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| Construcción de una torre inclinada |
PARTE 6ª
14. Mecanismo de frenado de emergencia
Si bien no es imprescindible
muchas turbinas eólicas incorporan algún medio de parar la turbina para
repararla, en caso de emergencia, para mantenimiento rutinario, o cuando la
energía no se necesita. Muchas turbinas usan un freno dinámico que simplemente
cortocircuita las tres fases eléctricas y actúa como un desconectador. Otros
tienen un freno mecánico, activado por un pequeño cabrestante colocado en la
base de la torre, ya sea mediante un freno de disco o de tambor. Otras veces se
coloca un enrollador mecánico que inclina el rotor fuera de la exposición al
viento. Un freno mecánico es usualmente más fiable y efectivo que un freno
dinámico.
15. Inversor
Las pequeñas turbinas eólicas
generan energía eléctrica en corriente continua o directa. En sistemas muy
pequeños, las aplicaciones en corriente directa obtienen la energía
directamente de la batería. Pero si deseamos hacer uso de aplicaciones normales
en corriente alterna, debemos instalar un inversor para rectificar la corriente
directa de las baterías a corriente alterna. Aunque este dispositivo disminuye
ligeramente la eficiencia global del sistema, permite que la instalación
eléctrica del hogar sea diseñada para sistemas de corriente alterna
16. Conexión a red
En un número creciente de países,
entre ellos España existe la opción de volcar la energía producida a la red
(ver aquí).
De esta forma conseguimos algo tan interesante como evitar las baterías pues se
compensa la energía producida consumida mediante un contador bidireccional. Es
decir, en vez de almacenar la energía que producimos en baterías costosas lo
hacemos directamente en la red. Esto hace rentable cualquier inversión en
energías renovables y muy especialmente la generación con energía eólica.
Conectar una turbina eólica donde
podemos disponer también de un cierto apoyo con baterías si nos interesa puede
ser la mejor de todas las opciones. Lo primero es que disponemos de una
capacidad sin límite de la red a nuestra disposición, pero además podemos
vender el excedente de energía eólica a la red. Si tenemos cortes de energía
eléctrica en la red, un problema creciente en cada vez mayor número de países,
podemos usar nuestra turbina eólica para obtener energía fiable. En esta
situaciones usaremos un banco de baterías calculado en función de la fiabilidad
que queramos dar al sistema.
Los sistemas eléctricos eólicos
se acoplan muy bien como sistemas de apoyo ante incidencias de las redes
eléctricas, pues es precisamente cuando hay fuertes vientos y normalmente ausencia de sol cuando más
apagones se producen.
17. Construcción de
una torre
Otra cuestión importante para
optimizar el rendimiento de nuestra turbina eólica es la construcción de la
torre sobre la que vamos a colocar el aerogenerador. La construcción de una
torre de unos 9 metros de altura sobre ningún obstáculo hará que incrementemos
la producción de energía.
Podemos construir la torre de
diferentes formas, utilizando materiales como celosía, tubos y usando cables
para arriostrar y dar estabilidad a la torre.
También existe la posibilidad de
construir torres inclinables, muy apropiadas en lugares donde exista riesgo de
fuertes vientos. Estas torres son también útiles para realizar el mantenimiento
periódico de los rodamientos de la turbina.
Los riesgos que deben asumirse si
no usamos una torre son que la vida de la turbina se acorte.
18. Montura y
orientación de la turbina al viento
Si el aerogenerador no está
conectado a una batería o a otra carga eléctrica, entonces las palas se
sobreacelerarán. La máquina empezará a hacer ruidos y puede que vibre tanto que
las partes se separen y caigan al suelo. Para evitar este tipo de problema, son
importantes los siguientes aspectos:
- Mantener conectado el aerogenerador a una carga siempre.
- El aerogenerador debe tener un sistema de orientación (o viraje) para vientos elevados.
- Las palas deben estar precisamente equilibradas para que funcionen con suavidad.
La montura del aerogenerador es
una pieza de acero sobre la cual va montado el generador. Por otro lado, la
montura tiene la parte interior de la bisagra de cola que forma parte del mecanismo
de orientación y viraje del aerogenerador; sobre esta parte interior de la
bisagra de cola que es un saliente de la montura, va montada la cola del
aerogenerador con la veleta.
La veleta es la encargada de
llevar a cabo el sistema de protección de sobre-velocidad. El mecanismo
empleado será un mecanismo de viraje tanto del generador como bloque solidario
a la montura de éste, como de viraje de la cola; funciona aprovechando el
equilibrio entre la fuerza de empuje del viento (por un lado sobre las palas y
por otro sobre la veleta de la cola) y la fuerza de la gravedad que supone el
peso de la cola.
La cola de veleta se usa para
encarar la máquina en el viento. Forma parte de un mecanismo que hace girar el
generador y las palas fuera de toda la fuerza del viento, girando toda la
máquina sobre un cojinete (que no es otra cosa que el tubo de viraje) en el
extremo superior de la torre
19. Baterías
Una cuestión importante en la
fabricación de un pequeño generador eólico es el almacenamiento de la energía
que vamos obteniendo. Hay que tener en
cuenta que si bien generamos poca potencia el molino puede estar obteniéndola
las 24 horas del día. Especialmente en aplicaciones residenciales de fin de
semana un pequeño generador puede cargarnos un banco de baterías sin problema.
No obstante, debemos calcular un banco de baterías de suficiente tamaño como
para almacenar la energía producida. Para entender bien cómo funcionan los
bancos de baterías recomendamos revisar: ¿Por qué fallan las baterías y qué
podemos hacer para prolongar su vida en servicio?
20. Esquema de
montaje de una instalación aislada
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| Esquema de voltaje de una instalación eólica aislada |
El esquema de montaje de una
turbina eólica en una instalación aislada es la que mostramos en la figura.
Como vemos en este caso se ha utilizado de forma complementaria un generador de
apoyo.
21. Mantenimiento y
desmontaje del alternador
Las turbinas eólicas usan partes
móviles, y como todas las partes móviles necesitan inspección regular,
mantenimiento y lubricación. Debemos tener en cuenta que la turbina estará
funcionando en muchas ocasiones casi de forma permanente por lo que un
mantenimiento periódico es vital para garantizar muchos años su correcto
funcionamiento.
Una vez al año es conveniente
desmontar el alternador de la turbina eólica, limpiar e inspeccionar
rodamientos, conexiones eléctricas y otras partes. Podremos usar el manual de
instrucciones del fabricante del alternador como referencia para su
mantenimiento.
22. Rentabilidad de
la inversión
Para evaluar la rentabilidad de
los proyectos con energía minieólica podemos usar el siguiente calculador (ver aquí),
que nos permitirá calcular el modelo económico de una pequeña turbina eólica.
Bibliografía:
- Alternator Disassembly and Maintenance. Otherpower.com
- Especificación técnica para la réplica en la UPC de un aerogenerador de baja potencia destinado a la cooperación para el desarrollo humano. Monterrubio Montesó, Juan Antonio y De Marco Ibáñez, Natxo. Universitat Politècnica de Catalunya 2006
- Estimating a Small Wind Turbine´s Annual Energy Output. Energy Savers. U.S. Department of Energy.
- How I home-built an electricity producing Wind turbine. Michael Davis
- Sistemas eólicos pequeños para generación de electricidad. Department of Energy
- The Basic fact about wind energy. Windpower.generatorguide.net
- Wind Electricity Basics. Homepower magazine
- Wind Power Curves. What´s Wrong, What´s Better. Ian Woofenden.
- Wind Power Projects. Build it solar
- Wind resources map of Spain at mesoscale. Methodology and validation. Wind Energy Department, National Renewable Energy Center (CENER)
Palabras clave: Permanent magnet DC motor, low-RPM
generators
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