potencia debe tener la misma frecuencia que la red. Este requisito es fácil de cumplir cuando la generación se realiza a velocidad constante y controlada. Sin embargo, cuando el eje que mueve el generador no gira a velocidad constante es necesario controlar de algún modo la frecuencia de la energía eléctrica generada.
Este sistema híbrido de generación eléctrica que presenta Acciona Windpower, a partir de la potencia mecánica transmitida por una turbina de velocidad variable, comprende:
- Un generador principal cuyo estator está conectado a la red eléctrica a través de unos medios de conexión/desconexión. Este generador principal, por lo tanto, sólo funciona a velocidades cercanas a la velocidad de sincronismo, que es la correspondiente a la frecuencia de la red.
- Un generador auxiliar cuyo estator está conectado a la red eléctrica al menos a través de un convertidor de potencia. El convertidor de potencia transforma la tensión de frecuencia variable generada por el generador auxiliar a la frecuencia de la red, y por lo tanto este generador puede funcionar a velocidad variable.
Así, en un principio se emplea el generador auxiliar para velocidades bajas de la turbina hasta que, a una determinada velocidad, se alcanza su potencia nominal, preferentemente entre el 20% y el 40% de la potencia nominal total de la turbina. En ese momento, el convertidor de potencia controla la velocidad de giro del generador auxiliar para hacer que ésta alcance la velocidad nominal del generador principal, que es la correspondiente a la frecuencia de la red. Cuando esto ocurre, se conecta el generador principal a la red.
El generador auxiliar permanece conectado, sin generar potencia en valor medio pero controlando el par, para amortiguar las oscilaciones torsionales en el tren mecánico, generando o consumiendo potencia activa según se requiera. Cuando el generador principal alcanza su potencia nominal, preferentemente entre el 60% y el 80% de la potencia nominal total del sistema, el generador auxiliar comienza también a generar simultáneamente.
Una de las ventajas fundamentales de este nuevo sistema híbrido de generación es que con un convertidor de una potencia sustancialmente menor que la potencia total de la turbina puede controlarse el par en el generador auxiliar para amortiguar las vibraciones torsionales en el tren mecánico, y que el generador principal tiene el rotor no bobinado, evitándose así los problemas asociados a este tipo de máquinas. Dicho control de par también es útil ante eventos de red como huecos de tensión. En los sistemas anteriores, o bien se carecía de control de par en el eje, o bien se empleaban convertidores dimensionados para el 100% de la potencia de la turbina, o bien se utilizaban generadores de rotor bobinado en los que por medio de escobillas se introducían las corrientes rotóricas adecuadas.
Otra función de este sistema de generación eléctrica, está dirigido a un procedimiento para generar energía eléctrica a partir de la potencia mecánica transmitida por una turbina de velocidad variable, empleando un generador principal cuyo estator está conectado a la red eléctrica a través de unos medios de conexión/desconexión; y un generador auxiliar, cuyo estator está conectado a la red eléctrica al menos a través de un convertidor de potencia.
FUENTE | OEPM
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CONTROL DE AEROGENERADORES PARA MEJORAR LA PRODUCCION DE ENERGIA
Uno de los retos fijados, por una de las compañías más punteras en energías renovables, GAMESA INNOVATION & TECHNOLOGY, S.L., es mejorar la eficiencia energética a la hora de producir energía eólica, mediante el control de aerogeneradores para mejorar la producción de energía.
Los aerogeneradores son dispositivos que convierten energía mecánica en energía eléctrica. Un aerogenerador típico incluye una góndola montada sobre una torre que alberga un tren de potencia para transmitir la rotación de un rotor a un generador eléctrico y otros componentes tal como los motores de orientación mediante los que se gira el aerogenerador, varios controladores y un freno.
En los métodos y sistemas de control conocidos, la energía producida por un aerogenerador se incrementa con la velocidad del viento hasta que se alcanza un nivel nominal pre-establecido y a partir de ahí se mantiene constante. Ello se hace regulando el ángulo de paso de las palas de manera que el ángulo de paso de las palas del rotor se cambia hacia un menor ángulo de ataque para reducir la energía capturada y hacia un mayor ángulo de ataque para incrementar la energía capturada.
Por tanto la velocidad del generador y, consecuentemente, la energía producida pueden mantenerse relativamente constantes con velocidades crecientes del viento.
La limitación de la velocidad rotacional de los aerogeneradores implica tanto una limitación de sus cargas, como una limitación de la energía del viento capturada con respecto a la energía del viento disponible. Por ello, la industria de aerogeneradores está demandando constantemente métodos mejorados de control para optimizar su eficiencia.
Lo que Gamesa persigue es proporcionar métodos de control de aerogeneradores adaptados para ...seguir leyendo este artículo sobre energía »
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CONVERTIDOR DE FRECUENCIA: DETENCION DE FALLOS EN AEROGENERADORES
Todos sabemos que la eficiencia energética es un pilar fundamental de ahorro de energía y en consecuencia un ahorro económico. La empresa de energías renovables, Gamesa, ha desarrollado un método de detección de fallos en un convertidor de frecuencia acoplado al generador de un aerogenerador y a una red eléctrica.
Os dejamos la explicación de esta nueva invención de Gamesa.
La parte generadora de una red de suministro eléctrico, está constituida por múltiples elementos, que en el caso de un funcionamiento incorrecto pueden causar pérdidas de energía, daño en otros componentes e incluso un fallo de comportamiento de todo el sistema.
Uno de estos elementos, es un condensador de acoplamiento en continua que se conecta en paralelo con el inversor generador y el inversor de red, siendo su tarea desacoplar las partes de alta frecuencia y los picos de tensión entre el generador y la red.
Un comportamiento de fallo de este dispositivo puede causar una pérdida de potencia o daños en otros componentes de la red.
Además, en el caso de que el aislamiento de tierra falle, el propio generador puede ser una fuente significante de pérdida de potencia. Ambas situaciones de fallo pueden significar una pérdida de la producción y un posible daño en otros componentes del convertidor lo que puede suponer grandes pérdidas.
Con la intención de evitar un comportamiento de fallo y detectar los elementos que pueden causarlo, se han desarrollado unos métodos para verificar el correcto funcionamiento de cada dispositivo y revelar errores potenciales. Para ello se realiza una detección de fallos en el condensador de acoplamiento DC y de fallos de aislamiento en el generador del aerogenrador.
En primer lugar, el condensador de acoplamiento DC se carga a tensión nominal (por ejemplo 1050 V), a través de la red inversora. Posteriormente, se deshabilita el inversor de red y se produce una descarga de la carga del condensador de acoplamiento DC, siendo el tiempo de descarga monitorizado.
En el caso de que el tiempo de descarga sea menor que el que se tenía al principio de uso, esto significa que el condensador está próximo al final de su ciclo de vida y por lo tanto es conveniente sustituirlo.
Para la detección de un fallo en el aislamiento del generador se carga el condensador de acoplamiento a tensión nominal y una vez el condensador de acoplamiento DC está cargado se deshabilita el inversor de red ...seguir leyendo este artículo sobre energía »
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CIMENTACION DE AEROGENERADORES EN EL AGUA
Para la producción de energía eléctrica mediante aprovechamiento del viento, esto es, energía eólica, es conocida la utilización de aerogeneradores situados en el agua, en donde se obtienen unos regímenes de viento mayores que en tierra, debido a la escasa rugosidad de la superficie del agua, además de disponer de grandes espacios libres para la colocación de los aerogeneradores.
Y en este sentido, Manuel Torres Martínez, ha desarrollado una base de cimentación para el montaje de aerogeneradores en lecho acuático y un método de fabricación de dicha cimentación.
Esta invención está relacionada con la instalación de aerogeneradores en lechos acuáticos, proponiendo para tal fin una base de cimentación realizada con unas características estructurales que facilitan la construcción en instalaciones portuarias, para el transporte hasta el lugar de instalación y el fondeo en dicho lugar mediante un vehículo acuático.
Una condición de los aerogeneradores de este tipo, es que deben ser anclados de forma conveniente en el fondo acuático, para asegurar la instalación de una manera estable, siendo conocida para ello la utilización de cimentaciones formadas por un gran bloque de hormigón, el cual se fondea y asienta en el lugar de instalación, para disponer después sobre él el aerogenerador correspondiente.
Dichas cimentaciones se construyen habitualmente en lugares portuarios o zonas costeras, desde donde se transportan mediante un vehículo acuático para el fondeo en el lugar de aplicación.
Dadas las dimensiones y el peso de esas cimentaciones, su fabricación resulta muy costosa y se requieren para la manipulación grúas de gran tonelaje, las cuales tienen que ser transportadas a su vez hasta el lugar de instalación, utilizándose para ello grandes buques, que generalmente son procedentes de la industria del gas o del petróleo, resultando de un costo muy elevado.
Por tanto, Manuel propone una base de cimentación para el montaje de aerogeneradores en lecho acuático, con una realización estructural, que facilita la formación constructiva de dicha cimentación en lugar portuario, y el transporte para el fondeo de instalación mediante un vehículo capaz de llevar a la cimentación y depositarla por sí mismo en el fondo acuático.
Esta cimentación, consta de una estructura cónica formada por un conjunto de columnas a modo de generatrices dispuestas entre un núcleo cúspide superior y una zapata anular inferior, constituyéndose el núcleo cúspide superior por un elemento cilíndrico con base superior para el amarre de la torre del aerogenerador a instalar. Y con una base inferior, sobre la cual se amarran las columnas de la estructura cónica mediante elementos roscados, mientras que la zapata inferior, que puede ser circular o poligonal, se constituye por un anillo de hormigón, en el cual quedan embebidos los extremos inferiores de las columnas de la estructura cónica.
En la zapata anular del conjunto estructural se incluyen, no obstante, unos tubos verticales de pilotaje, a través de los cuales es susceptible establecer un anclaje de sujeción mediante pilotes sobre el fondo acuático, cuando las condiciones lo requieren, por ejemplo cuando el lugar de asentamiento es de naturaleza blanda. Además, mediante las columnas de la estructura cónica la cimentación determina además una función de rompehielos.
Sobre el conjunto de las columnas componentes de la estructura cónica se disponen unos anillos periféricos de refuerzo, para evitar el pandeo.
Para el transporte hasta el lugar de instalación, la cimentación así construida se suspende, mediante un cabrestante, de una estructura en forma de “V” invertida dispuesta sobre un vehículo acuático, de forma que ...seguir leyendo este artículo sobre energía »
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REGULADOR ELECTRONICO PARA AEROGENERADORES
Hoy os dejamos una nueva invención de la empresa Windeco Renovables S.L.U, que trata de mejorar la eficiencia de la producción de energía mediante aerogeneradores, se trata de un regulador electrónico para aerogeneradores.
Un regulador electrónico para aerogeneradores se refiere, a un regulador electrónico para aerogeneradores que convierten la energía eólica del viento en energía eléctrica, siendo la finalidad esencial de este regulador, proporcionar un circuito que evite pérdidas y armónicos debido al amplio rango de tensiones de trabajo.
Un objetivo de este regulador de aerogeneradores, es facilitar dos nuevas entradas de energía que permiten que el circuito regulador tenga como fuente de energía, además de la salida del aerogenerador, la salida de un grupo electrógeno y la salida de un campo fotovoltáico de paneles solares, lo que supone un mayor atractivo comercial y la obtención de una mayor eficiencia en las instalaciones que lo incluyan.
Además, otro objetivo sistema electrónico para aerogeneradores consisten en proporcionar un circuito en el que se puedan efectuar cambios de parametrización de funcionamiento sin necesidad de contacto presencial en la correspondiente instalación, y en facilitar elementos que permitan una adaptación a las condiciones de trabajo del aerogenerador.
También, permite regular parámetros y adecuar tensiones y corrientes eléctricas de trabajo, proporcionadas por el aerogenerador, para optimizar la energía que se lleva a un equipo receptor tal como baterías, inversor de vertido a red u otro, estructurándose en un circuito electrónico cuya entrada se conecta al aerogenerador y cuya salida se conecta al equipo receptor.
El circuito cuenta al menos con una etapa elevadora de potencia boost y con un puente H ondulador que permiten evitar pérdidas y armónicos debidos al amplio rango de tensión de trabajo. Además, el circuito incorpora dos entradas adicionales que permiten llevar energía ...seguir leyendo este artículo sobre energía »
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