Cómo calcular un aerogenerador: fórmulas + ejemplo práctico de cálculo

Selección de modelo

El costo de un conjunto de un generador de viento, un inversor, un mástil, un SHAVRA - un gabinete de interruptor de transferencia automática, depende directamente de la potencia y la eficiencia.

Potencia máxima kW	Diámetro del rotor m	altura del mástil metro	Velocidad nominal m/s	Voltaje Mar
0,55	2,5	6	8	24
2,6	3,2	9	9	120
6,5	6,4	12	10	240
11,2	8	12	10	240
22	10	18	12	360

Como ves, para dotar total o parcialmente de electricidad a la finca se necesitan generadores de alta potencia, que son bastante problemáticos de instalar por tu cuenta. En cualquier caso, las altas inversiones de capital y la necesidad de instalar mástiles con la ayuda de equipos especiales reducen significativamente la popularidad de los sistemas de energía eólica para uso privado.

Hay aerogeneradores portátiles de baja potencia que puedes llevar contigo de viaje. Estos modelos son compactos, se montan rápidamente en el suelo, no requieren cuidados especiales y proporcionan suficiente energía para un pasatiempo cómodo en la naturaleza.

Y aunque la potencia máxima de un modelo de este tipo es de solo 450 W, es suficiente para iluminar todo el camping y permite utilizar electrodomésticos lejos de la civilización.

Para las medianas y pequeñas empresas, la instalación de varios parques eólicos generadores podría proporcionar importantes ahorros en los costos de energía. Muchas empresas europeas se dedican a la producción de productos de este tipo.

Se trata de sistemas de ingeniería compleja que requieren mantenimiento y mantenimiento preventivo, pero su potencia nominal es tal que puede cubrir las necesidades de toda la producción. Por ejemplo, en Texas, en el parque eólico más grande de los Estados Unidos, solo 420 generadores de este tipo generan 735 megavatios por año.

Pros y contras de instalar una turbina eólica

Este equipo, al igual que los paneles solares, pertenece a la categoría de fuentes de energía alternativas. Pero, a diferencia de las células fotovoltaicas, que necesitan luz solar, un aerogenerador puede operar eficientemente las 24 horas del día, los 365 días del año.

Ventajas	Defectos
Energía gratis en cualquier lugar	Precio del equipo
Energía ecológica	Costo de instalacion
Independencia energética del estado y sus tarifas	costo del servicio
Independencia de la luz del sol	Dependencia de la velocidad del viento

Para equilibrar todos estos pros y contras, a menudo hacen un montón: un generador de viento con un panel solar. Estas instalaciones se complementan entre sí, reduciendo así la dependencia de la generación eléctrica del sol y el viento.

Cálculo de la potencia del aerogenerador

En la mayoría de los casos, la viabilidad de instalar parques eólicos dependerá de la velocidad promedio del viento en un área en particular. Se justifica la instalación de aerogeneradores con una fuerza de viento mínima de cuatro metros por segundo. Con una velocidad del viento de nueve a doce metros por segundo, el aerogenerador funcionará a máxima velocidad.

Generador eólico horizontal

Además, la potencia de tales dispositivos también depende de las superficies de las palas utilizadas y del tamaño diametral del dispositivo de rotor. Con velocidades de viento promedio conocidas para una región dada, es posible seleccionar el generador requerido usando un tamaño de hélice determinado.

El cálculo se realiza de acuerdo con la fórmula: P \u003d 2D * 3V / 7000 kW, en la que P es la potencia, D es el tamaño diametral del dispositivo de tornillo y un parámetro como V indica la fuerza del viento en metros por segundo . Pero esta fórmula solo es apta para aerogeneradores horizontales.

energía alternativa

La carga del viento también puede traer beneficios, por ejemplo, al convertir la fuerza del viento en turbinas eólicas. Entonces, a una velocidad del viento V = 10 m/s, con un círculo de diámetro de 1 metro, el molino de viento tiene aspas d = 1,13 m y produce alrededor de 200 a 250 W de potencia útil. Un arado eléctrico, que consume tal cantidad de energía, podrá arar unos cincuenta (50 m²) de tierra en una parcela personal en una hora.

Si aplica el gran tamaño del generador de viento: hasta 3 metros y la velocidad promedio del flujo de aire de 5 m / s, puede obtener 1-1.5 kW de potencia, lo que proporcionará electricidad gratuita a una pequeña casa de campo.Con la introducción de la llamada tarifa "verde", el período de recuperación de la inversión del equipo se reducirá a 3-7 años y, en el futuro, puede generar ganancias netas.

Cálculo de hélices de aerogeneradores

A la hora de diseñar un molino de viento se suelen utilizar dos tipos de tornillos:

1. Rotación en el plano horizontal (veleta).
2. Rotación en el plano vertical (rotor Savonius, rotor Darrieus).

Los diseños de tornillos con rotación en cualquiera de los planos se pueden calcular mediante la fórmula:

Z=L*A/60/V

Para esta fórmula: Z es el grado de velocidad (baja velocidad) de la hélice; L es el tamaño de la longitud del círculo descrito por las palas; W es la velocidad (frecuencia) de rotación de la hélice; V es el caudal de aire.

Este es el diseño del tornillo llamado "Rotor Darier". Esta versión de la hélice se considera eficaz en la fabricación de aerogeneradores de pequeña potencia y tamaño. El cálculo del tornillo tiene algunas características.

Según esta fórmula, puede calcular fácilmente el número de revoluciones W: la velocidad de rotación. Y la relación de trabajo de revoluciones y velocidad del viento se puede encontrar en las tablas que están disponibles en la red. Por ejemplo, para una hélice de dos palas y Z=5, se cumple la siguiente relación:

Número de cuchillas	grado de velocidad	Velocidad del viento m/s
2	5	330

Además, uno de los indicadores importantes de la hélice del molino de viento es el paso. Este parámetro se puede determinar mediante la fórmula:

H=2πR*tgα

Aquí: 2π es una constante (2*3.14); R es el radio descrito por la pala; tg α es el ángulo de sección.

Cálculo de la potencia del aerogenerador

La fabricación propia de un molino de viento también necesita un cálculo preliminar. Nadie quiere gastar tiempo y materiales en la fabricación de quién sabe qué, quieren tener una idea de antemano sobre las capacidades y la potencia esperada de la instalación.La práctica muestra que las expectativas y la realidad se correlacionan mal entre sí, las instalaciones creadas sobre la base de estimaciones aproximadas o suposiciones que no están respaldadas por cálculos precisos dan resultados débiles.

Por lo tanto, se suelen utilizar métodos de cálculo simplificados, que dan resultados lo suficientemente cercanos a la verdad y no requieren el uso de una gran cantidad de datos.

Fórmulas para el cálculo

Para se debe hacer el calculo del aerogenerador las siguientes acciones:

• Determine las necesidades de electricidad de su hogar. Para hacer esto, es necesario calcular la potencia total de todos los dispositivos, equipos, iluminación y otros consumidores. La cantidad resultante mostrará la cantidad de energía necesaria para alimentar la casa.
• el valor resultante debe aumentarse en un 15-20% para tener algo de reserva de energía por si acaso. No hay duda de que esta reserva es necesaria. Por el contrario, puede resultar insuficiente, aunque, en la mayoría de los casos, la energía no se utilizará en su totalidad.
• conociendo la potencia requerida, se puede estimar qué generador se puede utilizar o fabricar para resolver las tareas. El resultado final de usar un molino de viento depende de las capacidades del generador, si no satisfacen las necesidades de la casa, tendrá que cambiar el dispositivo o construir un kit adicional
• cálculo de aerogeneradores. En realidad, este momento es el más difícil y controvertido de todo el procedimiento. Las fórmulas para determinar la potencia de flujo se utilizan

Por ejemplo, considere el cálculo de una opción simple. La fórmula se ve así:

P=k R V³ S/2

Donde P es la potencia de flujo.

K es el coeficiente de uso de energía eólica (un valor inherentemente cercano a la eficiencia) se toma entre 0,2 y 0,5.

R es la densidad del aire. Tiene diferentes valores, por simplicidad tomaremos igual a 1,2 kg/m3.

V es la velocidad del viento.

S es el área de cobertura de la rueda de viento (cubierta por palas giratorias).

Consideramos: con un radio de una rueda de viento de 1 m y una velocidad del viento de 4 m/s

P = 0,3 x 1,2 x 64 x 1,57 = 36,2 W

El resultado muestra que el flujo de potencia es de 36 vatios. Esto es muy pequeño, pero el impulsor del medidor es demasiado pequeño. En la práctica, se utilizan ruedas de viento con una envergadura de pala de 3-4 metros, de lo contrario, el rendimiento será demasiado bajo.

Qué considerar

Al calcular el molino de viento, se deben tener en cuenta las características de diseño del rotor. Hay impulsores con tipo de rotación vertical y horizontal, que tienen diferente eficiencia y rendimiento. Las estructuras horizontales se consideran las más efectivas, pero necesitan puntos de instalación altos.

Será igualmente importante garantizar suficiente potencia del impulsor para hacer girar el rotor del generador. Los dispositivos con rotores rígidos, que permiten obtener una buena producción de energía, requieren una potencia considerable en el eje, que solo puede ser proporcionada por un impulsor con una gran área y diámetro de las palas.

Un punto igualmente importante son los parámetros de la fuente de rotación: el viento. Antes de hacer cálculos, debe aprender tanto como sea posible sobre la fuerza y ​​las direcciones predominantes del viento en un área determinada. Ten en cuenta la posibilidad de huracanes o rachas de borrascas, averigua con qué frecuencia pueden ocurrir. Un aumento inesperado en la tasa de flujo es peligroso para la destrucción del molino de viento y la falla de la electrónica de conversión.

Generador eólico orientado verticalmente listo para usar

Ha habido un interés renovado en las turbinas eólicas, especialmente en los últimos años. Hay nuevos modelos que son más convenientes y prácticos.

Hasta hace poco tiempo se utilizaban principalmente aerogeneradores horizontales de tres palas. Y las vistas verticales no se extendieron debido a la gran carga sobre los cojinetes de la rueda de viento, como resultado de lo cual surgió una mayor fricción que absorbió energía.

Pero gracias al uso de los principios de la levitación magnética, el generador de viento sobre imanes de neodimio comenzó a usarse con una orientación vertical precisa, con una rotación de inercia libre pronunciada. En la actualidad, ha demostrado ser más efectivo que el horizontal.

El arranque fácil se logra gracias al principio de levitación magnética. Y gracias al multipolar, que da la tensión nominal a bajas velocidades, es posible abandonar por completo las cajas de cambios.

Algunos dispositivos son capaces de comenzar a funcionar cuando la velocidad del viento es de solo un centímetro y medio por segundo, y cuando alcanza solo tres o cuatro metros por segundo, ya puede ser igual a la potencia generada por el dispositivo.

Payback de los parques eólicos

Para las plantas de energía eólica creadas con el propósito de vender electricidad, es decir, como producción industrial, la cuestión del reembolso parece algo más exitosa. La venta de productos - corriente eléctrica - le permite reembolsar los costos de compra, operación y reparación de molinos de viento. Al mismo tiempo, los resultados prácticos no siempre parecen brillantes. Así, las mayores centrales eólicas existentes en el mundo, con grandes volúmenes de producción de energía, tienen una rentabilidad bajísima, y ​​algunas de ellas son reconocidas como insostenibles.

La razón de esta situación radica en la desafortunada relación entre el costo del equipo, la vida útil y el rendimiento del complejo. En pocas palabras, durante la vida útil de la turbina no tiene tiempo de producir suficiente energía para justificar el costo de su compra y mantenimiento.

Esta situación es típica de la mayoría de los parques eólicos. La inestabilidad de la fuente de energía, la baja eficiencia del diseño, en total, forman una producción de baja rentabilidad, si hablamos puramente económicamente. Entre las oportunidades para aumentar la rentabilidad, las más efectivas son:

• aumento de la productividad
• costos operativos más bajos

Teniendo en cuenta las peculiaridades de la meteorología rusa, una forma prometedora es aumentar el número de aerogeneradores en la estación, pero reducir su potencia. Resulta un sistema que tiene muchas ventajas:

• los molinos de viento individuales pueden generar energía con vientos ligeros cuando los modelos grandes no pueden comenzar
• Se reducen los costos de compra y mantenimiento de equipos.
• la falla de una unidad individual no crea problemas serios para la planta como un todo
• reducción de los costes de puesta en marcha y transporte

El último punto es especialmente relevante para nuestro país, donde la instalación de plantas de energía eólica se lleva a cabo en regiones remotas o montañosas, y los problemas de entrega y montaje de la estructura son extremadamente agudos.

Otra forma de aumentar la rentabilidad es utilizar estructuras verticales. Esta opción se considera en la práctica mundial como de baja productividad, adecuada para proporcionar energía a consumidores individuales: una casa privada, iluminación, bombas, etc.

¿Qué aerogeneradores son los más eficientes?

Horizontal

vertical

Este tipo de equipos son los que más popularidad han ganado, en los que el eje de giro de la turbina es paralelo al suelo. Tales turbinas eólicas a menudo se denominan molinos de viento, en los que las palas giran contra el flujo del viento. El diseño del equipo incluye un sistema de desplazamiento automático del cabezal. Se requiere encontrar el flujo de viento. También se necesita un dispositivo para girar las aspas de modo que incluso una pequeña cantidad de fuerza pueda usarse para generar electricidad. El uso de dicho equipo es más apropiado en empresas industriales que en la vida cotidiana. En la práctica, se utilizan con mayor frecuencia para crear sistemas de parques eólicos.

Los dispositivos de este tipo son menos efectivos en la práctica. La rotación de las palas de la turbina se realiza paralelamente a la superficie de la tierra, independientemente de la fuerza del viento y su vector. La dirección del flujo tampoco importa, con cualquier impacto, los elementos giratorios se desplazan en su contra. Como consecuencia, el aerogenerador pierde parte de su potencia, lo que provoca una disminución de la eficiencia energética del conjunto del equipo. Pero en términos de instalación y mantenimiento, las unidades en las que las aspas están dispuestas verticalmente son más adecuadas para uso doméstico. Esto se debe al hecho de que el conjunto de la caja de cambios y el generador están montados en el suelo. Las desventajas de dicho equipo incluyen una instalación costosa y costos operativos importantes. Se requiere suficiente espacio para montar el generador. Por lo tanto, el uso de dispositivos verticales es más apropiado en pequeñas fincas privadas.

de dos palas	de tres palas	de hojas múltiples
Este tipo de unidades se caracteriza por la presencia de dos elementos de rotación.Esta opción es prácticamente ineficiente hoy en día, pero es bastante común debido a su confiabilidad.	Este tipo de equipo es el más común. Las unidades de tres palas se utilizan no solo en la agricultura y la industria, sino también en los hogares privados. Este tipo de equipo ha ganado popularidad debido a su confiabilidad y eficiencia.	Estos últimos pueden tener 50 o más elementos de rotación. Para garantizar la generación de la cantidad de electricidad necesaria, no es necesario desplazar las palas, sino llevarlas al número de revoluciones necesario. La presencia de cada elemento adicional de rotación proporciona un aumento en el parámetro de la resistencia total de la rueda de viento. Como resultado, la salida del equipo al número requerido de revoluciones será problemática. Los dispositivos de carrusel equipados con una pluralidad de palas comienzan a girar con una pequeña fuerza de viento. Pero su uso es más relevante si el propio hecho de desplazarse juega un papel, por ejemplo, cuando se requiere bombear agua. Para garantizar de manera efectiva la producción de una gran cantidad de energía, no se utilizan unidades de palas múltiples. Para su funcionamiento se requiere la instalación de un dispositivo de engranajes. Esto no solo complica todo el diseño del equipo en su conjunto, sino que también lo hace menos confiable en comparación con los de dos y tres palas.

Con cuchillas duras

Unidades de vela

El costo de tales unidades es más alto debido al alto costo de producción de las piezas de rotación. Pero en comparación con los equipos de navegación, los generadores con palas rígidas son más fiables y tienen una larga vida útil. Dado que el aire contiene polvo y arena, los elementos giratorios están sujetos a una gran carga.Cuando el equipo opera en condiciones estables, requiere un reemplazo anual de la película anticorrosión que se aplica en los extremos de las palas. Sin esto, el elemento de rotación comienza a perder sus propiedades de trabajo con el tiempo.

Este tipo de palas es más sencilla en cuanto a producción y menos costosa que las de metal o fibra de vidrio. Pero los ahorros en la fabricación pueden generar costos importantes en el futuro. Con un diámetro de rueda de viento de tres metros, la velocidad de la punta de la pala puede ser de hasta 500 km/h, cuando las revoluciones del equipo son de unas 600 por minuto. Esta es una carga seria incluso para piezas rígidas. La práctica demuestra que los elementos de rotación en los equipos de navegación deben cambiarse con frecuencia, especialmente si la fuerza del viento es alta.

De acuerdo con el tipo de mecanismo giratorio, todas las unidades se pueden dividir en varios tipos:

• dispositivos Darier ortogonales;
• unidades con conjunto rotativo Savonius;
• dispositivos con un diseño vertical-axial de la unidad;
• equipo con un tipo helicoidal de mecanismo rotatorio.

Velocidad del viento

Independientemente de si planea comprar un generador listo para usar o construirlo usted mismo, la velocidad del viento será uno de los parámetros más importantes para determinar la potencia de la instalación.

En primer lugar, cada tipo de aerogenerador tiene su propia velocidad inicial. Para la mayoría de las instalaciones, esto es 2-3 m/s. Si la velocidad del viento está por debajo de este umbral, el generador no funcionará en absoluto y, en consecuencia, también se generará electricidad.

Además de la velocidad inicial, también existe una nominal, a la que el aerogenerador alcanza su potencia nominal. Para cada modelo, el fabricante indica esta cifra por separado.

Sin embargo, si la velocidad es superior a la inicial, pero inferior a la nominal, entonces la generación de electricidad se reducirá significativamente. Y para no quedarse sin electricidad, siempre debe centrarse en primer lugar en la velocidad media del viento en su región y directamente en su sitio. Puede averiguar el primer indicador mirando el mapa de viento o mirando el pronóstico del tiempo en su ciudad, que generalmente indica la velocidad del viento.

La segunda cifra, idealmente, debe medirse con instrumentos especiales directamente en el lugar donde se ubicará la turbina eólica. Después de todo, su casa puede estar tanto en una colina, donde la velocidad del viento será mayor, como en una tierra baja, en la que prácticamente no habrá viento.

En esta situación, quienes sufren constantemente ráfagas de huracanes están en una mejor posición y pueden contar con un mayor rendimiento de los aerogeneradores.

¿Qué es la carga de viento?

El flujo de masas de aire a lo largo de la superficie de la tierra ocurre a diferentes velocidades. Al chocar contra cualquier obstáculo, la energía cinética del viento se convierte en presión, creando una carga de viento. Este esfuerzo lo puede sentir cualquiera que se mueva contra la corriente. La carga generada depende de varios factores:

• velocidad del viento,
• la densidad del chorro de aire, - a alta humedad, la gravedad específica del aire aumenta, respectivamente, aumenta la cantidad de energía transferida,
• forma de un objeto estacionario.

En este último caso, las fuerzas dirigidas en diferentes direcciones actúan sobre partes individuales de la estructura de un edificio, por ejemplo:

Selección de generadores para molinos de viento

Teniendo el valor calculado del número de revoluciones de la hélice (W), obtenido por el método descrito anteriormente, ya es posible seleccionar (fabricar) el generador apropiado. Por ejemplo, con el grado de velocidad Z = 5, el número de palas es 2 y la velocidad es de 330 rpm. con una velocidad del viento de 8 m/s, la potencia del generador debe ser de aproximadamente 300 vatios.

El generador de la planta de energía eólica "en el contexto". Una copia ejemplar de uno de los posibles diseños de un generador para un sistema de energía eólica doméstico, ensamblado por mí mismo.

Así es como se ve un motor de bicicleta eléctrica, en base al cual se propone hacer un generador para un molino de viento doméstico. El diseño del motor de la bicicleta es ideal para la implementación con pocos o ningún cálculo y modificación. Sin embargo, su poder es bajo.

Las características de un motor de bicicleta eléctrica son aproximadamente las siguientes:

Parámetro	Valores
Voltaje, V	24
Potencia, W	250-300
Frecuencia de rotación, rpm	200-250
Par, Nm	25

Una característica positiva de los motores de bicicleta es que prácticamente no es necesario rehacerlos. Están diseñados estructuralmente como motores eléctricos de baja velocidad y pueden usarse con éxito para turbinas eólicas.

Como cortar cuchillas

Más adelante en la línea a partir de raíz de la hoja tenga en cuenta las dimensiones del radio de la hoja - en la columna "Radio de la hoja" en las columnas verdes. De acuerdo con estas dimensiones, coloque puntos en la línea a la izquierda ya la derecha de la raíz de la hoja. A la izquierda, si miras desde la raíz de la pala hasta la punta, estarán las coordenadas del patrón mm Posterior, y a la derecha de la línea, las coordenadas del patrón mm Frontal. Después de conectar los puntos, tiene una hoja, que generalmente se corta con una hoja de una sierra para metales o con una sierra de vaivén eléctrica.

Los orificios para unir la hoja al cubo se hacen estrictamente a lo largo de la línea central de la hoja, que se dibujó en la tubería desde el principio, si mueve los agujeros, la hoja se colocará en un ángulo diferente al viento y perderá todo. sus cualidades. bordes de la hoja es necesario procesar, redondear la parte delantera de la cuchilla, afilar la parte trasera 'y redondear las puntas de las cuchillas para que nada silbe y haga ruido. La hoja de cálculo de Excel ya tiene en cuenta el procesamiento de bordes en el cálculo, como se muestra en la imagen a continuación.
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Espero que te haya quedado más claro cómo usar la placa y cómo seleccionar un tornillo para el generador. Por ejemplo, por supuesto, elegí un generador con parámetros inadecuados, ya que la carga de una batería de 12v comienza demasiado pronto, para 24v y 48 voltios los resultados serían diferentes y la potencia sería aún mayor, pero no puedes describir todos los ejemplos

Lo más importante es entender los principios, por ejemplo, elegir una hélice si tiene buena potencia a una velocidad, esto no significa que la tendrá en la práctica, si el generador carga la hélice demasiado pronto, no alcanzará su velocidad y no desarrollará la potencia que debería tener a velocidades más bajas, aunque el viento será calculado o incluso superior. Cuchillas personalizadas a cierta velocidad y tomarán la máxima potencia del viento a su velocidad.

Dispositivo y principio de funcionamiento.

El generador de viento funciona con la ayuda de la energía eólica. El diseño de este dispositivo debe incluir los siguientes elementos:

• palas de turbina o hélice;
• turbina;
• generador eléctrico;
• el eje del generador eléctrico;
• un inversor, cuya función es convertir la corriente alterna en corriente continua;
• un mecanismo que hace girar las palas;
• un mecanismo que hace girar la turbina;
• batería;
• mástil;
• controlador de movimiento giratorio;
• apagador;
• sensor de viento;
• vástago del sensor de viento;
• góndola y otros elementos.

Las unidades industriales tienen un gabinete de energía, protección contra rayos, un mecanismo giratorio, una base confiable, un dispositivo de extinción de incendios y telecomunicaciones.

Un aerogenerador es un dispositivo que convierte la energía del viento en electricidad. Los precursores de los áridos modernos son los molinos que producen harina a partir de cereales. Sin embargo, el esquema de conexión y el principio de funcionamiento del generador no han cambiado mucho.

1. Debido a la fuerza del viento, las palas comienzan a girar, cuyo par se transmite al eje del generador.
2. La rotación del rotor crea una corriente alterna trifásica.
3. A través del controlador, se envía corriente alterna a la batería. La batería es necesaria para crear un funcionamiento estable del generador eólico. Si hay viento, la unidad carga la batería.
4. Para protegerse contra un huracán, el sistema de generación de energía eólica tiene elementos para alejar la rueda del viento del viento. Esto sucede doblando la cola o frenando la rueda con un freno eléctrico.
5. Para recargar la batería, deberá instalar el controlador. La función de este último incluye monitorear la carga de la batería para evitar su avería. Si es necesario, este dispositivo puede volcar el exceso de energía en el balasto.
6. Las baterías tienen un voltaje bajo constante, pero debe llegar al consumidor con una potencia de 220 voltios. Por este motivo, los inversores se instalan en los aerogeneradores. Estos últimos son capaces de convertir la corriente alterna en corriente continua, aumentando su fuerza a 220 voltios.Si el inversor no está instalado, solo será necesario utilizar aquellos dispositivos diseñados para bajo voltaje.
7. La corriente convertida se envía al consumidor para alimentar baterías de calefacción, iluminación de habitaciones y electrodomésticos.

Nuevas justificaciones para viejos conceptos

Las suposiciones infundadas de que los desarrollos modernos deberían aumentar drásticamente la eficiencia de las turbinas eólicas no tienen ninguna base. Los modelos horizontales modernos alcanzan una eficiencia del 75 % de su límite teórico de Bentz (aproximadamente una eficiencia del 45 %). Después de todo, la sección de la física que regula la eficiencia de las turbinas eólicas es la hidrodinámica, y sus leyes son inmutables desde el momento en que fueron descubiertas.

Algunos diseñadores están tratando de aumentar la eficiencia aumentando la cantidad de aspas, haciéndolas más delgadas. Puede aumentar su longitud, y esto da un mayor efecto debido al crecimiento del área de barrido.

Pero aún así, es necesario mantener un equilibrio entre la desaceleración del viento y su velocidad residual.

Hay otra dirección: aumentar la velocidad del viento pasándolo a través de un difusor. Pero la hidrodinámica está repleta de efectos ya descubiertos de flujo alrededor de obstáculos a lo largo del camino de menor resistencia.

Hay modelos DAWT más o menos exitosos con ángulos de cono grandes, pero estos intentos de "engañar al viento" no aumentan la eficiencia tanto como se anuncia.

Las turbinas eólicas modernas más exitosas son modelos verticales con palas Darrieus, montadas sobre cojinetes de empuje de levitación magnética (MAGLEV). Trabajando casi en silencio, comienzan a girar a una velocidad del viento inferior a 1 m/s, y soportan fuertes rachas de hasta 200 km/h.Es sobre la base de tales fuentes de energía alternativa que es más rentable formar un sistema de energía privado e independiente.

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Valor del procedimiento

Si descuida los cálculos de la carga del movimiento del aire, puede, como dicen, arruinar todo de raíz y poner en peligro la vida de las personas.

Si normalmente no hay dificultades con la presión de la nieve en las paredes de los edificios -esta carga se puede ver, pesar e incluso tocar-, entonces todo es mucho más complicado con el viento. No es visible, es muy difícil predecirlo intuitivamente. Sí, por supuesto, el viento tiene algún efecto sobre las estructuras de soporte y, en algunos casos, puede ser incluso destructivo: tuerce los carteles publicitarios, derriba las vallas y los marcos de las paredes y arranca los techos. Pero, ¿cómo es posible predecir y tener en cuenta esta fuerza? ¿Es realmente calculable?

¡Se entrega! Sin embargo, este es un negocio aburrido, ya los no profesionales no les gusta calcular la carga del viento. Hay una explicación clara para esto: la importancia de los cálculos es un asunto muy responsable y difícil, mucho más complicado que los cálculos de carga de nieve. Si solo se dedican dos páginas y media a la carga de nieve en la empresa conjunta especialmente dedicada a esto, ¡entonces el cálculo de la carga del viento es tres veces más! Además, se le atribuye una aplicación obligatoria, se colocan en 19 páginas que indican los coeficientes aerodinámicos.

Si los ciudadanos de Rusia todavía tienen suerte con esto, entonces para los habitantes de Bielorrusia es aún más difícil: ¡el documento TKP_EN_1991-1-4-2O09 "Efectos del viento", que regula los estándares y cálculos, tiene un volumen de 120 páginas!

Con el Eurocódigo (EN_1991-1-4-2O09) en la escala de construir una estructura privada para efectos de viento, pocas personas quieren lidiar con una taza de té en casa. Se recomienda a los interesados ​​profesionalmente que lo descarguen y estudien a fondo, teniendo un consultor especializado rodeado de él. De lo contrario, debido a un enfoque y comprensión incorrectos, las consecuencias de los cálculos pueden ser desastrosas.

Factor de utilización de la energía eólica

Cabe señalar que para las turbinas eólicas existe un indicador de eficiencia específico: KIEV (coeficiente de utilización de energía eólica). Indica qué porcentaje del flujo de aire que pasa por la sección de trabajo afecta directamente a las palas del aerogenerador. O, para decirlo de manera más científica, muestra la relación entre la potencia recibida en el eje del dispositivo y la potencia del flujo que actúa sobre la superficie de viento del impulsor. Por lo tanto, KIEV es un específico, aplicable solo a turbinas eólicas, análogo de eficiencia.

Hasta la fecha, los valores de KIEV del 10-15% original (indicadores de molinos de viento antiguos) han aumentado a 356-40%. Esto se debe a la mejora en el diseño de los aerogeneradores y la aparición de nuevos materiales y detalles técnicos más eficientes, montajes que ayudan a reducir las pérdidas por fricción u otros efectos sutiles.

Los estudios teóricos han determinado que el factor máximo de utilización de la energía eólica es de 0,593.

Resumiendo lo anterior: ¿Es rentable un aerogenerador?

Los resultados anteriores demuestran claramente la recuperación de los costos de compra y puesta en marcha de un generador eólico. Especialmente desde:

• El costo de un kilovatio crece constantemente debido a la inflación.
• Al usar un molino de viento, el objeto se vuelve no volátil.
• El "excedente" de electricidad generada se puede acumular y almacenar en caso de buen tiempo gracias a un sistema de alimentación ininterrumpida.
• Muchos objetos alejados de la red de suministro de energía centralizada se ven obligados a existir en ausencia de electricidad, ya que su conexión no es rentable.

Entonces, el generador de viento es rentable. Su compra para consumidores intensivos en energía sin suministro de energía es económicamente factible. Un hotel fuera de la ciudad, una granja agrícola o una empresa ganadera, un asentamiento de cabañas: en cualquier caso, se justificarán los costos de conectar una fuente alternativa de electricidad. Solo queda elegir un modelo adecuado de molino de viento e instalarlo, guiado por las recomendaciones del fabricante. La potencia del dispositivo debe corresponder a la velocidad media del viento en su área. Puede especificarlo utilizando un mapa de viento especial o de acuerdo con la estación meteorológica local.

Tenga en cuenta: para las turbinas eólicas de fabricantes chinos, la potencia nominal del dispositivo se calcula teniendo en cuenta la velocidad del viento al 50-70% del nivel del suelo. Instalar un molino de viento a tal altura es problemático

Un mástil demasiado alto es caro y su resistencia está sujeta a requisitos estrictos. Además, a la altura indicada, las ráfagas de viento forman fuertes corrientes de Foucault. No solo ralentizan el funcionamiento del aerogenerador, sino que también pueden provocar la rotura de las palas.La solución es instalar el dispositivo a una altura de 30-35 m, lo que dará acceso a los vientos fuertes, pero evitará que el molino de viento se rompa.