Hoy en día, a medida que aumentan las tarifas de electricidad y aumenta el deseo de la gente de construir casas de campo y dachas lejos de la "civilización", muchos propietarios de propiedades privadas recurren cada vez más a fuentes de energía alternativas. La más barata en este momento es la eólica. Para su uso, se diseñan dispositivos especiales. Más adelante en el artículo, consideraremos qué es un generador de viento.
Terminología
El generador de electricidad de molino de viento es un dispositivo que convierte la energía cinética del flujo de aire en mecánica. Esta fuerza inicia la rotación del rotor. Como resultado de su trabajo, la energía mecánica se convierte posteriormente en energía eléctrica.
Uso industrial
Dichos dispositivos son fabricados por grandes empresas de energía públicas o privadas. Por lo general, se combinan en las llamadas redes. El resultado son los parques eólicos. Estas redes industriales son diferentesde las nucleares o térmicas por la ausencia total tanto de materias primas (combustibles) como de residuos. Para que el generador del parque eólico funcione sin fallas, la tasa de flujo de aire anual promedio debe ser alta. La potencia de los sistemas modernos puede alcanzar los 7,5 MW.
Algunas dificultades operativas
El aerogenerador industrial se monta en un lugar especialmente preparado en siete o diez días. Y obtener los permisos para la construcción de una estructura puede llevar más de un año en algunos casos. Además, se necesitan estudios a largo plazo en el sitio donde se realizará la instalación de los aerogeneradores. Al menos durante el año, se estudia la dirección y velocidad de los flujos de aire. Todas estas actividades aumentan significativamente el período de ejecución de los proyectos.
Resumen histórico
Vale la pena señalar que la gente comenzó a utilizar la energía eólica en la antigüedad. Un ejemplo simple es una vela. Los molinos de viento ya se construían 200 años antes de nuestra era, y tras el descubrimiento de la electricidad, se empezó a intentar utilizar el poder de las corrientes de aire para obtenerla. Hasta los años 50 del siglo anterior, hubo un trabajo continuo en el diseño y diseño de nuevos equipos en la Unión Soviética. Los generadores de viento han sido ampliamente utilizados en el país.
Ámbito de aplicación
El aerogenerador se puede utilizar directamente para el fin previsto o puede realizar funciones puramente decorativas. La hélice se puede equipar con un trinquete y ponerdispositivo a cualquier ubicación adecuada. Con fines industriales, antes se usaba un generador de viento para moler el grano. Hoy en día, por regla general, se utilizan otros equipos para estos fines. Los generadores de viento se utilizan a menudo para el hogar. Las revisiones de los propietarios de bienes raíces suburbanos dan testimonio de la efectividad de dicho diseño en el proceso de bombeo de agua. Entonces, según algunos usuarios, la unidad es capaz de levantar alrededor de 30-50 litros / hora de un pozo o pozo. Dichos generadores son muy relevantes para dar. Las estructuras eólicas suelen ser indispensables cuando hay interrupciones en el suministro de corriente a la red. También se utilizan para iniciar el sistema de calefacción. Sin embargo, el generador de viento es el más utilizado para generar electricidad.
Clasificación
Si es necesario comprar un generador de viento para una casa privada, debe aprender más sobre los tipos de esta unidad y el principio de funcionamiento. El diseño puede ser tipo carrusel. En este caso, tiene un eje de rotación vertical. Además, el diseño puede ser alado. Esto significa que el eje de rotación de la unidad es horizontal. A continuación, considere cada tipo por separado.
Diseño de carrusel
Este generador de viento sin duda tiene sus méritos. Rápidamente gana tracción en el proceso de aumentar la fuerza del flujo de aire. Posteriormente, la velocidad de rotación está casi al mismo nivel. Este diseño monitorea de forma independiente la dirección del viento. Esto significa que ella no necesita másaccesorios El generador eólico tipo carrusel es de movimiento lento. Esto permite el uso de esquemas bastante simples. Al mismo tiempo, la baja velocidad limita significativamente el uso de estructuras. Esto se debe al hecho de que existe la necesidad de utilizar adicionalmente cajas de cambios elevadoras. Los multiplicadores tienen una eficiencia bastante baja. Sin una caja de cambios, la operación de un generador de viento es significativamente más difícil.
Diseño de alas
¿Qué es tal generador (viento)? Las opiniones de muchos usuarios hablan a favor de este diseño. La unidad tipo ala tiene muchas ventajas en comparación con las descritas anteriormente. A las ventajas indudables que tiene un generador eólico de este tipo, los usuarios atribuyen una velocidad de rotación bastante alta. Gracias a esto, no hay necesidad de un uso adicional del multiplicador. Las palas de la estructura de paletas deben estar ubicadas perpendiculares al flujo de aire, es decir, en forma vertical. Para esto, se usa un estabilizador. Otra ventaja que los usuarios dicen que tiene el aerogenerador de paletas es la alta eficiencia de conversión de energía del flujo de aire. Al mismo tiempo, la velocidad de rotación en dichos diseños es inversamente proporcional al número de palas. En este sentido, las unidades tienen, por regla general, no más de tres alas. La gran popularidad de tales instalaciones también se debe a la facilidad de fabricación de las estructuras.
Criterios de selección de dispositivos
En primer lugar, es necesario determinar exactamente la velocidad media yla dirección preferida del flujo de aire en el lugar donde operará la unidad. Debe tener en cuenta algunos parámetros. Entonces, la velocidad inicial a la que comienza la rotación de las palas es de 2 m/s. La unidad alcanza la máxima eficiencia con un caudal de 9-12 m/s. La potencia del generador depende del diámetro de la hélice y de la velocidad del viento.
Características de diseño
¿En qué consiste un aerogenerador doméstico? El diseño en sí incluye una rueda con cuchillas. También tiene caja de cambios. Este mecanismo está diseñado para convertir y transmitir torque. También en el diseño hay un mástil. El dispositivo en sí está instalado en él. Además, la unidad está equipada con una batería y un inversor. Con la ayuda de este último, la corriente continua se convierte en una corriente alterna efectiva.
Dispositivo y red
La mayoría de las unidades que existen hoy en día funcionan con una fuente eléctrica centralizada o local. Por ejemplo, puede ser un generador diesel. La necesidad de utilizar una fuente adicional se explica por la inestabilidad de los flujos de aire. En este caso, la red realiza una tarea estabilizadora. Hay ciertas condiciones para el uso de tales estructuras. Uno de los principales es que la potencia de la red debe ser necesariamente superior a la de un aerogenerador, al menos 1,8 veces.
Principio de funcionamiento
Poderosas corrientes de aire impulsan las aspas de un generador eólico. Comienzan a girar. La energía recibida se transfiere al multiplicador a través del rotor. cómoSe dijo anteriormente que las unidades pueden funcionar tanto individualmente como en grupos. En algunos diseños, se instalan multiplicadores para mejorar el rendimiento del dispositivo. Debe decirse que no todos pueden comprar una unidad de este tipo. En este sentido, algunas personas construyen generadores de viento para su hogar con sus propias manos. Cómo hacer esto, lo consideraremos más adelante.
Tipo de unidad
¿Qué son los aerogeneradores para el hogar? Hay dos tipos de dispositivos. El primero es un generador de viento horizontal y el segundo es un generador de viento vertical. El último diseño, según los propios usuarios, es más fácil de ensamblar e instalar: equilibrar el dispositivo es bastante fácil. Además, este sistema tiene un mayor coeficiente de acción efectiva del viento. Cuanto más potente sea el dispositivo elegido para el montaje, mayor será el peso y el diámetro de la rueda. Esto, a su vez, dificultará el equilibrio y la instalación.
Componentes
Antes de hacer un aerogenerador, debe preparar todos los elementos y detalles necesarios:
- Batería de 12 V. Puede usar un dispositivo de automóvil, pero es mejor comprar uno alternativo. Dicha batería será más segura y duradera.
- Generador 12 V.
- Rotor 1,5-2 m.
- Barril o cubeta de metal (grande). Es conveniente utilizar un recipiente de aluminio o acero inoxidable.
- Relé de carga de batería.
- Relé para carga de lámparas (automóvil, por ejemplo).
- Interruptor semisellado.
- Caja de conexiones.
- Voltímetro. Puedes usar el coche.
- Mástil, cuya altura es de 2 a 10 metros. También puedes hacerlo tú mismo. Esto requerirá tuberías de PVC y piezas de metal para la base.
- 4 Tornillos M6.
- Cables.
- Alambre o abrazaderas inoxidables. Estos elementos irán fijados al mástil.
También necesitarás las siguientes herramientas:
- Cortadores.
- Taladros y taladros.
- Destornillador.
- Teclas.
Montaje del mástil
Antes de su instalación, es necesario llenar la base de acuerdo con el volumen de la base y la sección transversal de la tubería. En este caso, se deben tener en cuenta las propiedades climáticas y del suelo. La instalación de un mástil con una turbina eólica se lleva a cabo después de que el mortero se haya solidificado (al menos una semana después del vertido). Simplemente puede cavar un poste en el suelo y arreglar los cables de sujeción. Sin embargo, esta opción es menos fiable.
Rotor
El diámetro se elige en función de la velocidad media del viento. Se fabrica un rotor y se rehace una polea (una rueda de fricción especial con una llanta o ranura alrededor de la circunferencia, diseñada para transmitir el movimiento a una correa o cuerda de transmisión). De hecho, con velocidades del viento de hasta 6-7 m/s, la potencia de un elemento de 3 m será mayor.
Alas
El barril se divide en 4 partes iguales. Para ello, se utilizan una cinta métrica y un marcador. Las cuchillas se cortan con tijeras para metal. Luego, las alas se fijan a la polea y al fondo. como sujetadoresse utilizan pernos. Los lugares para ellos deben medirse con mucha precisión, de lo contrario, en el futuro, a menudo tendrá que ajustar la rotación. Las aspas se pliegan suavemente, dentro de lo razonable, para evitar ráfagas innecesarias en el flujo de aire.
Asamblea
Los cables están conectados al generador y el circuito está ensamblado en la caja del interruptor. La unidad está unida al mástil. Los cables se fijan en el poste y el generador. A continuación, la unidad y luego la batería se conectan al circuito. Con la ayuda de cables, cuya sección transversal es de hasta 2,5 kW, se conecta la carga. Dependiendo del grado de flexión de las palas, se establece la velocidad de rotación. Tal unidad debería ser suficiente para proporcionar energía a una casa de campo o casa de campo.
Mayor productividad
Cuando el mástil se eleva hasta 20-25 metros, la velocidad del flujo de aire aumentará en un 30 %. Al mismo tiempo, la producción de energía también se incrementará hasta 1,5 veces. Esta opción se utiliza con velocidad del viento reducida (hasta 4 m/s). Con un mástil alto, se eliminará la influencia de árboles y edificios. A continuación, le mostramos cómo hacer su propia turbina eólica.
Desarrollo industrial
Hoy puedes comprar un generador eólico doméstico a un costo razonable. Esto habla del constante y activo desarrollo de esta industria. Comprando o montando la instalación usted mismo, puede asegurar la independencia energética de su propia casa durante bastante tiempo. Por regla general, una unidad con una potencia nominal de 1 kW es suficiente para un edificio pequeño. Al mismo tiempo, la velocidad del viento en el área de operación del dispositivodebe ser de 8 m/s. Si no hay un flujo de aire estable en el área, o es débil, el dispositivo puede equiparse con un generador diesel o células fotovoltaicas. En Rusia hoy, solo se nota el surgimiento de una tendencia a instalar generadores eólicos. Solo unos pocos fabricantes de unidades de bajo consumo para necesidades domésticas están representados en el mercado interno. El costo de las turbinas eólicas de 1 kW en un conjunto completo comienza desde 35-40 mil rublos. Estos son precios de hace dos años. No es necesario emitir un certificado para instalar el dispositivo.
Desventajas y ventajas de la explotación
A pesar del crecimiento constante de las tarifas de energía, el costo de la electricidad en sí mismo no es un valor significativo en la mayor parte de las industrias con otros costos. Para el consumidor actual, la estabilidad y la seguridad del suministro son factores clave. Los principales motivos que provocan un alza en el costo de la energía para uso industrial, obtenida a partir de aerogeneradores, son:
- La necesidad de un funcionamiento autónomo durante algún tiempo. En estos casos se utilizan pilas.
- La necesidad de energía eléctrica de calidad industrial. Para ello se utiliza un inversor.
- La necesidad de un tiempo de actividad continuo. En tales casos, se utilizan adicionalmente generadores diésel.
En cuanto al uso de dispositivos en la vida cotidiana, las desventajas de la operación deben incluir:
- El alto costo de las baterías. Ella esaproximadamente el 25% del precio del propio dispositivo.
- El costo relativamente alto del inversor.
- Para garantizar un suministro fiable de electricidad, en algunos casos se utiliza un generador diésel. Su costo es comparable al precio del propio dispositivo.
Sin embargo, cabe señalar que estos factores pierden su relevancia con un SAI moderno de doble conversión y una red común. Hoy, desde un punto de vista económico, es más conveniente para fines industriales recibir con la ayuda de un generador de viento no electricidad, sino corriente continua o alterna. Posteriormente, se convierte en calor para agua caliente sanitaria y calefacción del hogar. Para esto, se utilizan elementos calefactores. Este esquema tiene sus ventajas. En particular, en este caso, una caldera ordinaria con agua puede actuar como un acumulador de energía, para el consumo de calor no existen requisitos tan estrictos para la continuidad y la calidad del suministro.
