Marzo 07, 2024
El objetivo de poseer y operar un sistema de turbina eólica de tamaño doméstico es generar electricidad por cualquier motivo, ya sea para uso doméstico, ganancias o generación con fines industriales. La generación general de electricidad de un sistema de turbina eólica depende de muchos factores diferentes, muchos de los cuales pueden verse influenciados por factores internos y externos del propio sistema o del lugar donde está ubicado. Es decir, no solo importa la potencia nominal que tenga su turbina, sino qué tan eficiente sea esa turbina para extraer la energía del viento y convertirla en energía eléctrica en el punto de consumo. Por ejemplo, un generador de 5 kW en una turbina podría, debido a ineficiencias en el sistema, generar sólo 500 W de potencia debido a las pérdidas de energía en el sistema si se gestiona incorrectamente. Por lo tanto, es importante Caracterizar y comprender las diferentes causas de la ineficiencia y cómo podrían combatirse.
Cómo aprovechar al máximo el viento
Comenzaremos desde la perspectiva del viento y analizaremos cada una de las ineficiencias hasta llegar a la electricidad utilizada para cargar las baterías de su hogar. Desafortunadamente, no se puede controlar lo que hace el viento en todo momento, por lo que lamentablemente no podemos hacer mucho sobre su condición. No importa, sin embargo , que, en general, cuanto más laminar sea el flujo del viento (nombre científico para un flujo suave de aire), mayor será la eficiencia de la conversión de la energía cinética del viento en energía cinética rotacional del palas de turbina eólica.
El flujo turbulento es lo contrario. Aquí es cuando el aire es caótico y gira en torno a la imprevisibilidad. Los puntos locales dentro del flujo del viento pueden empujar el viento hacia atrás o hacia los lados provocando que se apliquen fuerzas inconsistentes a las palas de la turbina. El control limitado que usted tiene sobre el viento que interactúa con su turbina es cómo el entorno alrededor de la turbina afecta las condiciones de flujo. Las obstrucciones al flujo, como árboles, edificios u otras turbinas eólicas, provocarán un aumento del flujo turbulento que llega a la turbina. Por lo tanto, al instalar su turbina, debe intentar colocarla en un área abierta y agradable con mínimas obstrucciones cercanas.
También vale la pena fijarse en la velocidad del viento a la que estará sometida su turbina en las diferentes posiciones de instalación, ya que puede variar. El punto principal que debes considerar es la altura de tu turbina. Cuanto más arriba esté instalada la turbina, generalmente mayores serán las velocidades del viento. Esto se debe a que a medida que el viento interactúa con el suelo, se desacelera, desacelerando el aire justo encima de él, luego ese aire desacelera el aire sobre él, etc. hasta que regresas al flujo sin restricciones donde el viento fluye a toda velocidad. Este fenómeno se denomina capa límite en dinámica de fluidos: una capa de flujo cercana a un límite (aire-tierra) que tiene un gradiente de velocidad a lo largo de su altura.
Levantar o arrastrar
La segunda y bastante importante ineficiencia cuando se trata de sistemas de turbinas eólicas es el límite teórico de la cantidad de energía que una determinada pala de turbina puede extraer del viento. Esto depende principalmente de la forma de la pala utilizada para captar la energía eólica. Hay varios diseños populares de palas de turbina, TESUP en particular emplea palas de tipo elevación y tipo arrastre en sus diseños.
Se puede ver un ejemplo de pala tipo elevación en la turbina Magnum 5. La pala tiene una forma conocida como perfil aerodinámico. Esta es la forma del ala de un avión si nos fijamos en su sección transversal. Esta forma produce sustentación cuando el viento pasa sobre su superficie exactamente de la misma manera que el ala de un avión. Un buen ejemplo de turbina de tipo arrastre es la turbina TESUP AtlasX. Este tipo de turbina tiene una pala en forma de "C" y depende del viento para "empujar" directamente las palas de la turbina para hacerlas girar.
El máximo teórico para las turbinas de tipo elevador es de alrededor del 40% y sé que puede parecer bajo a primera vista, ¡pero la eficiencia máxima de cualquier turbina es solo del 45%! ¡Así que realmente no está nada mal! Las turbinas de tipo arrastre tienden a tener una eficiencia más baja en general. Esto se debe principalmente a la construcción de la turbina. Como dos palas (una a cada lado de la turbina) son empujadas por el viento en un momento dado, una de las palas trabaja en contra de la rotación de la turbina (¡qué grosero!). La forma de C de la pala garantiza una mayor superficie de pala. está expuesta al viento y por lo tanto una de las palas atrapa más viento y es empujada con más fuerza, generando rotación.
Quizás estés pensando: Oh, ¿eso es basura, baja eficiencia? ¡Apenas obtendré energía de mi turbina TESUP! Pero no se preocupe, hay una compensación, ¡y además excelente! Las turbinas de tipo arrastre tienen una velocidad de arranque más baja y, por lo tanto, giran con más frecuencia que las turbinas de tipo elevación, ¡muy parecidas a la tortuga y la liebre de la generación de energía! TESUP trabaja duro para que sus turbinas tengan mayor eficiencia diseñando cuidadosamente sus palas. ¡Solo mira las palas rediseñadas del AtlasX! No sólo han mejorado la eficiencia de la turbina y han aumentado el área de captación de viento, ¡sino que también tienen un aspecto fantástico!
La necesidad de buenos componentes en su sistema operativo
El último obstáculo entre el viento y la generación de electricidad son las ineficiencias eléctricas. Estos pueden ocurrir y ocurrirán en todos los componentes eléctricos, ya sea el generador eléctrico de la turbina o el cable más pequeño del sistema. Desafortunadamente, los componentes eléctricos tienden a desperdiciar electricidad mediante la generación de energía térmica (piense en cuando tocó el cargador de un teléfono y se calentó después de cargarlo). Cada paso necesario en un sistema de turbina eólica para generar, transmitir y almacenar energía eléctrica contendrá inherentemente algunas pérdidas. ¡Por supuesto que estas pérdidas pueden reducirse!
La mejor manera de lograr este aumento de la eficiencia electrónica a bajo costo es comprar componentes electrónicos de buena calidad para su sistema. TESUP puede proporcionar controladores de carga, inversores de potencia y sistemas de cableado que sean muy adecuados y diseñados específicamente para las turbinas TESUP. Comprar uno o todos estos sistemas para complementar su sistema de generación de energía basado en turbinas eólicas es una buena manera de reducir las pérdidas en su sistema y, en última instancia, generar más energía en general.
¡TESUP espera que esta pequeña guía sobre algunas ineficiencias que pueda encontrar haya sido útil! ¡Esperamos que ahora esté un poco mejor informado sobre los sistemas de turbinas eólicas y lo interesantes que son!