Com funcionen els aerogeneradors industrials

La reacció natural de l'atmosfera davant l'escalfament desigual de les seves diferents capes és el vent. Les caigudes de pressió atmosfèriques resultants fan que el vent bufi des de zones d'alta pressió a zones de baixa pressió, i com més gran sigui la diferència de pressió, més fort és el vent, més velocitat. Teòricament, s'estima que fins a un 2% de la radiació solar es converteix en energia eòlica mecànica a causa del moviment natural de l'aire a l'atmosfera.

Se sap que la topografia d'una zona determinada pot amplificar el vent o restringir el flux d'aire. Així doncs, a les zones de serralades, colls, prop de canyons fluvials, les condicions per instal·lar aerogeneradors són realment ideals. I si recordem que la potència que es pot obtenir del vent és proporcional a la massa d'aire que passa per la turbina i al cub de la seva velocitat, aleshores és fàcil entendre les perspectives que s'obren ràpidament en aquesta direcció.

El vent és, sens dubte, una de les fonts renovables d'energia natural més prometedores.No és debades que a molts països, any rere any, es construeixen cada cop més parcs eòlics, parcs eòlics, en particular, a les zones costaneres dels mars, oceans i planes.

La naturalesa ratxa del vent no contribueix al subministrament estable de les xarxes elèctriques, per tant, l'acumulació d'energia per al seu ús posterior es converteix en una tasca important. Però aquesta tasca s'està resolent: s'estan construint sistemes d'emmagatzematge de bateries industrials i privats, s'estan prenent mesures per garantir un subministrament elèctric ininterromput.

I ara podem afirmar amb confiança que un potent generador eòlic industrial (com l'Enercon E-126) amb una capacitat de 6-8 MW, integrat en el sistema de subministrament elèctric d'una petita ciutat, serà capaç de satisfer les necessitats dels seus residents. i les necessitats de la infraestructura electrificada.

Tanmateix, anem al punt i mirem el dispositiu d'un generador eòlic industrial. Al cap i a la fi, cada aerogenerador és producte d'un minuciós pensament d'enginyeria, resultat d'uns càlculs precisos i un llarg disseny per obtenir un convertidor eficient i fiable d'energia eòlica en energia elèctrica, per això cada detall d'una enorme estructura no és en cap cas casual. . Per exemple, ens referirem al disseny del generador eòlic Enercon E-126 i veurem les seves parts principals.

Torre

La torre (7), de desenes de metres d'alçada, és el suport d'un aerogenerador industrial. Està fet íntegrament de formigó armat mitjançant colada seqüencial a l'encofrat o muntat a partir d'anells curts de formigó armat que es munten seqüencialment uns sobre els altres i connectats traient cables de bastidor a través d'ells.El formigó armat és prou resistent per aguantar una turbina i una góndola pesades, així com per suportar la càrrega resultant del funcionament de l'aerogenerador, evitant que l'estructura es bolqui.

La base de la torre descansa sobre una base de formigó armat (8), el pes de la qual és proporcional al pes de la pròpia torre. Per exemple, l'aerogenerador Enercon E-126 té un pes total d'unes 6.000 tones. El suport no és de forma cilíndrica, té una forma més propera a un tronc de con que a un cilindre. Ampliada a la base, la torre manté de forma segura tota l'estructura en la posició correcta.

Pales i rotor

Les pales (6) i el rotor (5) d'un aerogenerador industrial estan fets d'una fibra composite especial a base d'acer, les pales s'acoblen a partir de segments separats o es fan com un monòlit, depenent del seu abast. Per regla general, s'utilitzen cargols i un cub per connectar les pales al rotor. Les pales en si s'uneixen al cub i el cub està connectat directament al rotor del generador.

Rotació de la turbina al voltant de la torre

Per fer girar la turbina al voltant de la torre, a motor asíncron (3) connectat per un engranatge a l'anell de la base de la góndola. Depenent de la mida del generador eòlic i de la seva potència, hi pot haver d'un a tres motors d'aquest tipus.

Generador d'energia

Si s'utilitzaven unitats anteriors similars en disseny als generadors síncrons estàndard com a generadors per a turbines eòliques, a principis de la dècada de 2000 va aparèixer una innovació com un generador d'anell (1). Aquí el rotor de la turbina connectat al nucli també és el rotor del generador.

Els bobinatges d'excitació independents es troben al rotor de l'anell, formant pols magnètics, i respectivament a l'estator del bobinat de l'estator. El bobinatge de l'estator es divideix en parts (en el cas de l'Enercon E -126, en quatre parts), cadascuna de les quals està connectada a un rectificador independent. El controlador del generador es troba a la sala de màquines (2) de la góndola.

Inversor

Després de la rectificació, es subministra una tensió continua de 400 volts a l'inversor (4) instal·lat a la base de la torre, on l'energia es converteix en corrent altern i després de la transformació es subministra a la línia elèctrica.

Vam analitzar els components clau d'un aerogenerador industrial modern utilitzant l'exemple del model Enercon E-126, instal·lat per primera vegada prop de la ciutat alemanya d'Emden l'any 2007. La capacitat del generador és actualment de 7,58 MW, que és suficient per alimentar 4.500 vil·les amb electricitat durant tot l'any.

Fins ara, Enercon ha construït més de 13.000 aerogeneradors d'aquest tipus a tot el món, amb la seva capacitat instal·lada total ja l'any 2010 superant els 2.846 MW.