Se dice que la turbina eólica Sheerwind de INVELOX produce seis veces más energía que las turbinas tradicionales. Esta tecnología no es nueva en el campo de la dinámica de fluidos, pero es una nueva forma de generar energía y, si resulta exitosa, dará un poderoso impulso al desarrollo de toda la industria de la energía eólica.
Echemos un vistazo más de cerca al principio de su funcionamiento.
La empresa de energía SheerWind de Minnesota, EE. UU., anunció los resultados de las pruebas de su generador eólico de próxima generación Invelox. La empresa afirma que durante las pruebas, la turbina pudo producir seis veces más energía que la que pueden generar las turbinas eólicas de torre convencionales en el mismo tiempo. Además, los costes de producción de energía eólica con Invelox son menores, por lo que pueden competir en igualdad de condiciones con el gas natural y la energía hidroeléctrica.
Invelox adopta un nuevo enfoque de la energía eólica porque no depende de altas velocidades del viento. La turbina Invelox es capaz de capturar viento de cualquier velocidad, incluso brisas ligeras sobre el suelo. El viento capturado viaja a través del conducto, ganando velocidad a lo largo del camino. La energía cinética resultante alimenta un generador en tierra. Al combinar el flujo de aire desde la parte superior de la torre, se puede generar más energía con palas de turbina más pequeñas e incluso con los vientos más suaves, dice SheerWind.
Esta divertida torre actúa como una chimenea, dirigiendo el flujo de viento desde cualquier dirección hacia un generador de turbina ubicado en tierra. Al hacer pasar el viento a través de un canal estrecho, en realidad se crea un efecto de reacción que aumenta la velocidad del flujo y al mismo tiempo reduce su presión. Este proceso tiene un nombre: efecto Venturi y permite que la turbina situada en la parte más estrecha del pasaje gire más rápido.
Gracias a esto, la torre puede generar electricidad incluso con velocidades de viento extremadamente bajas, lo que la distingue muy favorablemente de las tecnologías de energía eólica actuales. Esta idea es tan simple, elegante y prometedora que podría ser la respuesta a muchos problemas en este prometedor campo de las energías alternativas. Además de una menor inversión inicial y un aumento de potencia y eficiencia, también soluciona el problema de las aves y murciélagos que muchas veces mueren en los aerogeneradores (un problema realmente grave con estos dispositivos).
En cuanto a las afirmaciones de una potencia seis veces mayor, como ocurre con muchas tecnologías nuevas que prometen avances en el rendimiento, esto debe considerarse con cautela. La afirmación de SheerWind se basa en sus propias pruebas comparativas, cuya metodología exacta no está del todo clara.
"Utilizamos el mismo generador de turbina Invelox y lo montamos en la torre como en los molinos de viento tradicionales", dijo un portavoz de SheerWind. “Medimos la velocidad del viento y la producción de energía. Luego colocamos nuevamente el mismo sistema de turbina generadora, medimos la velocidad del viento libre, la velocidad del viento dentro del INVELOX y la potencia. Luego medimos las cualidades de velocidad y fuerza durante un período de 5 a 15 días (dependiendo de la prueba) y calculamos la energía en kW/h. Una vez hubo seiscientos por ciento más de energía. Los resultados promedio oscilaron entre el 81 y el 660 por ciento, siendo el promedio aproximadamente un 314 por ciento más de energía".
Invelox puede funcionar con velocidades de viento de 1,5 km. El aerogenerador Invelox cuesta sólo 750 dólares por una instalación de 1 kilovatio. El fabricante también afirma que los costes operativos son significativamente menores en comparación con las turbinas de tecnología convencional. Debido a su pequeño tamaño, el sistema supuestamente es más seguro para las aves y otros animales salvajes, al igual que la turbina de seguridad Ewicon. El sistema también tiene la capacidad de conectar varias turbinas a un generador, es decir, recibir energía del mismo generador.
Los minerales extraídos de las profundidades de la tierra y utilizados por la humanidad como recursos energéticos, lamentablemente, no son ilimitados. Cada año su valor aumenta, lo que se explica por una disminución en los niveles de producción. Una opción alternativa y en crecimiento para el suministro energético son las plantas de energía eólica para el hogar. Ellos Le permite convertir la energía eólica en corriente alterna., lo que permite satisfacer todas las necesidades eléctricas de cualquier electrodoméstico. La principal ventaja de estos generadores es su absoluto respeto al medio ambiente, así como el uso gratuito de electricidad durante un número ilimitado de años. Se analizarán más a fondo qué otras ventajas tiene un generador eólico para el hogar, así como las características de su funcionamiento.
Ya los antiguos notaban que el viento puede ser un excelente ayudante en la realización de muchos trabajos. Los molinos de viento, que permitían convertir el grano en harina sin gastar su propia energía, se convirtieron en los antepasados de los primeros generadores eólicos.
Las plantas de energía eólica constan de una serie de generadores capaces de recibir, convertir y almacenar la energía eólica en corriente alterna. Pueden proporcionar fácilmente a toda una casa electricidad que surge de la nada.
Sin embargo, hay que decir que Los costos de los equipos y su mantenimiento no siempre son más baratos. que el coste de las redes eléctricas centrales.Ventajas y desventajas
Por lo tanto, antes de unirse a los partidarios de la energía gratuita, es necesario darse cuenta de que las plantas de energía eólica no sólo tienen ventajas, sino también ciertas desventajas. En el lado positivo El uso de la energía eólica en la vida cotidiana se puede distinguir de la siguiente manera:
- el método es absolutamente respetuoso con el medio ambiente y no daña el medio ambiente;
- simplicidad de diseño;
- facilidad de uso;
- Independencia de las redes eléctricas.
Los minigeneradores domésticos pueden proporcionar electricidad parcialmente o convertirse en un sustituto completo de ella, transformándose en plantas de energía.
Sin embargo, no debemos olvidarnos de defectos, que son:
- alto costo del equipo;
- la recuperación de la inversión no se produce antes de 5 a 6 años de uso;
- factores de eficiencia relativamente pequeños, razón por la cual la potencia se ve afectada;
- Requiere equipos costosos: una batería y un generador, sin los cuales la estación no puede funcionar en días sin viento.
Para no desperdiciar mucho dinero, antes de comprar todo el equipo necesario, conviene evaluar la rentabilidad de la central eléctrica. Para ello, calcule la potencia media de la casa (esto incluye la potencia de todos los aparatos eléctricos utilizados), el número de días de viento al año y también evalúe el área donde se ubicarán las turbinas eólicas.
Principales elementos estructurales
La facilidad de construcción de la central se explica por el carácter primitivo de los elementos estructurales.
Para utilizar la energía eólica, necesitarás estos detalles:
- palas eólicas: capturan el flujo del viento y transmiten el impulso al generador eólico;
- generador eólico y controlador: contribuyen a la conversión del impulso en corriente continua;
- batería – almacena energía;
- Inversor: ayuda a convertir la corriente continua en corriente alterna.
Un moderno aerogenerador cinético permite aprovechar la potencia de las corrientes de aire, convirtiéndola en electricidad. Para ello, existen modelos de dispositivos fabricados en fábrica y caseros que se utilizan tanto en la industria como en los hogares privados.
Le diremos cómo se diseñan las turbinas eólicas de este tipo y le presentaremos las características del dispositivo y las opciones de diseño. El artículo que hemos propuesto muestra los puntos fuertes y débiles de una central eólica. Los aficionados al bricolaje encontrarán diagramas útiles y recomendaciones de montaje aquí.
El funcionamiento de un aerogenerador se basa en la transformación de la energía cinética del viento en energía mecánica del rotor, que luego se convierte en electricidad.
El principio de funcionamiento es bastante simple: la rotación de las palas fijadas al eje del dispositivo provoca movimientos circulares del rotor generador, generando así electricidad.
La energía eólica es uno de los sectores más prometedores de las energías renovables. Los diseños modernos permiten aprovechar de forma rentable la potencia de las corrientes de aire y utilizarla para generar electricidad.
La corriente alterna inestable resultante se "drena" en el controlador, donde se convierte en voltaje directo que puede cargar las baterías. Desde allí, la energía se suministra al inversor, donde se transforma en tensión alterna con un indicador de 220/380 V, que se suministra a los consumidores.
La potencia de un aerogenerador depende directamente de la potencia del flujo de aire (N), calculada según la fórmula N=pSV 3 /2, donde V es la velocidad del viento, S es el área de trabajo, p es la densidad del aire.
Dispositivo generador de viento
Las distintas versiones de aerogeneradores se diferencian significativamente entre sí.
La energía eólica se está desarrollando activamente en todo el mundo y durante mucho tiempo no es ningún secreto que es una de las áreas de energía alternativa más prometedoras en este momento. A mediados de 2014, la capacidad total de todas las turbinas eólicas instaladas en el mundo era de 336 gigavatios, y la turbina eólica vertical de tres palas más grande y potente, Vestas-164, se instaló y puso en marcha a principios de 2014 en Dinamarca. Su potencia alcanza los 8 megavatios y la envergadura de las palas es de 164 metros.
A pesar de la tecnología establecida desde hace mucho tiempo para la fabricación de turbinas de palas y turbinas eólicas en general, muchos entusiastas se esfuerzan por mejorar la tecnología, aumentar su eficiencia y reducir los factores negativos.
Como se sabe, el coeficiente de utilización de energía de las corrientes de viento alcanza, en el mejor de los casos, el 30%, son bastante ruidosas y alteran el equilibrio térmico natural de las zonas cercanas, aumentando la temperatura de la capa de aire terrestre durante la noche. También son muy peligrosos para las aves y ocupan superficies importantes.
¿Qué alternativas existen? De hecho, la creatividad de los inventores modernos no tiene límites y se han inventado muchas alternativas diferentes.
Echemos un vistazo a cinco de los diseños de turbinas eólicas alternativas más inusuales y notables de la industria.
Desde 2010, la empresa estadounidense Altaeros Energies, fundada en el Instituto de Investigación de Massachusetts, desarrolla una nueva generación de aerogeneradores. El nuevo tipo de aerogenerador está diseñado para funcionar a altitudes de hasta 600 metros, que los aerogeneradores convencionales simplemente no pueden alcanzar. Es a altitudes tan elevadas donde soplan constantemente los vientos más fuertes, que son de 5 a 8 veces más fuertes que los vientos cerca de la superficie de la tierra.
El generador es una estructura inflable, similar a un dirigible inflado con helio, en el que se instala una turbina de tres palas sobre un eje horizontal. Un generador eólico de este tipo se lanzó en 2014 en Alaska a una altitud de unos 300 metros para realizar pruebas durante 18 meses.
Los desarrolladores afirman que esta tecnología producirá electricidad a un coste de 18 céntimos por kilovatio-hora, la mitad del coste habitual de la energía eólica en Alaska. En el futuro, estos generadores podrían sustituir a las centrales eléctricas diésel y encontrar aplicación en zonas problemáticas.
En el futuro, este dispositivo no será sólo un generador de electricidad, sino también parte de una estación meteorológica y un medio cómodo para proporcionar Internet en zonas alejadas de la infraestructura correspondiente.
Una vez instalado, este sistema no requiere la presencia de personal, no ocupa un área grande y es casi silencioso. Se puede controlar de forma remota y requiere mantenimiento solo una vez cada 1-1,5 años.
En los Emiratos Árabes Unidos se está implementando otra solución interesante para crear un diseño inusual de una planta de energía eólica. No muy lejos de Abu Dhabi se está construyendo la ciudad de Madsar, donde se planea construir una planta de energía eólica bastante inusual, llamada por los desarrolladores "Windstalk".
El fundador de la empresa de diseño neoyorquina Atelier DNA, que está desarrollando el diseño de este proyecto, dijo que la idea principal era encontrar un modelo cinético en la naturaleza que pudiera servir para generar electricidad, y así fue encontrado. Los 1.203 tallos de fibra de carbono, cada uno de unos 55 metros de alto, con bases de hormigón de 20 metros de ancho, se instalarán a 10 metros de distancia.
Los tallos estarán reforzados con goma, y tendrán un ancho de unos 30 cm en la base, y estrechos en la parte superior hasta 5 centímetros. Cada tallo contendrá capas alternas de electrodos y discos cerámicos hechos de un material piezoeléctrico que genera una corriente eléctrica cuando se somete a presión.
A medida que los tallos se balancean con el viento, los discos se comprimen generando una corriente eléctrica. No hay ruido de las palas de las turbinas eólicas, ni víctimas de aves, nada más que viento.
La idea surgió al observar los juncos balanceándose en el pantano.
El proyecto Windstalk de Atelier DNA obtuvo el segundo lugar en el concurso Land Art Generator, patrocinado por Madsar, para seleccionar la mejor obra de arte de un campo internacional de participantes que podría generar energía utilizando fuentes renovables.
La superficie que ocupará esta inusual central eólica será de 2,6 hectáreas, y la potencia corresponderá a la de un aerogenerador convencional que ocupará una superficie similar. El sistema es eficiente debido a la ausencia de pérdidas por fricción inherentes a los sistemas mecánicos tradicionales.
En la base de cada vástago habrá un generador que convierte el torque del vástago mediante un sistema de amortiguadores y cilindros, similar al sistema Levant Power desarrollado en Cambridge, Massachusetts.
Dado que el viento no es constante, se utilizará un sistema de almacenamiento de energía para que la energía acumulada pueda aprovecharse incluso cuando no haya viento, explican los empleados que trabajan en el proyecto.
En la parte superior de cada tallo habrá una luz LED, cuyo brillo dependerá directamente de la fuerza del viento y de la cantidad de electricidad generada en ese momento.
Windstalk funcionará con un movimiento de balanceo caótico, lo que permitirá que los elementos se coloquen mucho más juntos de lo que es posible con los generadores eólicos de palas convencionales.
Se está desarrollando un proyecto similar, Wavestalk, para convertir la energía de las corrientes y olas del océano, donde un sistema similar estaría al revés bajo el agua.
El proyecto, desarrollado por Saphon Energy de Túnez, al igual que Windstalk, es un generador eólico sin aspas, pero esta vez el dispositivo tiene un diseño tipo vela.
Este generador silencioso, con forma de antena parabólica, se llama Saphonian. No tiene partes giratorias y es completamente seguro para las aves. La pantalla del generador se mueve hacia adelante y hacia atrás bajo la influencia del viento, creando vibraciones en el sistema hidráulico.
El objetivo del proyecto es mejorar el rendimiento de los aerogeneradores en cuanto al aprovechamiento del flujo del viento. El viento está literalmente atrapado en una vela, que se mueve hacia adelante y hacia atrás bajo su influencia, mientras que no hay palas, ni rotor, ni engranajes. Esta interacción permite convertir más energía cinética en energía mecánica mediante pistones.
La energía se puede almacenar en acumuladores hidráulicos, o convertirse en electricidad a través de un generador, o con su ayuda, algún mecanismo puede ponerse en rotación. Si los aerogeneradores convencionales tienen una eficiencia del 30%, este generador de vela proporciona el 80%. Su eficiencia supera en 2,3 veces la de los molinos de viento de palas.
Debido a la ausencia de componentes costosos, como es el caso de un aerogenerador (palas, bujes, cajas de cambios), en el caso de Saphonian los costes de equipamiento se reducen hasta un 45%.
La forma aerodinámica del Saphonian tiene la ventaja de que las corrientes de viento turbulentas tienen poco efecto sobre el cuerpo de la vela y la fuerza aerodinámica sólo aumenta. La turbulencia es la razón por la que las turbinas eólicas no se utilizan en zonas urbanas, pero Saphonian también se puede utilizar allí. Además, se minimizan los factores acústicos y de vibración nocivos. Saphon Energy recibió un premio de KPMG por sus esfuerzos en el desarrollo de la innovación.
Otro enfoque muy revolucionario para el uso de la energía eólica fue implementado en 2008 por un entusiasta inventor de California. Los grandes aerogeneradores para ciudades pequeñas tienen el tamaño de un edificio de 30 pisos y sus palas alcanzan el tamaño de las alas de un Boeing 747.
Estos generadores gigantes ciertamente producen mucha energía, pero fabricar, transportar e instalar dichos sistemas es complejo y costoso. A pesar de esto, la industria crece más del 40 por ciento cada año. Esto es exactamente lo que pensó Doug Selsam, de California, antes de fijarse su ambicioso objetivo. Decidió que era muy posible obtener más energía utilizando menos materiales.
Al instalar una docena o varias docenas de pequeños rotores en un solo eje conectado a un solo generador, Doug finalmente logró su objetivo. Conectó un extremo del eje largo a un generador y lanzó el otro extremo al aire en globos de helio. El sistema funcionó como se esperaba.
Doug leyó en los libros de texto que una turbina de un solo tornillo era suficiente para obtener el máximo, pero Doug tenía sus dudas. Él pensaba de otra manera: cuantos más rotores, más energía eólica estará disponible para su uso.
Si cada rotor se coloca en el ángulo correcto, cada rotor recibirá su propio viento y esto aumentará la eficiencia de generación.
Por supuesto, esto complica la física, porque ahora teníamos que asegurarnos de que cada rotor captara su propio flujo, y no sólo el flujo del rotor situado al lado. Era necesario encontrar el ángulo óptimo del eje en relación con el viento y la distancia ideal entre los rotores. Y, al final, los beneficios se lograron utilizando menos material.
En 2003, el inventor recibió una subvención de 75.000 dólares de la Comisión de Energía de California para desarrollar una turbina de siete rotores y 3.000 vatios. El desafío se completó con éxito y Doug Selsam ya vendió más de 20 de sus turbinas de doble rotor de 2000 vatios a varios propietarios. Construyó estos dispositivos en su garaje suburbano.
La idea de Doug fue una de las pocas que realmente tenía el potencial de triunfar en el mundo comercial. Selsam dice que los dos rotores son sólo el comienzo. Probablemente algún día verá sus turbinas multirrotor extenderse a lo largo de un kilómetro y medio en el cielo.
Arquímedes, cuya oficina se encuentra en Rotterdam, Países Bajos, ha ideado su propio concepto de turbinas eólicas inusuales que pueden instalarse directamente en los tejados de los edificios residenciales.
Según los autores del proyecto, un diseño eficaz y silencioso puede proporcionar completamente electricidad a una casa pequeña, y un complejo de estos generadores, trabajando en conjunto, puede reducir completamente a cero la dependencia de un edificio grande de fuentes externas de energía. electricidad. Los nuevos aerogeneradores se denominan Liam F1.
Una pequeña turbina, de 1,5 metros de diámetro y un peso de unos 100 kilogramos, se puede instalar en cualquier pared o techo de un edificio residencial. Normalmente, la altura de los tejados adosados es de 10 metros y el viento en el país casi siempre sopla del suroeste. Estas condiciones son suficientes para colocar correctamente la turbina en el tejado y utilizar eficazmente la energía eólica.
Aquí se resuelven dos problemas de los aerogeneradores convencionales: el ruido de las turbinas de palas convencionales y el elevado coste de instalación de equipos voluminosos. Con los generadores eólicos convencionales, los costes de instalación a menudo no se recuperan. El nivel de ruido de la turbina Liam es de unos 45 dB, y es incluso más silencioso que el ruido de la lluvia (el ruido de la lluvia en el bosque es de 50 dB).
Con forma de caparazón de caracol, la turbina, como una veleta, gira con el viento, capturando el flujo de aire, reduciendo su velocidad y cambiando de dirección. El director de la empresa, Marinus Miremeta, afirma que la eficiencia de la innovadora turbina alcanza el 80% de la eficiencia máxima teóricamente disponible en la energía eólica. Y esto ya es suficiente.
En los Países Bajos, una familia media consume 3.300 kWh de energía eléctrica al año. Según los desarrolladores, la mitad de esta energía puede ser proporcionada por una turbina Liam F1 con una velocidad del viento de al menos 4,5 m/s.
Puede colocar tres de estas turbinas en los vértices de un triángulo en el techo de una casa, luego cada una de las turbinas recibirá viento y no interferirán entre sí, sino que, por el contrario, se ayudarán entre sí.
Si hablamos de instalación en una ciudad donde hay corrientes turbulentas, entonces el fabricante sugiere elevar ligeramente los generadores eólicos instalados en los tejados de la ciudad, montándolos en postes para que las paredes de las casas vecinas no interfieran con las corrientes de viento.
El coste estimado de la nueva turbina incluida la instalación es de 3.999 euros. Dado que el dispositivo mide más de un metro, es posible que se requiera una licencia especial para su uso, por lo que, como último recurso, la empresa también produce turbinas mini-Liam con un diámetro de 0,75 metros.
Los fabricantes planean utilizar sus turbinas no sólo para el suministro de energía a edificios residenciales e industriales, sino también para el suministro de energía a buques marítimos.
Como puedes ver, los fabricantes de aerogeneradores tienen muchas alternativas interesantes.
Los países desarrollados han dependido durante mucho tiempo de fuentes de energía renovables, incluida la energía eólica. Como resultado, la capacidad total de todas las centrales nucleares que operan en el mundo es de poco más de 400 mil MW, ¡y la capacidad total de las centrales eólicas superó los 500 mil MW! Sin embargo, en los países donde se presta atención a la energía eólica no existe ni Gazprom ni RAO UES. Es como estar enganchado a una aguja de aceite... Pero no hablemos de las cosas dolorosas.
Entonces, en países libres de la omnipotencia de los monopolios y del sistema de clanes, predominan los generadores eólicos de tipo hélice con un eje de rotación horizontal. Estos generadores requieren potentes torres de soporte con cimientos costosos, lo que aumenta el período de recuperación de la inversión. Además, estas unidades son potentes fuentes de ruido de baja frecuencia. La hélice "molino de viento" gira a una velocidad de sólo 15-30 revoluciones por minuto, y después de la caja de cambios la velocidad aumenta a 1500, como resultado el eje del generador, que genera electricidad, gira a la misma velocidad. Este esquema clásico tiene importantes desventajas: la caja de cambios es un mecanismo complejo y costoso (hasta el 20% del costo de todo el aerogenerador), requiere reemplazo estacional y se desgasta muy rápidamente (ver).
Relevancia del desarrollo de turbinas eólicas
Estas circunstancias limitan el círculo de compradores y les obligan a buscar una alternativa a los aerogeneradores tradicionales. Las turbinas eólicas de eje vertical se han convertido en una tendencia moderna. Son silenciosas y no requieren grandes inversiones de capital; son más sencillas y económicas de mantener que las turbinas axiales horizontales. Los generadores eólicos con un eje horizontal se transfieren al modo de protección (autorotación) a la velocidad máxima del viento, cuyo exceso conlleva la destrucción de la estructura. En este modo, la hélice se desconecta del multiplicador y del generador y no se genera electricidad. Y los rotores con eje vertical experimentan una tensión mecánica significativamente menor a la misma velocidad del viento que los rotores con eje horizontal. Además, estos últimos requieren costosos sistemas de orientación del viento.
Hasta hace muy poco, se creía que para VAWT era imposible obtener un coeficiente de velocidad (la relación entre la velocidad lineal máxima de las palas y la velocidad del viento) mayor que uno. Esta premisa demasiado amplia, que sólo es válida para determinados tipos de rotores, ha llevado a la falsa conclusión de que el aprovechamiento máximo de la energía eólica en las turbinas eólicas de eje vertical es menor que en las turbinas eólicas accionadas por hélices de eje horizontal, razón por la cual Este tipo de turbina eólica existe desde hace casi 40 años y no se desarrolló en absoluto. Y recién en los años 60 y 70, primero por especialistas canadienses y luego estadounidenses e ingleses, se demostró experimentalmente que estas conclusiones no son aplicables a los rotores Darrieus que utilizan la fuerza de elevación de las palas. Para estos rotores, la relación máxima especificada entre la velocidad lineal de los cuerpos de trabajo y la velocidad del viento alcanza 6:1 y superior, y el coeficiente de utilización de la energía eólica no es inferior al de los rotores horizontales-axiales (tipo hélice). También juega un papel importante el hecho de que el volumen de investigación teórica sobre la aerodinámica de los rotores de eje vertical y la experiencia en el desarrollo y funcionamiento de generadores eólicos basados en ellos es mucho menor que en el caso de los rotores de eje horizontal.
Se ha creado un aerogenerador de eje vertical (designación internacional VAWT) que se diferencia del resto, cuya eficiencia de aprovechamiento de la energía eólica no es inferior a la de los mejores aerogeneradores del mundo con eje de rotación horizontal. Un enfoque innovador y multifacético para el diseño de aerogeneradores verticales se basa, entre otras cosas, en el uso de un rotor duradero y de montaje bajo, en cuya periferia están fijadas muchas velas.
El rotor está equipado con puntales de soporte del chasis con ruedas, lo que le permite girar alrededor de un eje fijo con una posición estable sobre la base gracias a las ruedas del chasis. Muchas velas y alas crean un gran par debido a las fuerzas aerodinámicas. Lo que hace que este diseño sea un récord en densidad de potencia. El diámetro del rotor puede ser de 10 metros. Al mismo tiempo, en dicho rotor es posible instalar alas con una superficie de más de 200 metros cuadrados, lo que permitirá generar hasta cien kilovatios de electricidad.
Dimensiones y peso de las unidades.
Además, el peso de estas unidades es tan pequeño que pueden instalarse en los tejados de los edificios y así proporcionarles un suministro de energía autónomo. O es posible suministrar electricidad a un objeto en las montañas donde no hay línea eléctrica. Se puede aumentar la potencia a un valor arbitrariamente grande replicando dichas unidades. Es decir, instalando muchas instalaciones similares conseguimos la potencia necesaria.
Eficiencia técnica
En cuanto a eficiencia técnica. Nuestro prototipo, con una altura de pala de 800 mm y una dimensión transversal de 800 mm, con una velocidad de viento de 11 m/s, desarrollaba una potencia mecánica de 225 W (a 75 rpm). Al mismo tiempo, se encontraba a una altura de menos de un metro de la superficie de la tierra. Según el recurso http://www.rktp-trade.ru, una turbina eólica vertical de cinco palas montada sobre un mástil de seis metros desarrolla una potencia comparable (300 W) y cinco palas de 1200 mm instaladas sobre un mástil de seis metros. Diámetro total de 2.000 mm. Es decir, si tomamos como iguales las áreas barridas por el viento de los molinos de viento comparados, resulta que el prototipo es 2,5...3 veces más eficiente energéticamente que el molino de viento conocido, teniendo en cuenta el hecho de que el viento cerca del El terreno es más débil debido a su proximidad a la superficie límite y tiene una naturaleza turbulenta pronunciada.
En base a esto, sabiendo que el análogo descrito tiene un factor de utilización de energía eólica (WEC) igual a 0,2, podemos estimar el WEC prototipo en 0,48, que es mucho mayor que el de los VAWT del tipo Savonius y Daria y corresponde al mundo. mejores muestras de aerogeneradores de eje horizontal. Al mismo tiempo, el consumo de material y el coste del prototipo son mucho menores que los de las turbinas eólicas montadas en hélices que tienen mecanismos de orientación del viento y una góndola montada en alto con una costosa caja de cambios planetaria.
Evaluación comparativa de la eficiencia de rotores de turbinas eólicas de varios tipos.— Tabla 1.
| Tipo de rotor | Ubicación del eje de rotación | Factor de utilización de energía eólica (WEUR) | Fuente | Nota ania |
| Rotor Savonius | Vertical | 0,17 | Desarrollado hace unos ochenta años, diagrama - Fig. 7 (e) en la página 17 de la fuente mencionada. | |
| Rotor N-Darye con palas muy espaciadas | Vertical | 0,38 | TRA Janson. Turbinas eólicas. Editado por M.Zh. Osipova. M.: Editorial MSTU im. NORDESTE. Bauman, 2007, pág. 23, figura 13. | Desarrollado hace aproximadamente un siglo, diagrama - Fig. 7 (a) en la página 17 de la fuente mencionada. |
| Resistencia multicuchilla | Vertical | 0,2 | Allí, así como un producto comercial específico en el sitio web http://www.rktp-trade.ru | A este tipo también pertenece el rotor Bolotov. |
| Hélice de doble pala | Horizontal | 0,42 | REAL ACADEMIA DE BELLAS ARTES. Janson. Turbinas eólicas. Editado por M.Zh. Osipova. M.: Editorial MSTU im. NORDESTE. Bauman, 2007, pág. 23, figura 13. | El tipo de turbina eólica más común en el mundo hoy en día. |
| El rotor de nuestra turbina (formalmente N-Darier, pero con palas bien cerradas en las que se instalan alas inclinadas y un impulsor horizontal) | Vertical | 0,48…0,5 | Mediciones de campo de la velocidad del viento con un anemómetro, par del rotor con un dinamómetro, revoluciones del rotor con un tacómetro | |
Ventajas de la turbina eólica de eje vertical VAWT
- El dispositivo gira en la misma dirección en cualquier dirección del viento. Mientras que las góndolas de los aerogeneradores horizontales deben orientarse hacia el viento, lo que aumenta el coste de diseño y reduce la vida útil de las partes móviles del mecanismo giratorio.
- La generación de electricidad en VAWT comienza con velocidades del viento de 5 m/s.
- La turbina tiene una alta calidad aerodinámica de las palas y una arquitectura innovadora, lo que le permite alcanzar una eficiencia energética eólica de al menos el 47%.
- La turbina no requiere mantenimiento del generador (anular lineal plano sin escobillas ni cojinetes).
- El aumento de potencia se logra instalando módulos adicionales.
- VAWT no tiene restricciones cuando se instala cerca de viviendas y no crea radiación electromagnética y acústica inaceptable. Esto permite instalar turbinas en zonas pobladas, incluidos los tejados de edificios de varios pisos, sin comprometer las vistas del paisaje.
- VAWT es absolutamente inofensivo y puede instalarse en las rutas migratorias de aves migratorias.
- La turbina es resistente a vientos fuertes y puede soportar incluso vientos huracanados. Esto se logra mediante un mecanismo que cambia automáticamente los ángulos de ataque de las palas verticales de la turbina (las figuras se muestran arriba).
- VAWT tiene componentes livianos y simples que son fáciles de transportar e instalar.
- La turbina está protegida de los rayos.
Hoy se ha completado un modelo tridimensional en tamaño natural de la parte mecánica de la turbina (con una altura de álabes verticales de 8 m), así como dibujos de trabajo de las piezas y conjuntos del rotor y su unidad de rotación. completado. Los planos del generador eléctrico y las palas se desarrollan teniendo en cuenta el máximo cumplimiento del criterio “precio - calidad”.
El proyecto implica el diseño, fabricación y prueba de una muestra VAWT de tamaño completo (altura de hoja vertical de 8 m). Después de lo cual está previsto organizar la producción industrial de dichas instalaciones después de depurar el modelo piloto, equipándolas en zonas no electrificadas en las zonas rurales y en edificios en las ciudades.
Los campos de aplicación del innovador aerogenerador son, en principio, los mismos que los de sus homólogos. Es decir, se trata de la generación de electricidad en lugares donde no existen fuentes estacionarias, así como donde el uso de otros métodos de generación de electricidad no es económicamente rentable. En particular, se trata de objetos especiales que requieren suministro de energía autónomo, por ejemplo, balizas y radiobalizas, puestos fronterizos y puestos fronterizos, puestos meteorológicos y de navegación aérea automatizados.