Principi de funcionament del aerogenerator

Com funciona un aerogenerador?

Hi ha un aerogenerador amb paletes grans muntades a la part superior d'una torre de suport d'altura suficient. Quan el vent impacta les paletes de l'aerogenerador, aquest gira degut al disseny i alineació de les paletes del rotor. L'eix de l'aerogenerador està acoblado a un generador elèctric. La sortida del generador es recull a través de cables elèctrics.

Funcionament de l'aerogenerador

Quan el vent impacta les paletes del rotor, aquestes comencen a girar. El rotor de l'aerogenerador està connectat a una còsia de velocitat elevada. La còsia transforma la rotació del rotor d'una velocitat baixa a una alta. L'eix de velocitat elevada de la còsia està acoblado al rotor del generador, i per tant, el generador elèctric gira a una velocitat més elevada. Es necessita un exciter per proporcionar l'excitació requerida a la bobina magnètica del sistema de camp del generador, de manera que pugui generar l'electricitat necessària. La tensió generada als terminals de sortida de l'alternador és proporcional tant a la velocitat com al flux de camp de l'alternador. La velocitat està governada pel poder eòlic, que és fora de control. Per tant, per mantenir la uniformitat de la potència de sortida de l'alternador, l'excitació ha de ser controlada segons la disponibilitat del poder eòlic natural. La corrent de l'exciter es controla mitjançant un controlador de l'aerogenerador que detecta la velocitat del vent. Aleshores, la tensió de sortida del generador elèctric (alternador) s'envia a un retificador on la sortida de l'alternador es converteix en CC. A continuació, aquesta sortida rectificada de CC es passa a una unitat de conversor de línia per convertir-la en una sortida CA estabilitzada, que finalment es distribueix a la xarxa elèctrica de transmissió o a la xarxa amb l'ajuda d'un transformador de elevació. Una unitat addicional s'utilitza per alimentar els auxiliars interns de l'aerogenerador (com motors, bateries, etc.), això es coneix com a Unitat d'Alimentació Interna.
Hi ha dos mecanismes de control addicionals adjunts a un aerogenerador modern i gran.

• Control de l'orientació de les paletes de l'aerogenerador.

• Control de l'orientació de la cara de l'aerogenerador.

L'orientació de les paletes de l'aerogenerador es governa des del hub base de les paletes. Les paletes estan connectades al hub central mitjançant un dispositiu giratori a través d'engranatges i un petit motor elèctric o un sistema rotatiu hidràulic. El sistema pot ser controlat electrònicament o mecànicament, depenent del seu disseny. Les paletes es giran depenent de la velocitat del vent. Aquesta tècnica es diu control de pitch. Proporciona la millor orientació possible de les paletes de l'aerogenerador en la direcció del vent per obtenir el màxim rendiment eòlic.

L'orientació de la nacelle o de tot el cos de l'aerogenerador pot seguir la direcció del vent per maximitzar l'obtenció d'energia mecànica. La direcció del vent, juntament amb la seva velocitat, es detecta mitjançant un anemòmetre (dispositiu automàtic de mesura de velocitat) amb vanes de vent adjuntes a la part posterior superior de la nacelle. El senyal es retroalimenta a un sistema de control basat en microprocessadors que governa el motor de yaw, que fa girar tota la nacelle amb un dispositiu d'engranatges per encarar l'aerogenerador en la direcció del vent.
Un diagrama intern d'un aerogenerador