La industria energética afronta su tarea con bastante confianza, pero la escala de nuestro país es tal que todavía no es posible suministrar electricidad por completo a todas las zonas remotas o de difícil acceso. Esto se debe a muchos factores que son demasiado costosos o técnicamente inalcanzables de superar en las condiciones actuales.
Por lo tanto, se debe prestar cada vez más atención a fuentes alternativas que puedan satisfacer las necesidades de las regiones atrasadas sin la participación de redes troncales. Una dirección prometedora es la energía eólica que utiliza energía libre.
Diseño y tipos de plantas de energía eólica.
Plantas de energía eólica(WPP) utilizan la energía eólica para generar electricidad. Las grandes estaciones constan de muchas, unidas en una sola red y que alimentan grandes áreas: pueblos, ciudades, regiones. Los más pequeños son capaces de proporcionar pequeñas zonas residenciales o casas individuales. Las estaciones se clasifican según varios criterios, por ejemplo, por funcionalidad:
- móvil,
- estacionario.
Por ubicación:
- costero
- costa afuera
- suelo
- flotante.
Por tipo de construcción:
- giratorio,
- veleta.
Las estaciones de paletas son las más extendidas en el mundo. Son muy eficientes y capaces de producir cantidades suficientes de electricidad para abastecer a los consumidores de toda la industria energética. Al mismo tiempo, la distribución de dichas estaciones tiene una configuración específica y no se encuentra en todas partes.
Principio de funcionamiento
Como ya se ha mencionado, los parques eólicos tienen un diseño de rotor o de paletas. Las estaciones giratorias suelen tener dispositivos con. En muchos sentidos, son más convenientes que los alados, ya que no hacen mucho ruido durante el funcionamiento y no requieren instalación en la dirección del viento. Al mismo tiempo, los diseños de rotores son menos eficientes y pueden utilizarse en pequeñas estaciones privadas.
Los dispositivos de ala son capaces de producir el máximo efecto. Utilizan la energía resultante de manera mucho más eficiente que las muestras rotativas, pero requieren una orientación correcta con respecto al flujo, lo que significa la presencia de dispositivos o equipos adicionales.
Todos los tipos funcionan según el mismo principio: la corriente del viento hace girar la parte móvil, que transmite la rotación al generador, como resultado de lo cual se forma una corriente eléctrica en el sistema. Carga las baterías, que alimentan inversores que convierten la corriente resultante en un voltaje y frecuencia estándar adecuados para dispositivos de consumo.
Para abastecer a un gran número de consumidores, los generadores eólicos individuales se conectan en un sistema, formando estaciones: parques eólicos.
Ventajas y desventajas de las plantas de energía eólica.
Las ventajas de los parques eólicos incluyen:
- independencia de los recursos fósiles;
- Se utiliza una fuente de energía absolutamente gratuita;
- método respetuoso con el medio ambiente: no se causa ningún daño al medio ambiente.
Al mismo tiempo, también existen desventajas:
- la irregularidad del viento crea ciertas dificultades para generar energía y obliga a utilizar una gran cantidad; baterías;
- los molinos de viento hacen ruido cuando funcionan;
- bajo, es muy difícil aumentarlo;
- el costo de los equipos y, en consecuencia, la electricidad es mucho más alto que el precio de la electricidad de la red;
- La recuperación de la inversión del equipo disminuye significativamente a medida que aumenta su capacidad. .
El uso de pequeñas estaciones puede proporcionar energía a un número limitado de consumidores, por lo que se requieren dispositivos grandes para asentamientos o regiones grandes. Al mismo tiempo, las turbinas eólicas de alta potencia requieren flujos de viento adecuados y uniformidad de movimiento, lo que no es típico de las condiciones de nuestro país. Esta es la razón principal de la baja prevalencia de turbinas eólicas en comparación con los países europeos.
Justificación económica para la construcción de un parque eólico
Desde un punto de vista económico, la construcción de un parque eólico sólo tiene sentido si no existen otros métodos de suministro de energía. El equipo es muy caro, el mantenimiento y la reparación requieren costes constantes y la vida útil está limitada a 20 años, y esto en las condiciones europeas. Para Rusia, este período puede reducirse al menos en un tercio. Es por eso uso de parques eólicos económicamente ineficaz.
Por otro lado, en ausencia total de opciones alternativas o en presencia de condiciones óptimas que aseguren un funcionamiento uniforme y de alta calidad de las turbinas eólicas, el uso de parques eólicos se convierte en una forma completamente aceptable de suministrar energía.
¡Importante! Hablamos concretamente de grandes estaciones que abastecen a regiones enteras. La situación con las estaciones domésticas o privadas parece más atractiva.
Capacidad de las estaciones industriales.
Los parques eólicos industriales tienen una potencia muy elevada, capaz de abastecer a grandes poblaciones o regiones. Por ejemplo, El parque eólico Gansu en China tiene 7965 MW, Enercon E-126 produce 7,58 MW, y este no es el límite.
Cabe señalar de inmediato de qué estamos hablando, otros modelos producen mucha menos energía. Sin embargo, cuando se combinan en grandes centrales, las turbinas eólicas son capaces de producir una cantidad bastante suficiente de electricidad. Los complejos combinados generan una potencia total de 400 a 500 MW, que se puede comparar fácilmente con la productividad de las centrales hidroeléctricas.
Las estaciones pequeñas tienen indicadores más modestos y solo pueden considerarse fuentes puntuales que abastecen a un número limitado de consumidores.
Fabricantes líderes a nivel mundial
en numero los fabricantes más famosos de generadores eólicos. y equipos para la industria de la energía eólica incluye empresas:
- vestas,
- Nordex,
- superviento
- Panasonic
- ecotecnia,
- Vergnet.
Los fabricantes rusos aún no están preparados para competir con estas empresas, ya que aún no se ha planteado suficientemente la cuestión de la creación de generadores eólicos productivos y de alta calidad en Rusia.
Geografía de aplicación
La energía eólica está más extendida en la costa occidental del Atlántico, en particular en Alemania. Existen las mejores condiciones: vientos suaves y fuertes, indicadores climáticos óptimos. Pero la razón principal del uso generalizado de plantas de energía eólica en esta región fue la falta de oportunidades para la construcción de centrales hidroeléctricas, lo que obligó a los gobiernos de los países de esta región a utilizar los métodos disponibles para generar electricidad. Al mismo tiempo, hay instalaciones en la región del Báltico, Dinamarca y Holanda.
Rusia todavía está rezagada en este asunto; durante la última década, apenas se han puesto en funcionamiento una docena de parques eólicos. La razón de este retraso radica en el gran desarrollo de la energía hidroeléctrica y la falta de condiciones adecuadas para el funcionamiento de las centrales eólicas industriales. Sin embargo, está aumentando la producción de pequeñas instalaciones capaces de suministrar energía a fincas individuales.
Hechos y conceptos erróneos
La baja prevalencia de las centrales eólicas y la falta de experiencia con ellas han dado lugar a muchos conceptos erróneos sobre las propiedades y el impacto de las centrales eólicas en el cuerpo humano. Por tanto, existe la creencia generalizada de que el nivel de ruido producido por un generador eólico en funcionamiento es inusualmente alto. De hecho, hay algo de ruido, pero su nivel es mucho menor de lo que comúnmente se cree. Así, el ruido de los modelos industriales a una distancia de 200-300 m se percibe de oído de la misma forma que el sonido de un frigorífico doméstico en funcionamiento.
Otro problema que la gente ignorante exagera sin razón es la creación de interferencias insuperables en las señales de radio y televisión. Este problema se resolvió antes de que los usuarios se dieran cuenta: cada potente molino de viento industrial está equipado con un filtro de interferencias de radio de alta calidad que puede eliminar por completo la influencia del dispositivo en las ondas de radio.
Las personas que viven cerca de las turbinas estarán constantemente en la zona de sombra parpadeante. Este es un término que se refiere a la incómoda sensación de las pantallas de luces intermitentes. Las palas giratorias crean este efecto, pero su importancia es muy exagerada. Incluso las personas más sensibles siempre pueden simplemente alejarse de una turbina si se encuentran cerca de ella.
Hay otros hechos inverosímiles y bastante reales sobre el funcionamiento de los parques eólicos, su impacto en el cuerpo humano y la naturaleza circundante. Algunos de ellos son rumores corrientes, otros son tan exagerados que ni siquiera merecen discusión. La energía eólica es una industria en toda regla capaz de resolver problemas de suministro de energía tanto a gran escala como dentro de una pequeña casa de campo.
Parques eólicos privados
Para Rusia, la cuestión más urgente es la distribución de pequeñas estaciones que abastecen a una casa o finca. La construcción de grandes parques eólicos en las condiciones climáticas de nuestro país no es práctica ni rentable. El mayor valor de las turbinas eólicas radica en su capacidad de proporcionar energía a comunidades atrasadas o remotas donde no hay conexión a la red.
Para estas zonas, el uso de pequeñas estaciones privadas es la mejor manera de solucionar el problema, ya que el funcionamiento de una turbina eólica no requiere el suministro de combustible, el dispositivo es sencillo y puede repararse fácilmente. Dotar a estas regiones de equipamiento adicional es mucho más sencillo y económico que destinar grandes fondos a la instalación de líneas eléctricas, especialmente cuando se trata de zonas montañosas. Las pequeñas turbinas eólicas pueden generar cantidades suficientes de energía sin necesidad de mantenimiento ni costes de combustible, lo que las convierte en una solución muy prometedora y atractiva al problema.
Revisión de precios de modelos populares.
El coste de los generadores eólicos es elevado. Este momento es el más difícil de superar para la difusión de las tecnologías de energía eólica. A muchos propietarios les encantaría instalar turbinas eólicas en su propiedad, pero no tienen los fondos para comprarlas. Una instalación capaz de iluminar un área cuesta alrededor de 100 mil rublos.
Un diseño más potente que le permita suministrar electricidad a una cabaña costará 250 mil.
Un parque eólico capaz de alimentar una pequeña granja cuesta alrededor de 500 mil rublos. Y este no es el límite. A estos precios no se puede esperar una rápida difusión de los generadores eólicos, por lo que todas las esperanzas están puestas en la aparición de modelos nacionales que puedan resolver el problema del alto coste de los equipos. Alternativamente, puedes comprar un modelo chino relativamente económico. Estos dispositivos no se pueden reparar, ya que, de hecho, son desechables, pero su precio es mucho menor que el de los modelos occidentales de potencia similar.
¿Cómo hacer una planta de energía eólica?
El elevado coste de los modelos industriales obliga a personas que saben utilizar herramientas y tienen ciertos conocimientos a crear molinos de viento caseros. Los costes de un dispositivo de este tipo son incomparables con los de los modelos de fábrica y el efecto obtenido con los productos caseros a menudo supera el rendimiento de los productos extranjeros de renombre.
Para hacer una estación necesitarás:
- conjunto de equipos: controlador de carga, inversor, batería;
- Generador capaz de funcionar a bajas velocidades. La mayoría de las veces se utilizan generadores de automóviles o tractores que han sufrido alguna modernización;
- molino de viento: un rotor giratorio montado sobre un mástil o base de las dimensiones requeridas.
El equipo para la estación se puede ensamblar usted mismo o comprarlo ya hecho. Hacer un generador a partir de un dispositivo terminado lleva un día (si tiene una idea de lo que hay que hacer). El molino de viento está hecho de materiales de desecho: barriles de metal, chapas, etc.
Se ensamblan todos los elementos de diseño, se pone en marcha el sistema, se evalúan sus características y, si es necesario, se realizan los cambios necesarios. Un molino de viento ensamblado con tus propias manos se puede reparar sin problemas, ya que el maestro conoce todo su diseño, como dicen, hasta el último tornillo.
La operación de un parque eólico no requiere ningún gasto especial; todas las inversiones se realizan a la vez. La vida útil del sistema se calcula en 20 años, pero cuando se fabrica con sus propias manos es prácticamente ilimitada, ya que la modernización o reparación de la estructura es posible en cualquier momento.
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 de suministro de energía alternativa y en crecimiento 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 defensores de la energía libre, 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, que perjudican la potencia;
- 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 y controlador eólico: ayudan a convertir el impulso en corriente continua;
- batería – almacena energía;
- Inversor: ayuda a convertir la corriente continua en corriente alterna.
Las instalaciones eólicas convierten la energía de las masas atmosféricas en movimiento, que en un grado u otro están disponibles en cualquier parte del mundo, directamente en electricidad. Esto es precisamente lo que subyace al efecto económico y medioambiental positivo del uso de turbinas eólicas.
Ventajas de la energía eólica
Las modernas soluciones tecnológicas permiten producir aerogeneradores con potencias que van desde varios kW hasta cientos de MW.. Es decir, las turbinas eólicas pueden suministrar electricidad tanto a áreas industriales enteras como a casas residenciales individuales. Además de las ventajas puramente económicas, la energía eólica tiene otra ventaja innegable: ejerce una presión significativamente menor sobre la ecología y la biosfera de la Tierra. Por lo tanto, el sitio web autorizado "Energía alternativa" (http://altenergiya.ru/) confirma con razón los profundos pensamientos de V.V. Vernadsky, expresados a mediados del siglo XX:
…las ventas de pequeños parques eólicos, que pueden aprovechar la energía eólica en casi cualquier región (incluso donde no hay suficiente energía eólica para uso industrial), aumentan constantemente. Se prevé que estas fuentes de energía alternativas se utilizarán cada vez más, tanto en el ámbito público como en el privado, hasta que finalmente desplacen a la energía tradicional basada en combustibles fósiles.
Las ventajas económicas de la energía eólica doméstica (instalaciones con una capacidad de 3 a 15 kW) incluyen los siguientes factores:
- Fuente inagotable de energía;
- Pureza ecológica de la energía;
- Velocidad de construcción de un aerogenerador;
- Corto período de recuperación de inversiones de capital;
- No se requieren sitios especiales para la instalación de equipos.
La desventaja de las pequeñas turbinas eólicas es prácticamente un factor: la dependencia directa de la potencia generada de la presión del flujo de aire, que en la mayoría de las regiones de la Tierra no es estable. Por lo tanto, para un suministro de energía estable y de alta calidad a los electrodomésticos, se requieren equipos adicionales como baterías y rectificadores de semiconductores..
Estudio del potencial energético del territorio.
De cara al futuro siglo XXI, la falta de alternativas al desarrollo de la energía eólica es evidente. Por ello, en los países avanzados se están realizando estudios sobre el potencial de los territorios con vistas a utilizarlos para la construcción de grandes aerogeneradores.
Las centrales de energías alternativas suelen ocupar grandes superficies. En consecuencia, en primer lugar, se presta atención a aquellas áreas que, incluso a largo plazo, no pueden participar en otras actividades económicas:
- Desiertos;
- Alturas de las montañas;
- Zonas de plataforma;
- Zonas costeras de mares y océanos, y otras.
En particular, el popular recurso de Internet windypower.blogspot.com/p/blog-page_8642.html proporciona la siguiente información:
Se realiza un estudio preliminar del potencial de la zona. Los anemómetros se instalan a una altitud de 30 a 100 metros y durante uno o dos años recopilan información sobre la velocidad y dirección del viento. La información obtenida se puede combinar en mapas de disponibilidad de energía eólica. Estas tarjetas permiten a los inversores potenciales evaluar la tasa de rendimiento de la inversión del proyecto.
Capacidades de las plantas de energía eólica industrial.
Las turbinas eólicas industriales vienen en una amplia variedad de capacidades dependiendo del potencial energético de un área en particular. Las tecnologías modernas permiten producir en masa incluso equipos generadores no estandarizados con un período de recuperación de la inversión de 3 a 5 años..
Hoy en día, el parque eólico terrestre más grande se encuentra en Tehachapi Pass en California. Su capacidad total, comparable a la de las grandes centrales térmicas, ya es de 1.550 MW.. En el futuro está previsto aumentar la capacidad instalada del parque eólico ALTA hasta los 3.000 MW. Utiliza aerogeneradores de 1,5 y 3,0 MW.
Las potencias que poseen grandes zonas de plataforma están desarrollando activamente la energía eólica marina. Dinamarca y el Reino Unido están a la cabeza en este ámbito. Estas turbinas eólicas se instalan a entre 10 y 50 km de la costa en un mar con poca profundidad y son muy eficientes porque allí soplan constantes vientos marinos. El mayor parque eólico entre los que operan en zonas marinas del mundo es la estación británica London Array con una capacidad operativa de 630 MW.
También se están desarrollando tipos exóticos de parques eólicos como los flotantes y los voladores. Hasta el momento se trata de instalaciones con uno o un pequeño grupo de generadores con una capacidad de 40 a 100 kW cada uno. Pero con el tiempo está previsto aumentar la capacidad de las unidades de las centrales eléctricas flotantes hasta 6,3 MW. En particular, las empresas danesas e italianas ya se han acercado a dichas capacidades.
Parques eólicos para suministrar electricidad a casas rurales y pequeñas empresas y sus precios.
Para cubrir totalmente las necesidades de una casa de campo, una pequeña finca, un restaurante o un mercado, basta con disponer de una instalación con una potencia de 20 kW o incluso menos. Para un edificio residencial, por ejemplo, la potencia nominal del generador se selecciona a razón de 1 kW por 12 m2 de superficie, si la temperatura invernal no desciende por debajo de 18 C con una velocidad media diaria del viento de 6,3 m/s o más.
El coste de una central eléctrica para las necesidades domésticas y de pequeñas empresas depende de la potencia nominal del generador eléctrico y es de unos 50 mil rublos por 1 kW para centrales eólicas de hasta 3 kW, 40 mil rublos/kW para centrales eólicas de hasta 10 kW y alrededor de 30 mil rublos/kW – para centrales eólicas de más de 10 kW.
El período de recuperación de la inversión de una central eléctrica autónoma es de 5 a 7 años, por lo que 1 kW de la potencia nominal instalada del generador por año puede generar tanta energía como el equivalente a quemar 2 toneladas de carbón de alta calidad.. En particular, la turbina eólica ESO-0020 con una potencia eléctrica nominal de 20 kW, presentada en el sitio web “Materiales educativos de VGUES (http://abc.vvsu.ru/) tiene los siguientes parámetros:
- El costo de la electricidad es de $0,02/kWh;
- Producción anual de electricidad energía: más de 70.000 kWh;
- Período de recuperación – hasta 7 años;
- Vida útil – 20 años.
Video
– dispositivos especialmente diseñados en los que la energía eólica se convierte en energía eléctrica. Cada día son más populares. Utilizando fuentes de energía naturales y, lo más importante, renovables, las cómodas y sencillas instalaciones de energía eólica, las llamadas turbinas eólicas, son una excelente alternativa a las centrales eléctricas tradicionales, especialmente en hogares privados.
Uso de la energía eólica
Los molinos de viento, o más bien el principio de su funcionamiento, fueron inmerecidamente olvidados en los años veinte del siglo pasado. Sin embargo, ni siquiera entonces se utilizaba la fuerza del viento para generar energía eléctrica. Impulsaba muelas de molino, se utilizaba como propulsión para barcos de vela y posteriormente puso en marcha bombas para bombear agua a embalses, es decir, se convertía en energía mecánica.
La energía eólica comenzó a desarrollarse rápidamente a finales de los años sesenta del siglo pasado. En ese momento, hubo una escasez catastrófica de los recursos energéticos tradicionales; además, sus precios aumentaron drásticamente y los problemas ambientales asociados con su uso se agudizaron cada vez más.
Promovió el uso de fuentes alternativas de electricidad, incluida la energía eólica, y el progreso tecnológico. Han aparecido nuevos materiales de alta resistencia y bastante ligeros que permiten construir torres de hasta 120 m de altura y palas enormes.
Los vientos que soplan en muchas regiones del planeta son capaces de hacer girar las turbinas de las centrales eléctricas a velocidad suficiente para suministrar energía a hogares privados, pequeñas granjas o escuelas en zonas rurales.
Pero en cualquier barril de miel hay al menos una mosca en el ungüento. El viento no se puede controlar; no siempre sopla, especialmente en la misma dirección y a la misma velocidad. El progreso tecnológico no se detiene. Si hoy las plantas de energía eólica para una casa privada, que generan cientos de kilovatios de electricidad, ya no son una rareza, mañana, tal vez, las estaciones con una capacidad de decenas de megavatios se conviertan en algo común. En cualquier caso, ya existen centrales eólicas con una capacidad de 5 MW o más.
Ventajas y desventajas de las plantas de energía eólica.
Las plantas de energía eólica tienen, además del uso de energía eólica gratuita y la independencia de fuentes externas de electricidad, otras ventajas importantes. No existe ningún problema medioambiental con el almacenamiento y eliminación de residuos, y el método de generación de energía en sí es uno de los más respetuosos con el medio ambiente. Sin mencionar lo estéticamente agradable que se ve el molino de viento contra el cielo, su ventaja puede considerarse que la instalación puede ser estacionaria o móvil.
Además, hoy ya es posible seleccionar un parque eólico de modelo y potencia adecuados, o utilizar una instalación que combine el uso de varias fuentes de energía, tradicionales y alternativas. Podría tratarse de una central diésel o de energía eólica solar. 
Los parques eólicos también tienen desventajas. En primer lugar, son tan ruidosos que las instalaciones grandes deben apagarse por la noche. En segundo lugar, a menudo interfieren con el tráfico aéreo o las ondas de radio. En tercer lugar, es necesario colocarlos en áreas realmente enormes. Y hay otro inconveniente importante de las estructuras de las palas: deben apagarse durante las migraciones estacionales masivas de aves.
Tipos de plantas de energía eólica
Según su funcionalidad, las plantas de energía eólica se pueden dividir en estacionarias y móviles o móviles. Las potentes instalaciones estacionarias requieren una amplia gama de trabajos preparatorios, pero son capaces de acumular suficiente electricidad en baterías para su uso en climas tranquilos.
Las centrales eléctricas móviles tienen un diseño más sencillo, son sencillas, fáciles de instalar y de operar. Por lo general, se utilizan para alimentar aparatos eléctricos o cuando se viaja. 
Por diseño, se hace una distinción entre plantas de energía eólica de impulsor y de rotor.
Dependiendo del lugar donde se instalen los parques eólicos, existen:
- suelo. Se instalan en elevaciones más altas y son los más comunes en la actualidad;
- costero. Están construidos en la zona costera de mares y océanos, donde los vientos soplan constantemente debido al calentamiento desigual de la tierra y el agua;
- costa afuera. Están construidos en el mar a una distancia de 10 a 15 km de la costa, donde soplan constantemente los vientos marinos;
- flotante. También están ubicados aproximadamente a la misma distancia de la costa que los de alta mar, pero sobre una plataforma flotante.
Según los campos de aplicación, las plantas de energía eólica pueden ser industriales o domésticas.
Parques eólicos de paletas
Los parques eólicos de paletas, líderes en el mercado de la energía eólica, ya se han convertido en algo habitual. En un sueño alto, se instala un mecanismo de cuchillas con un eje de rotación horizontal, predominantemente de tres palas, y su potencia depende de la envergadura de las palas. Dicha unidad alcanza su velocidad máxima de rotación cuando las palas están perpendiculares al flujo del viento, por lo que su diseño incluye un dispositivo para la rotación automática del eje de rotación en forma de ala estabilizadora en estaciones pequeñas y un sistema electrónico de control de guiñada en estaciones más potentes. estaciones. 
Los parques eólicos con impulsores se diferencian entre sí principalmente por el número de palas. Pueden ser multipala, bipala o incluso con una pala y contrapeso.
Parques eólicos rotativos
Las centrales eólicas rotativas o rotativas tienen un eje de rotación vertical y no dependen de la dirección del viento. Esta es una ventaja importante si se utilizan corrientes de aire de orientación superficial. La desventaja de los parques eólicos de este diseño es el uso de generadores multipolares, que funcionan a bajas velocidades y no se utilizan mucho.
Estas unidades son de baja velocidad y, como resultado, no generan mucho ruido. Además, su ventaja es la simplicidad de los circuitos eléctricos, que no se ven afectados por ráfagas de viento ocasionales y fuertes.
Los expertos creen que los parques eólicos rotativos son los más prometedores para la energía eólica a gran escala. Es cierto que para poner en marcha una instalación de este tipo, se le debe aplicar energía externa. Sólo cuando alcanza ciertos parámetros aerodinámicos pasa del modo motor al modo generador.
Sistema combinado eólico-diesel
La desventaja de las turbinas eólicas (el suministro desigual de electricidad) en las grandes redes se compensa con un gran número de instalaciones.
Esta desventaja también se puede compensar utilizando sistemas combinados, en los que hay dispositivos especiales que distribuyen las cargas entre una central eólica (WPP) y un motor diésel. Por lo tanto, las redes autónomas de pequeña potencia de 0,5 a 4 MW combinadas con un motor diésel pueden funcionar de manera confiable y uniforme.
Los equipos modernos, que ahorran alrededor del 65% de combustible líquido al año, permiten conectar o desconectar un motor diésel en tan solo unos segundos si es necesario.
Parques eólicos domésticos e industriales
Las plantas de energía eólica doméstica tienen una potencia de 250 W a 15 kW y pueden funcionar junto con paneles solares, con o sin batería.
La electricidad generada por centrales eólicas domésticas es bastante cara, pero a menudo sucede que simplemente no existen otras fuentes.
Las centrales eólicas domésticas en Rusia se fabrican con un generador de CC que carga baterías con una capacidad de hasta 800 A/h. Todos los electrodomésticos de la casa pueden funcionar con estas baterías: TV, hervidor eléctrico, etc.
El proceso de carga de baterías después de desconectar la carga puede ser bastante largo, dependiendo de la fuerza del viento y de la potencia del generador.
En el mercado ruso también hay parques eólicos nacionales extranjeros; son bastante caros, pero normalmente producen menos de la mitad de la potencia nominal.
Los parques eólicos industriales tienen una potencia significativamente mayor y normalmente se combinan en redes únicas.
Las centrales eólicas privadas suelen tener una potencia de 3 a 5 kW, con menor frecuencia de 10 kW. Si la velocidad media anual del viento en la región alcanza los 3-4 m/s, entonces un parque eólico de este tipo puede suministrar electricidad a una casa de campo, una estación de servicio o una pequeña cafetería.
Principales características del parque eólico
La potencia nominal es el principal indicador que caracteriza a todas las centrales eléctricas, las centrales eólicas no son una excepción. Está determinada por la potencia que produce el generador con una velocidad media del viento de 12 m/s, y depende del tipo de estación.
El siguiente indicador importante es la tensión nominal del parque eólico, que genera el generador. Puede ser de 220 V, 12 V o 24 V.
La potencia eléctrica del generador depende de la potencia de la turbina. Dado que la potencia de la turbina es mayor cuanto mayor es su diámetro y, por tanto, más fuerte es el mástil, este indicador es importante a la hora de elegir y calcular el diseño del mástil.
El aerogenerador tiene varias características más. Su rendimiento es importante: esta es la cantidad de electricidad que genera el dispositivo por año. A la hora de elegir un aerogenerador es necesario conocer la velocidad máxima del viento que puede soportar el aerogenerador y su velocidad mínima (de arranque) a la que comienza a girar. En la selección influyen tanto la velocidad de rotación de la turbina como el número de palas.
Principio de funcionamiento y diseño de parques eólicos.
En un parque eólico, el flujo de aire hace girar una rueda con palas, desde donde se transmite el par a otros mecanismos. Cuanto más grande es la rueda, más flujo de aire capta y, por tanto, más rápido gira.
En términos de física, la velocidad lineal del viento se convierte en la velocidad angular de rotación del eje del generador, que, a su vez, convierte el movimiento de rotación en energía eléctrica y la transmite a través del controlador a las baterías. A la salida del aparato la electricidad ya es apta para uso doméstico.
Es decir, una pequeña central eólica consta de una turbina, palas, una cola (mecanismo giratorio), un mástil con tirantes, baterías, un controlador de carga y un inversor que convierte 12 V a 220 V. 
Además de estos dispositivos, un parque eólico industrial también contiene sistemas para monitorear la dirección y velocidad del viento, el estado del aerogenerador y la protección contra descargas eléctricas. Además, el mástil no puede soportar cargas más grandes y se reemplaza por una torre en la que se ubica todo el equipo adicional.
Diseño de parques eólicos
El principal indicador que permite decidir el uso de una instalación de energía eólica es la velocidad media anual del viento, que debe ser de al menos 5 m/s. Es cierto que hoy en día ya existen parques eólicos de fácil aceleración destinados al suministro de energía a hogares privados, que entran en funcionamiento con una velocidad mínima del flujo de aire de 3,5 m/s.
Para determinar este indicador se utilizan mapas de viento especiales.
Se tomaron mediciones de la velocidad del viento en varias zonas climáticas de Rusia para determinar la eficiencia de las centrales eólicas. Ya están funcionando turbinas y estaciones eólicas en la región de Kaliningrado, en las islas Commander, en Murmansk, en la República de Sajá (Yakutia) y en Bashkortostán.
Al decidir instalar una planta de energía eólica o un parque eólico privado, primero debe contactar a especialistas para que investiguen la dirección y fuerza del viento utilizando anemómetros y construyan mapas de la disponibilidad de su energía. A partir de estos datos se calcula y desarrolla el diseño de un aerogenerador o una estación formada por varias instalaciones, sus parámetros técnicos y geométricos.
Es imposible construir un parque eólico industrial de capacidad suficientemente grande sin inversores, y los cálculos realizados de manera competente y un proyecto elaborado permitirán determinar el período de recuperación del proyecto y atraer financiación adicional.
Parques eólicos privados
Según estadísticas muy subestimadas, que no tienen en cuenta los edificios y estructuras aisladas y remotas, alrededor del 30% de los hogares privados en las zonas rurales, donde el tendido de redes eléctricas es imposible por razones económicas, no tienen suministro de electricidad. No en todas partes hay siquiera generadores de combustible líquido. ¡Y esto es en el siglo XXI!
Las investigaciones han demostrado que en muchas regiones del norte y del extremo norte, en Sajalín y Kamchatka, en la región del Bajo Volga, en Siberia, en Karelia y en el Cáucaso septentrional, se pueden instalar centrales eólicas de distintas capacidades.
La elección de la instalación está influenciada por las necesidades del cliente. Si necesita garantizar el funcionamiento de la maquinaria agrícola, un generador eólico de baja potencia se encargará de esta tarea. Si necesita electrificar un edificio completo, instalar alumbrado público, proporcionar calefacción a la casa, debe realizar un proyecto de planta de energía eólica.
Además de la velocidad media mensual del viento y su dirección, es necesario calcular el consumo medio mensual y la carga máxima de electricidad. Estos cálculos se pueden realizar fácilmente de forma independiente si se desea.
Hay otro indicador que incide en el coste del equipamiento y la instalación de los aerogeneradores. Esta es la altura del mástil. Cuanto más alta es la estructura, mayor es la velocidad del viento y más cara es. La altura óptima del mástil, según los expertos, es 10 veces mayor que la del árbol o edificio más alto en un radio de 100 m.
Planta de energía eólica de bricolaje
Para operar una bomba eléctrica, un televisor, iluminación u otros aparatos eléctricos de bajo consumo en una cabaña de verano, puede realizar usted mismo una instalación de energía eólica si tiene algunos conocimientos de ingeniería eléctrica.
Hoy en día, la inversión de capital en la construcción de grandes centrales eólicas está creciendo en Europa. La construcción masiva reduce el coste de un kilovatio y lo acerca al precio de la electricidad obtenida de fuentes tradicionales.
El diseño de las centrales eólicas se mejora constantemente, se mejoran las prestaciones aerodinámicas y eléctricas y se reducen las pérdidas.
Las plantas de energía eólica para hogares, según los economistas, se están convirtiendo en los proyectos energéticos más rentables. En el futuro prometen independencia de las tendencias negativas en este mercado.
La energía inagotable que llevan consigo las masas de aire siempre ha llamado la atención de la gente. Nuestros bisabuelos aprendieron a enganchar el viento a las velas y ruedas de los molinos de viento, después de lo cual corrió sin rumbo por las vastas extensiones de la Tierra durante dos siglos.
Hoy se le ha vuelto a encontrar un trabajo útil. Un aerogenerador para una vivienda particular pasa de ser una innovación técnica a convertirse en un factor real de nuestra vida cotidiana.
Echemos un vistazo más de cerca a las plantas de energía eólica, evalúemos las condiciones para su uso rentable y consideremos las variedades existentes. En nuestro artículo, los artesanos del hogar recibirán información para reflexionar sobre el tema del autoensamblaje de un molino de viento y los dispositivos necesarios para su funcionamiento eficiente.
¿Qué es un generador eólico?
El principio de funcionamiento de una central eólica doméstica es sencillo: el flujo de aire hace girar las palas del rotor montadas en el eje del generador y genera corriente alterna en sus devanados. La electricidad generada se almacena en baterías y los electrodomésticos la utilizan según sea necesario. Por supuesto, este es un diagrama simplificado de cómo funciona un molino de viento doméstico. En la práctica, se complementa con dispositivos que convierten la electricidad.
Inmediatamente detrás del generador en la cadena portacables se encuentra un controlador. Convierte la corriente alterna trifásica en corriente continua y la dirige para cargar las baterías. La mayoría de los electrodomésticos no pueden funcionar con energía constante, por lo que se instala otro dispositivo detrás de las baterías: un inversor. Realiza la operación contraria: convierte la corriente continua en corriente alterna doméstica con un voltaje de 220 Voltios. Está claro que estas transformaciones no se producen sin dejar rastro y quitan una parte bastante decente de la energía original (15-20%).
Si el molino de viento está emparejado con una batería solar u otro generador de electricidad (gasolina, diésel), el circuito se complementa con un interruptor automático (ATS). Cuando se apaga la fuente de corriente principal, se activa la de respaldo.
Para obtener la máxima potencia, el aerogenerador debe ubicarse siguiendo el flujo del viento. En sistemas simples se implementa el principio de la veleta. Para ello, se fija una pala vertical en el extremo opuesto del generador, girándolo hacia el viento.
Las instalaciones más potentes cuentan con un motor eléctrico giratorio controlado por un sensor de dirección.
Principales tipos de aerogeneradores y sus características.
Hay dos tipos de aerogeneradores:
- Con rotor horizontal.
- Con rotor vertical.
El primer tipo es el más común. Se caracteriza por una alta eficiencia (40-50%), pero tiene un mayor nivel de ruido y vibración. Además, su instalación requiere de un gran espacio libre (100 metros) o un mástil alto (a partir de 6 metros).
Los generadores con rotor vertical son menos eficientes energéticamente (la eficiencia es casi 3 veces menor que la de los horizontales).
Sus ventajas incluyen una instalación sencilla y un diseño fiable. El bajo nivel de ruido permite instalar generadores verticales en los tejados de las casas e incluso a nivel del suelo. Estas instalaciones no temen al hielo ni a los huracanes. Se lanzan con un viento débil (de 1,0 a 2,0 m/s), mientras que un molino de viento horizontal necesita un flujo de aire de fuerza media (3,5 m/s y superior). Los generadores eólicos verticales son muy diversos en la forma del impulsor (rotor).
Ruedas de rotor de aerogeneradores verticales.
Debido a la baja velocidad del rotor (hasta 200 rpm), la vida mecánica de este tipo de instalaciones supera con creces la de los aerogeneradores horizontales.
¿Cómo calcular y seleccionar un aerogenerador?
El viento no es gas natural bombeado a través de tuberías ni electricidad que fluye ininterrumpidamente a través de cables hasta nuestro hogar. Es caprichoso y voluble. Hoy un huracán arranca tejados y rompe árboles, y mañana da paso a una calma total. Por lo tanto, antes de comprar o fabricar su propio molino de viento, debe evaluar el potencial de la energía del aire en su área. Para ello es necesario determinar la fuerza media anual del viento. Este valor se puede encontrar en Internet previa solicitud.
Habiendo recibido dicha tabla, encontramos el área de nuestra residencia y observamos la intensidad de su color, comparándola con la escala de calificación. Si la velocidad media anual del viento es inferior a 4,0 metros por segundo, entonces no tiene sentido instalar un molino de viento. No proporcionará la cantidad necesaria de energía.
Si la fuerza del viento es suficiente para instalar una planta de energía eólica, entonces puede pasar al siguiente paso: seleccionar la potencia del generador.
Si hablamos de suministro autónomo de energía en el hogar, entonces se tiene en cuenta el consumo estadístico medio de electricidad de 1 familia. Varía entre 100 y 300 kWh al mes. En regiones con un potencial eólico anual bajo (5-8 m/s), una turbina eólica con una potencia de 2-3 kW puede generar esta cantidad de electricidad. Hay que tener en cuenta que en invierno la velocidad media del viento es mayor, por lo que la producción de energía durante este periodo será mayor que en verano.
Selección de un generador eólico. Precios aproximados
Los precios de los generadores eólicos domésticos verticales con una capacidad de 1,5 a 2,0 kW oscilan entre 90 y 110 mil rublos. El paquete a este precio incluye únicamente un generador con palas, sin mástil y equipo adicional (controlador, inversor, cable, baterías). Una central eléctrica completa, incluida la instalación, costará entre un 40 y un 60% más.
El costo de las turbinas eólicas más potentes (3-5 kW) oscila entre 350 y 450 mil rublos (con equipo adicional y trabajos de instalación).
Molino de viento de bricolaje. ¿Diversión o ahorro real?
Digamos de inmediato que hacer un generador eólico con sus propias manos que sea completo y efectivo no es fácil. El cálculo correcto de la rueda eólica, el mecanismo de transmisión y la selección de un generador adecuado para la potencia y la velocidad son un tema aparte. Sólo daremos breves recomendaciones sobre las principales etapas de este proceso.
Generador
Los generadores de automóviles y los motores eléctricos de lavadoras de accionamiento directo no son adecuados para este fin. Son capaces de generar energía a partir de la rueda de viento, pero será insignificante. Para funcionar de manera eficiente, los autogeneradores necesitan velocidades muy altas, que un molino de viento no puede desarrollar.
Los motores para lavadoras tienen otro problema. Hay imanes de ferrita allí, pero el aerogenerador necesita otros más eficientes: los de neodimio. El proceso de autoinstalación y bobinado de devanados portadores de corriente requiere paciencia y alta precisión.
La potencia de un dispositivo ensamblado por sus propias manos, por regla general, no supera los 100-200 vatios.
Recientemente, las ruedas motorizadas para bicicletas y scooters se han vuelto populares entre los aficionados al bricolaje. Desde el punto de vista de la energía eólica, se trata de potentes generadores de neodimio, ideales para trabajar con ruedas eólicas verticales y cargar baterías. De un generador de este tipo se puede extraer hasta 1 kW de energía eólica.
Rueda de motor: un generador listo para usar para una planta de energía eólica casera
Tornillo
Las más sencillas de fabricar son las hélices de vela y de rotor. El primero consta de tubos curvos ligeros montados sobre una placa central. Sobre cada tubo se colocan cuchillas hechas de tela duradera. La gran resistencia al viento de la hélice requiere una fijación con bisagras de las palas para que durante un huracán se doblen y no se deformen.
El diseño de rueda de viento giratoria se utiliza para generadores verticales. Es fácil de fabricar y de funcionamiento fiable.
Los generadores eólicos caseros con un eje de rotación horizontal funcionan mediante una hélice. Los artesanos del hogar lo ensamblan a partir de tubos de PVC con un diámetro de 160-250 mm. Las palas están montadas sobre una placa redonda de acero con un orificio de montaje para el eje del generador.
