lunes, 25 de junio de 2007

Características y evolución de un Aerogenerador eólico


La fracción de energía capturada por un aerogenerador viene dada por el factor Cp, llamado coeficiente de potencia. Este coeficiente de potencia tiene un valor máximo teórico de 59,3% denominado límite de Betz.
Los primeros aerogeneradores tenían rendimientos del 10%, pero los más modernos utilizan sistemas de control de manera que operan siempre con la máxima eficiencia aerodinámica alcanzando valores de rendimiento próximos al 50%.
La mayoría de los aerogeneradores actuales son de eje horizontal. La opción de eje vertical tiene la ventaja de que los equipos de conversión y control están en la base del grupo y el aerogenerador no tiene que orientar su posición según la dirección del viento. La principal desventaja es que las cargas mecánicas pasan de cero a su valor máximo dos o tres veces por ciclo, dependiendo del número de palas y también la altura del rotor es más pequeña que en los de eje horizontal, con lo que el viento recibido es menor.
Los primeros aerogeneradores comerciales utilizaban la serie de perfiles aerodinámicos NACA 44XX para las palas del aerogenerador. Recientemente se han estado usando perfiles específicos para el uso en turbinas eólicas.
El número de palas utilizado normalmente suele ser de 3. Idealmente, se obtendría mayor rendimiento cuanto menor número de palas debido a que la estela que deja una pala es recogida por la pala siguiente, lo que hace que esta se frene.
Aunque idealmente el aerogenerador de una única pala sería el de mayor rendimiento, este tendría un pobre par de arranque. La solución optima considerada es la de rotor de 3 palas.
La velocidad del rotor de un aerogenerador comercial se elige para la utilización óptima de la velocidad del viento en el emplazamiento. La velocidad resultante del rotor será varias veces más pequeña que la velocidad requerida por el generador. Esta diferencia de velocidad se soluciona mediante un engranaje.
Las claves en el diseño y funcionamiento de un aerogenerador están en los componentes estructurales, el diseño aerodinámico, el sistema de conversión eléctrica y el sistema de control.