Tipos y diseño de aerogeneradores

Tipos y diseño de aerogeneradores

Existen dos tipos principales de aerogeneradores:

  • aerogeneradores con eje vertical de rotación
  • aerogeneradores con eje horizontal de rotación.

A continuación se muestra un esquema de diseño simplificado para la turbina eólica más común con un eje de rotación horizontal.

Esquema-de-aerogeneradores

Aerogeneradores con eje horizontal de rotación.

Las palas de turbina de clase moderna más populares. Hay aerogeneradores continentales o costeros y aerogeneradores marinos ubicados a cierta distancia de la costa (tienen una ventaja en términos de ruido, ya que están alejados de las viviendas humanas y utilizan la energía de los vientos marinos que son más constantes y más fuertes que los vientos continentales). Las turbinas eólicas marinas son mucho más complejas en instalación y operación y, por lo tanto, mucho más caras.

Aerogeneradores

La altura operativa de la turbina eólica varía generalmente entre 25 y 180 m con una potencia de 100 kW a 5 MW.

Tipos-de-aerogeneradores-1

Los aerogeneradores de turbina eólica de dos o tres son operados más a menudo, también se utilizan turbinas eólicas de casco único y multicapas.

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Australia ha desarrollado un aerogenerador con 30 palas. También funciona con vientos de baja velocidad, no produce mucho ruido ni vibraciones, y al mismo tiempo produce un 30% más de potencia que los competidores de los molinos de viento.

Aerogenerador-para-el-hogar

Los aerogeneradores para uso individual (doméstico) tienen hasta 12 m de altura y una potencia entre 100 W y 20 kW.

Aerogeneradores con eje vertical de rotación

Las turbinas eólicas con un eje de rotación vertical son más caras que las mismas con un eje horizontal, tienen una estructura más complicada, pero están más adaptadas al área con cambios frecuentes de la dirección del viento. Los aerogeneradores con un eje de rotación vertical son más compactos.

Hay dos tipos de aerogeneradores con un eje de rotación vertical: el rotor de Savonius y el rotor de Darrieus.

Aerogeneradores-de-Darrieus_0

Aerogeneradores-de-Darrieus_1

Las turbinas eólicas con rotor Darrieus no requieren mucho espacio, no requieren sistemas de guía (no dependen de la dirección del viento), fáciles de instalar. Entre las desventajas está el hecho de que tienen un bajo factor de energía eólica (aproximadamente 0.05 para el rotor Darrieus clásico, con un coeficiente práctico de 0.45-0.47 para aerogeneradores axiales horizontales clásicos con un máximo teórico de 0.593), malo arranque automático (requiere aceleración preliminar del rotor), baja resistencia mecánica, mayor ruido durante el funcionamiento.

La-turbina-eólica-Savonius

La turbina eólica Savonius también tiene un bajo índice de utilización de energía eólica en comparación con las turbinas eólicas convencionales, con mayores recursos materiales, pero tiene la ventaja de trabajar con vientos en cualquier dirección.

Turbina eólica como turbina sumergida

Los aerogeneradores pueden ubicarse bajo el agua.

Turbina-de-agua-1

Turbina-de-agua-2

El desarrollo de turbinas de agua es muy nuevo en energía alternativa y ya es muy prometedor, porque pueden tener mucha más potencia en tamaños mucho más pequeños que las turbinas eólicas. Esto se debe al hecho de que la energía de las corrientes marinas es 800 veces mayor que la energía eólica. Los cambios en la dirección de las corrientes oceánicas también son mucho más pequeños que los cambios en la dirección del viento.

La principal desventaja de las turbinas de agua es su impacto en el ambiente marino (las turbinas crean grandes áreas de turbulencia que impiden el desarrollo de la vida silvestre y la flora marina a gran distancia de ellas). Las turbinas están bajo el agua, donde la erosión del metal es muy fuerte y, debido a esto, la vida útil de las turbinas de agua es limitada.