Eficiencia de la turbina: ¿Qué necesita saber?
El objetivo de poseer y operar un sistema de turbinas eólicas de tamaño doméstico es generar electricidad por cualquier motivo, ya sea para uso doméstico, ganancia o generación con fines industriales. En general, la generación de electricidad de un sistema de turbina eólica depende de muchos factores diferentes, muchos de los cuales pueden estar influenciados por factores internos y externos del propio sistema o del lugar donde se coloca el sistema. Es decir, no solo importa la potencia nominal que tenga su turbina, sino también la eficiencia de esa turbina para extraer la energía del viento y convertirla en energía eléctrica en el punto de consumo. Como ejemplo, un generador de 5kW en una turbina podría, debido a ineficiencias en el sistema, generar solo 500W de potencia debido a pérdidas de energía en el sistema si se maneja de manera incorrecta. Por lo tanto, es importante caracterizar y comprender las diferentes causas de la ineficiencia y cómo se pueden combatir.
Cómo aprovechar al máximo el viento
Comenzaremos desde la perspectiva del viento y nos abriremos camino a través de cada una de las ineficiencias hasta llegar a la electricidad utilizada para cargar las baterías en su hogar. Desafortunadamente, no puedes controlar lo que hace el viento en todo momento, por lo que lamentablemente no podemos hacer mucho sobre su condición. Sin embargo, vale la pena señalar que, en general, cuanto más laminar es el flujo del viento (un nombre científico para un flujo suave de aire), mayor es la eficiencia de la conversión de la energía cinética del viento en energía cinética rotacional del aire. palas de aerogeneradores.
El flujo turbulento es lo contrario. Esto es cuando el aire es caótico y se arremolina alrededor de lo impredecible. Los puntos locales dentro del flujo del viento pueden empujar el viento hacia atrás o hacia los lados, lo que provoca que se apliquen fuerzas inconsistentes a las palas de la turbina. El control limitado que tiene sobre el viento que interactúa con su turbina es cómo el entorno alrededor de la turbina afecta las condiciones de flujo. Las obstrucciones al flujo, como árboles, edificios u otras turbinas eólicas, provocarán un aumento del flujo turbulento que llega a la turbina. Por lo tanto, cuando instale su turbina, debe intentar colocarla en un área abierta agradable con obstrucciones mínimas cerca.
También vale la pena fijarse en la velocidad del viento a la que estará sujeta su turbina en las diferentes posiciones de instalación, ya que puede variar. El punto principal que debe considerar es la altura de su turbina. Cuanto más arriba se instala la turbina, generalmente mayor es la velocidad del viento. Esto se debe a que, a medida que el viento interactúa con el suelo, se ralentiza, frenando el aire que está justo encima de él, luego ese aire ralentiza el aire que está encima, etc. hasta que vuelves al flujo sin restricciones donde el viento fluye a toda velocidad. Este fenómeno se denomina capa límite en dinámica de fluidos: una capa de flujo cerca de un límite (aire a tierra) que tiene un gradiente de velocidad a lo largo de su altura.
Levantar o arrastrar
La segunda y bastante importante ineficiencia cuando se trata de sistemas de turbinas eólicas es el límite teórico de la cantidad de energía que una pala de turbina determinada puede extraer del viento. Esto depende principalmente de la forma de la pala utilizada para recolectar la energía eólica. Hay varios diseños populares de álabes de turbina, TESUP en particular emplea álabes tipo elevación y tipo arrastre en sus diseños.
Se puede ver un ejemplo de una pala tipo ascensor en la turbina Magnum 5. La pala tiene una forma conocida como perfil aerodinámico. Esta es la forma del ala de un avión si miras su sección transversal. Esta forma produce sustentación cuando el viento pasa sobre su superficie exactamente de la misma manera que el ala de un avión. Un buen ejemplo de una turbina tipo arrastre es una turbina TESUP AtlasX. Este tipo de turbina tiene una pala en forma de 'C' y se basa en el viento para 'empujar' directamente las palas de la turbina para hacerlas girar.
El máximo teórico para las turbinas de tipo ascensor es de alrededor del 40 % y sé que puede parecer bajo a primera vista, ¡pero la eficiencia máxima de cualquier turbina es solo del 45 %! ¡Así que realmente no está nada mal! Las turbinas de tipo arrastre tienden a tener una eficiencia más baja en general. Esto se debe principalmente a la construcción de la turbina. Como dos palas (una a cada lado de la turbina) están siendo empujadas por el viento en cualquier momento, una de las palas está trabajando en contra de la rotación de la turbina (¡qué grosero!) La forma de C de la pala asegura más área de superficie de la pala está expuesta al viento y por lo tanto una de las palas coge más viento y es empujada con más fuerza, generando rotación.
Usted puede estar pensando, oh, eso es basura, ¿baja eficiencia? ¡Apenas obtendré energía de mi turbina TESUP! Pero no se preocupe, hay una compensación, ¡y una muy buena! Las turbinas de tipo arrastre tienen una velocidad de arranque más baja y, por lo tanto, giran más a menudo que las turbinas de tipo elevador, ¡muy parecido a la tortuga y la liebre de la generación de energía! TESUP trabaja arduamente para que sus turbinas tengan una mayor eficiencia mediante el diseño cuidadoso de sus palas. ¡Solo mira las cuchillas rediseñadas del AtlasX! No solo han mejorado la eficiencia de la turbina y aumentado el área de captación de viento, ¡también se ven geniales!
La necesidad de buenos componentes en su sistema operativo
El obstáculo final entre el viento y la generación de electricidad son las ineficiencias eléctricas. Estos pueden ocurrir y ocurrirán en todos los componentes eléctricos, ya sea el generador eléctrico en la turbina o el cable más pequeño del sistema. Desafortunadamente, los componentes eléctricos tienden a desperdiciar electricidad a través de la generación de energía térmica (piense en cuando tocó el cargador de un teléfono y estaba tibio después de cargarlo). Cada paso necesario en un sistema de turbina eólica para generar, transmitir y almacenar energía eléctrica contendrá inherentemente algunas pérdidas. ¡Estas pérdidas pueden, por supuesto, reducirse!
La mejor manera de lograr este aumento en la eficiencia electrónica a bajo costo es comprar componentes electrónicos de buena calidad para su sistema. TESUP puede proporcionar controladores de carga, inversores de potencia y sistemas de cableado que se adaptan bien y están diseñados específicamente para las turbinas TESUP. ¡Adquirir uno o todos estos sistemas para complementar su sistema de generación de energía basado en turbinas eólicas es una buena manera de reducir las pérdidas en su sistema y, en última instancia, generar más energía en general!
¡TESUP espera que esta pequeña guía sobre algunas ineficiencias que podría encontrar haya sido útil! ¡Espero que ahora esté un poco más informado sobre los sistemas de turbinas eólicas y lo interesantes que son!