Eficiencia de la energía eólica
Actualmente, la arquitectura de supervisión y control en bucle cerrado de los aerogeneradores se basa en la separación entre el control de supervisión estacionario y el control dinámico de la capa base. En el control de carga parcial, el objetivo principal de control se centra en conseguir el máximo rendimiento energético (control de potencia). En este caso, el sistema de control utiliza el regulador de potencia -con un «par del generador» manipulable- para ajustar la velocidad del generador y, por tanto, la velocidad del rotor, de forma que se alcance la relación óptima de velocidad de punta.
En el control a plena carga, se produce un cambio en el objetivo principal de control. En este caso, la atención se centra en la estabilización de la velocidad del rotor (control de la velocidad). Esto se consigue interviniendo para controlar el ángulo de paso colectivo de todas las palas del rotor. Además, el par del generador se mantiene constante para que la turbina alimente su potencia nominal. A lo largo del tiempo, los objetivos primarios, tanto en el rango de funcionamiento a «carga parcial» como a «plena carga», se han complementado con objetivos de control secundarios para reducir la tensión en diversos componentes críticos. A medida que estas estrategias de control han ido evolucionando a lo largo de los años, implican un alto grado de complejidad, lo que dificulta la aplicación de cambios.
Función de los aerogeneradores
En lo que respecta al futuro de la energía eólica, una empresa cree que es muy diferente de lo que cabría esperar, y además más barato y eficiente. Saphon Energy, de Túnez, está interesada en encontrar socios para producir en masa y comercializar su exclusivo dispositivo de energía eólica, basado en su propia tecnología Zero Blade.
«La tecnología Zero Blade se inspira en gran medida en el velero y es probable que aumente la eficiencia de los actuales dispositivos de conversión de energía eólica. Las palas se sustituyen por un cuerpo en forma de vela, mientras que el buje y la caja de cambios se eliminan».
Según la empresa, sus dispositivos de tecnología sin palas son capaces de superar el límite de Betz, que establece que ninguna turbina puede capturar más del 59,3% de la energía cinética del viento. Una turbina eólica media sólo capta entre el 30 y el 40%, mientras que la turbina Saphon es, según se dice, 2,3 veces más eficiente. Además, se espera que el coste sea un 45% menor que el de una turbina convencional, sobre todo por el hecho de que no hay palas, ni buje, ni caja de cambios en las unidades.
Aerogenerador de eje vertical para el hogar
Un aerogenerador de eje vertical (VAWT) es un tipo de turbina eólica en la que el eje del rotor principal está colocado de forma transversal al viento (pero no necesariamente de forma vertical), mientras que los componentes principales están situados en la base de la turbina. Esta disposición permite situar el generador y la caja de cambios cerca del suelo, lo que facilita el servicio y la reparación. Las VAWT no necesitan estar orientadas hacia el viento,[1][2] lo que elimina la necesidad de mecanismos de detección y orientación del viento. Los principales inconvenientes de los primeros diseños (Savonius, Darrieus y giromill) eran la importante variación del par o «ondulación» durante cada revolución y los grandes momentos de flexión de las palas. Los diseños posteriores solucionaron el problema de la ondulación del par barriendo las palas helicoidalmente (tipo Gorlov)[3] Los aerogeneradores de eje vertical Savonius (VAWT) no están muy extendidos, pero su simplicidad y su mejor rendimiento en
Un aerogenerador de eje vertical tiene su eje perpendicular a las líneas de corriente del viento y vertical al suelo. Un término más general que incluye esta opción es «turbina eólica de eje transversal» o «turbina eólica de flujo cruzado». Por ejemplo, la patente original de Darrieus, la patente estadounidense 1835018, incluye ambas opciones.
Tipos de aerogeneradores
La altura del buje de un aerogenerador es la distancia desde el suelo hasta el centro del rotor de la turbina. La altura del buje de los aerogeneradores terrestres ha aumentado un 59% desde 1998-1999, hasta alcanzar unos 90 metros en 2020. Eso es casi tan alto como la Estatua de la Libertad. Se prevé que la altura media del buje de las turbinas marinas en Estados Unidos aumente aún más: de 100 metros (330 pies) en 2016 a unos 150 metros (500 pies), es decir, la altura del Monumento a Washington, en 2035.
El diámetro del rotor de una turbina, o la anchura del círculo barrido por las palas giratorias (los círculos punteados de la segunda ilustración), también ha crecido con los años. En 2010, ninguna turbina en Estados Unidos empleaba rotores de 115 metros (380 pies) de diámetro o más. En 2020, el 91% de las nuevas turbinas instaladas tenían este tipo de rotores. El diámetro medio del rotor en 2020 era de unos 125 metros (410 pies), más largo que un campo de fútbol.
Los diámetros de rotor más grandes permiten a los aerogeneradores barrer más superficie, capturar más viento y producir más electricidad. Una turbina con palas más largas podrá captar más viento que las palas más cortas, incluso en zonas con relativamente menos viento. La capacidad de captar más viento a menor velocidad puede aumentar el número de zonas disponibles para el desarrollo eólico en todo el país. Debido a esta tendencia, las áreas de barrido del rotor han crecido un 570% desde 1998-1999.