¿Cuál es el principio de funcionamiento de una turbina eólica?

Answer 1

Las turbinas de viento operan en un principio simple. La energía en el viento gira dos o tres palas en forma de hélice alrededor de un rotor. El rotor está conectado al eje principal, que hace girar un generador para generar electricidad. Haga clic en la imagen para ver una animación del viento en funcionamiento. El viento es una forma de energía solar y es el resultado del calentamiento desigual de la atmósfera por el sol, las irregularidades de la superficie de la tierra y la rotación de la tierra. Los términos energía eólica o energía eólica describen el proceso mediante el cual el viento se utiliza para generar energía mecánica o electricidad. Las turbinas eólicas convierten la energía cinética del viento en energía mecánica. Esta energía mecánica puede usarse para tareas específicas (como moler granos o bombear agua) o un generador puede convertir esta energía mecánica en electricidad.

TIPOS DE TURBINAS DE VIENTO : Las turbinas eólicas modernas se dividen en dos grupos básicos: la variedad de eje horizontal, como se muestra en la foto a la derecha, y el diseño de eje vertical, como el modelo Darrieus de estilo batido de huevo que se muestra a la derecha inmediata, llamado así por su inventor francés. Las turbinas eólicas de eje horizontal suelen tener dos o tres palas. Estas turbinas eólicas de tres palas se operan “viento arriba”, con las palas mirando hacia el viento.

Las turbinas eólicas se pueden construir en tierra o en alta mar en grandes cuerpos de agua como océanos y lagos.

TAMAÑOS DE TURBINAS DE VIENTO: Las turbinas de escala de utilidad varían en tamaño desde 100 kilovatios hasta varios megavatios. Las turbinas eólicas más grandes son más rentables y se agrupan en parques eólicos, que proporcionan energía a granel a la red eléctrica. Las turbinas pequeñas individuales, de menos de 100 kilovatios, se utilizan para hogares, platos de telecomunicaciones o bombeo de agua. Las turbinas pequeñas a veces se usan en conexión con generadores diesel, baterías y sistemas fotovoltaicos. Estos sistemas se denominan sistemas eólicos híbridos y generalmente se usan en ubicaciones remotas, fuera de la red, donde no está disponible una conexión a la red pública.

PRINCIPIO:

Una turbina eólica funciona según un principio simple. Esta animación muestra cómo la energía en el viento gira dos o tres palas en forma de hélice alrededor de un rotor. El rotor está conectado al eje principal, que hace girar un generador para generar electricidad. Las turbinas eólicas están montadas en una torre para capturar la mayor cantidad de energía. A 100 pies (30 metros) o más sobre el suelo, pueden aprovechar el viento más rápido y menos turbulento. Las turbinas eólicas se pueden usar para producir electricidad para una sola casa o edificio, o se pueden conectar a una red eléctrica (que se muestra aquí) para una distribución de electricidad más generalizada.

Animación: cómo funciona una turbina eólica

Los ingenieros siguen el principio de funcionamiento de la turbina eólica cuando generan energía a través de las fuerzas de la naturaleza. Para que funcione de manera más eficiente y aumente el tiempo de actividad durante las condiciones de viento de alta velocidad, es esencial instalar un marco fuerte que no solo cubra los elementos esenciales de la generación de energía, sino que también pueda reducir el efecto del daño en caso de fuertes corrientes. Por lo tanto, hay ciertas pautas que deben seguirse que en realidad son una fórmula tanto de la mecánica del proceso de revolución como de las reacciones automáticas que se logran a través de la fricción mecánica.

GRACIAS

Answer 2

Los ventiladores gigantes que a veces ves (principalmente en el campo) son turbinas eólicas. Aunque parecen fanáticos, girando en su lugar, funcionalmente, son lo opuesto a los fanáticos. En lugar de usar electricidad para generar viento, como lo hacen los fanáticos, las turbinas eólicas usan el viento para generar electricidad. ¿Suena interesante? Averigüemos cómo.

Las turbinas de viento operan en un principio simple. El viento hace girar las dos o tres palas alrededor de un rotor conectado al eje principal. El eje gira y está conectado a un generador que genera electricidad.

Ahora que conocemos el principio, veamos las partes y trabajemos un poco más de cerca.

Partes de una turbina eólica

Aunque hablamos de “turbinas eólicas”, la turbina es solo una de las tres partes principales dentro de estas máquinas gigantes.

1. Turbinas: la primera parte, por supuesto, es la turbina. Las palas gigantes y el rotor (cubo) juntos forman la “turbina”. A medida que pasa el viento, hace girar las aspas. Estas palas tienen una forma curva aerodinámica para capturar tanta energía del viento como sea posible. Las cuchillas están unidas a un cubo, que gira a medida que las cuchillas giran. Cuando el rotor gira, hace girar un eje impulsor que está conectado a un generador dentro de la carcasa en la parte superior de la torre.
2. Eje: la segunda parte, el eje, es en realidad una caja de engranajes que aumenta la velocidad de las cuchillas giratorias lo suficiente como para alimentar el generador de electricidad.
3. Generador: la tercera parte es el generador, que convierte la energía mecánica del viento en movimiento en energía eléctrica, con la ayuda del eje giratorio.

La cantidad de electricidad que puede producir una turbina depende de dos cosas:

• El diámetro del rotor
• La velocidad del viento que impulsa el rotor.

Por lo tanto, cuanto más grande es la turbina eólica, más electricidad genera.

Recurso – ¿Cómo funcionan las turbinas eólicas?

Answer 3

En términos generales, la turbina eólica convierte la energía del viento en energía mecánica, y luego el generador la transforma en electricidad. Hay una caja de cambios que acelera la rotación impulsada por la energía eólica y promueve la producción de electricidad.

Como muchas personas no entienden, el viento no “empuja” las aspas para que corran, sino que fluye sobre ellas para formar una disparidad en la presión del aire. Tal disparidad levanta las aspas, lo que las impulsa a rotar y transeccionar constantemente los flujos de viento. Este es el mismo principio aerodinámico que las alas planas.

Basado en la tecnología actual de los molinos de viento, las turbinas eólicas comienzan a generar energía cuando el viento sopla a una velocidad de 3 pies por segundo, que es la velocidad de la brisa. Como energía renovable, la generación de energía eólica pronto gana popularidad en todo el mundo porque no emite dióxido de carbono y reduce nuestra dependencia de los carbones.

Visto desde afuera, un generador de energía eólica contiene 3 partes principales: turbina eólica, torre eólica y góndola.

Las turbinas eólicas son la principal distinción del generador de energía eólica. Compuesto por 2 o 3 palas y un cubo, la turbina eólica puede convertir la energía eólica en energía mecánica. Las palas de la turbina eólica son similares a las alas de los aviones porque ambas adoptan teorías aerodinámicas. Cuando los vientos soplan a través de la turbina eólica, se forma un ángulo entre el viento y las palas donde la fuerza de elevación toma forma y hace que las palas giren. De esta forma, el generador eólico funciona y comienza a generar electricidad.

La torre eólica juega un papel importante para soportar el peso de la turbina eólica y la góndola, así como la presión del viento hacia ellas. Su rigidez determina la intensidad de vibración de la turbina eólica. El cilindro y el truss son los principales tipos de torres eólicas. Universalmente, la torre de cilindro causa menos resistencia al viento, por lo que las influencias de flujo turbulento son mucho menores. Las torres de celosía se aplican en generadores eólicos de tamaño medio y pequeño. Tiene ventajas en su bajo costo y transporte conveniente. Pero este tipo de torre es más propenso a causar un fuerte flujo turbulento.

Nacelle , la parte central de un generador eólico, acomoda el generador, el sistema de accionamiento y control. Desempeña un papel en la resistencia a la fuerza exterior, incluida la carga estática y la carga dinámica. Hay un rotador entre la góndola y la torre que permite que la góndola gire horizontalmente. La siguiente imagen representa la estructura principal dentro de una góndola.

Dado que la energía eólica no es constante, las turbinas eólicas producen CA en un rango de 13 a 15 voltios. Deben ser rectificados por cargadores y almacenados en frascos acumuladores. Por este medio, la energía eléctrica se transforma en energía química. Luego, los inversores lo convierten a 220v AC, el voltaje que usamos en la vida diaria.

Como recurso limpio y renovable, la energía eólica ha atraído la atención mundial. La generación de energía eólica también se ha convertido en una industria prometedora. Para satisfacer la creciente demanda de turbinas eólicas, TICO ha diseñado unas innovadoras grúas de turbinas eólicas . Visite nuestro sitio web oficial para echar un vistazo. Estamos listos para responder cualquiera de sus preguntas.

Answer 4

Explicación muy breve: las turbinas eólicas tienen palas que son algún tipo de perfil de ala. Estas palas están inclinadas de alguna manera, de modo que la turbina gira si el viento sopla. Una vez que la turbina gira, un generador transforma parte de la energía del viento en electricidad. Para mantener la turbina girando y produciendo electricidad, es necesario el viento continuo (suministro de energía).

Para más información, este video es bastante bueno:

Answer 5

Básicamente, una turbina eólica convierte la energía cinética del viento en un movimiento de rotación que se puede utilizar para hacer funcionar un molino, un generador eléctrico o cualquier otra cosa. Los siguientes caballeros han dado algunas explicaciones muy completas completas con diagramas que cubren esto con mayor detalle.

Answer 6

La forma de energía más útil para nosotros es la energía eléctrica. El viento es una forma de energía cinética, por lo que estamos tratando de convertir la cinética en energía eléctrica. Esto se logra a través de un generador (usando la ley de Faraday) que convierte la energía cinética rotacional en corriente AC / DC dependiendo del generador. Para convertir el movimiento lineal del viento en energía cinética rotacional, utilizamos las palas de la turbina. Estas palas generan una fuerza de rotación debido a una diferencia de presión en ambos lados (como el ala de un avión) o debido a que el aire tiene que empujar físicamente más allá de la pala (las palas están en un ángulo que resulta en una fuerza de la conservación del momento) .

En cuanto al viento en sí, se genera a través de un diferencial de presión en la atmósfera. Cuando el aire en algunas partes de la tierra se calienta más que en otras, aumenta, lo que reduce la presión. Como una aspiradora, extrae aire de la región más fría, lo que genera corriente de viento. El desequilibrio en la calefacción generalmente ocurre entre los océanos y la tierra, por lo que tenemos brisas marinas y brisas terrestres. Es por eso que a menudo colocamos turbinas eólicas a lo largo de la costa, donde hay más viento.

Answer 7

Un molino de viento convierte la energía eólica en energía de rotación por medio de sus palas. El principio básico de cada molino de viento es convertir la energía cinética del viento en energía mecánica que se utiliza para hacer girar la turbina del generador eléctrico para producir electricidad. A veces se usan para bombear agua o extraer agua subterránea.
Los molinos de viento más comúnmente vistos son los molinos de viento de eje horizontal que tienen su eje de rotor principal y generador eléctrico en la parte superior de una torre dispuestos en fila, horizontalmente. Las partes básicas incluyen palas, rotor, una caja de engranajes (que amplifica la salida de energía del rotor) y un generador que genera electricidad. A veces, también se une una veleta de cola para dirigir la turbina para reunir la energía eólica máxima.
Cuando el eje del rotor principal se establece transversal, no necesariamente vertical, al viento, es un molino de viento de eje vertical. Los componentes principales de estos molinos de viento se encuentran en la base de la turbina. La principal ventaja de esta disposición es que el generador y la caja de engranajes están ubicados cerca del suelo, lo que facilita el servicio y la reparación. Estos molinos de viento no necesariamente apuntan hacia el viento, lo que elimina la necesidad de mecanismos de orientación.

Answer 8

¿Está preguntando por la turbina completa o solo por la parte del generador?

La parte del “generador” suele ser un alternador para las turbinas modernas. Hay diferentes tipos y diseños de alternadores que se pueden usar.

Un alternador simple consiste en bobinas de cable aislado al lado de un rotor, que tiene imanes. A medida que se gira el rotor, los imanes pasan sobre las bobinas, lo que produce un potencial eléctrico o voltaje en las bobinas. Si conectamos las bobinas a algo fuera del generador, como una resistencia, que llamamos una “carga”, entonces la electricidad se puede hacer para realizar un trabajo medible. Cuanto más rápido gira el rotor, mayor es el voltaje.

Las relaciones entre voltaje, resistencia, corriente y potencia se expresan como diversas formas de la ley de Ohm:

V = IR,

P = VI = V ^ 2 / R

Básicamente, lo que esto dice es que a medida que aumenta la velocidad del rotor, aumenta el voltaje. A medida que aumenta el voltaje, aumenta el poder, pero proporcional al cuadrado del voltaje. Entonces, duplicar la velocidad del rotor duplica el voltaje y la potencia aumenta en un factor de 4. Esta es una relación muy poderosa.

Mientras tanto, la turbina usa palas o paletas de varios diseños que se enganchan al viento, extrayendo parte de la energía del viento. Debido a que están dispuestos para moverse en círculo, es lógico que la turbina (ya sea eje vertical u eje horizontal) pueda conectarse al rotor de un alternador para que gire el rotor, lo que genera electricidad.

Gran parte del trabajo que se dedica al diseño de una turbina corresponde a la potencia de la turbina, que llega a través del centro en forma de par, a la del alternador. Es muy parecido a poner una bicicleta en la marcha correcta.

Si el alternador es demasiado potente para la turbina, entonces la turbina tenderá a detenerse. Esto es como tratar de andar en bicicleta cuesta arriba en una marcha “grande”. Una turbina estancada significa que está girando demasiado lento para extraer mejor la energía del viento a esa velocidad del viento en particular.

Si el alternador no es lo suficientemente potente, la turbina puede girar más libremente. Esto es como andar en bicicleta cuesta abajo en una marcha demasiado “pequeña”, cuando las piernas se mueven tan rápido como quieren pero realmente no están haciendo ningún trabajo.

Otro problema es que la potencia de la turbina eólica, y el par que produce, no aumenta con la velocidad de la misma manera que lo hace la potencia del alternador.

Recuerde, la potencia del alternador es proporcional al CUADRADO de su velocidad de rotación:

P oc V ^ 2

Sin embargo, la potencia del viento que se mueve a través del “área barrida” de la turbina eólica aumenta con el CUBO de la velocidad del viento:

P oc V ^ 3

Esto significa que cuando la velocidad del viento se duplica, la velocidad de la turbina se duplica (dependiendo del diseño de la turbina, pero supongamos que eso), pero la potencia no aumenta en un factor de 4 sino en 8 veces.

Para superar este problema, se debe realizar un trabajo de ingeniería adicional para que la potencia de la turbina y la potencia del generador coincidan en todo el rango operativo de la turbina, que generalmente es de alrededor de 8 mph a 30 mph. Esto generalmente se logra mediante la electrónica “activa” o “pasiva”, pero exactamente cómo se hace esto entra en una ingeniería eléctrica bastante detallada.

Answer 9

Creo que algunas respuestas ya son bastante buenas.

Si no suena demasiado gracioso, me gustaría ofrecer una explicación de una oración para el profano:

Una turbina eólica funciona exactamente al revés de un ventilador de pie, al convertir el flujo de viento sobre sus palas en energía eléctrica.

Prof Krishna

7 de febrero de 2017