Principio de funcionamiento del aerogenerador

¿Cómo Funciona un Aerogenerador?

Hay un aerogenerador con grandes palas fijadas en la parte superior de una torre de soporte de suficiente altura. Cuando el viento golpea las palas del aerogenerador, este gira debido al diseño y alineación de las palas del rotor. El eje del aerogenerador está acoplado a un generador eléctrico. La salida del generador se recoge a través de cables de alimentación eléctrica.

Funcionamiento del Aerogenerador

Cuando el viento golpea las palas del rotor, estas comienzan a girar. El rotor del aerogenerador está conectado a una caja de cambios de alta velocidad. La caja de cambios transforma la rotación del rotor de baja velocidad a alta velocidad. El eje de alta velocidad de la caja de cambios está acoplado al rotor del generador, por lo que el generador eléctrico funciona a una velocidad más alta. Se necesita un excitador para proporcionar la excitación requerida al sistema de campo magnético del generador, para que pueda generar la electricidad necesaria. El voltaje generado en los terminales de salida del alternador es proporcional tanto a la velocidad como al flujo del campo del alternador. La velocidad está gobernada por la potencia del viento, que no se puede controlar. Por lo tanto, para mantener la uniformidad de la potencia de salida del alternador, la excitación debe ser controlada según la disponibilidad de la potencia del viento natural. La corriente del excitador es controlada por un controlador del aerogenerador que detecta la velocidad del viento. Luego, el voltaje de salida del generador eléctrico (alternador) se envía a un rectificador donde la salida del alternador se rectifica a CC. Luego, esta salida de CC rectificada se envía a una unidad de conversión de línea para convertirla en una salida de CA estabilizada, que finalmente se alimenta a la red de transmisión eléctrica o a la red de transmisión con la ayuda de un transformador de elevación de tensión. Una unidad adicional se utiliza para suministrar energía a los auxiliares internos del aerogenerador (como motores, baterías, etc.), esto se llama Unidad de Suministro Interno.
Existen otros dos mecanismos de control adjuntos a un moderno aerogenerador grande.

• Controlar la orientación de las palas del aerogenerador.

• Controlar la orientación de la cara del aerogenerador.

La orientación de las palas del aerogenerador se controla desde el centro de las palas. Las palas están fijadas al centro con la ayuda de un arreglo rotatorio a través de engranajes y un pequeño motor eléctrico o un sistema hidráulico rotatorio. El sistema puede ser controlado eléctrica o mecánicamente, dependiendo de su diseño. Las palas se desvían según la velocidad del viento. La técnica se llama control de paso. Proporciona la mejor orientación posible de las palas del aerogenerador en la dirección del viento para obtener la potencia eólica optimizada.

La orientación de la nacelle o del cuerpo entero del aerogenerador puede seguir la dirección del viento cambiante para maximizar la captación de energía mecánica del viento. La dirección y la velocidad del viento son detectadas por un anemómetro (dispositivo automático de medición de velocidad) con vanos de viento fijados en la parte superior trasera de la nacelle. La señal se retroalimenta a un sistema de control electrónico basado en microprocesadores que gobierna el motor de guiñada, que rota toda la nacelle con un arreglo de engranajes para enfrentar el aerogenerador en la dirección del viento.
Un diagrama interno de bloque de un aerogenerador