Capítulo 3 / Chapter 3

Energía Eólica

3.1 Introducción a la Energía Eólica

La energía eólica es una de las fuentes de energía renovable más importantes del planeta. Apenas un 2% de la energía solar que llega a la Tierra se convierte en energía eólica, pero el potencial eólico mundial es aproximadamente veinte veces el consumo actual de energía.

El viento es fundamentalmente una consecuencia de la radiación solar que incide sobre la Tierra, originando el calentamiento desigual de las masas de aire. Estas diferencias de temperatura y presión provocan flujos de aire que tienden a igualarse, generando el viento.

Desde hace siglos, el ser humano ha aprovechado la energía eólica: molinos de viento, transporte marítimo con velas, serrerías. Hoy en día, su uso principal es la generación de electricidad mediante aerogeneradores.

Aerogeneradores SOLENER hasta 15 kW - Fabricación Española

3.2 Aerogeneradores - Principios de Funcionamiento

Los aerogeneradores (también llamados aeroturbinas o turbinas eólicas) transforman la energía mecánica del viento en energía eléctrica. El funcionamiento es sencillo: el viento incide sobre las aspas del aerogenerador y lo hace girar, este movimiento de rotación se transmite al generador a través de un sistema multiplicador de velocidad, produciendo corriente eléctrica.

Para instalaciones aisladas de red: Es necesario disponer de acumuladores (baterías) para asegurar el suministro eléctrico cuando no hay viento suficiente.

3.3 Partes de un Aerogenerador

Un aerogenerador se compone de las siguientes partes fundamentales:

A) Rotor

Es el elemento que transforma la energía del viento en energía mecánica. Se compone de:

Palas: Reciben la fuerza del viento gracias a su diseño aerodinámico. Fabricadas con resina de poliéster y fibra de vidrio sobre estructura resistente.
Eje: Transmite el movimiento giratorio de las palas al aerogenerador.
Buje: Fija las palas al eje.

B) Multiplicadora

Conectada al rotor, multiplica la velocidad de rotación del eje para alcanzar las elevadas revoluciones que necesitan los generadores. Existen dos tipos:

De poleas dentadas: Para rotores de baja potencia.
De engranaje: Engranajes protegidos en cajas blindadas para evitar desajustes.

C) Generador

Transforma la energía mecánica en energía eléctrica. Según la potencia del aerogenerador:

Dinamos: Generadores de corriente continua para aerogeneradores de pequeña potencia (almacenan energía en baterías).
Alternadores: Generadores de corriente alterna para aerogeneradores de gran potencia.

El generador se refrigera mediante un sistema de radiador por agua que circula por tuberías en la carcasa.

D) Góndola

Estructura que resguarda los elementos básicos de transformación de energía: eje del rotor, multiplicadora, generador y sistemas auxiliares. Incluye el sistema de orientación para mantener el rotor perpendicular a la dirección del viento:

Veletas de cola: Orientación mecánica en pequeñas turbinas.
Rotor a barlovento: Sistema asistido con anemómetro y sensor de dirección para grandes aerogeneradores.

Seguridad: Cuando el anemómetro detecta vientos superiores a 25 m/s (velocidad de supervivencia), el aerogenerador se detiene automáticamente para evitar daños.

E) Torre

Elemento de sujeción que sitúa el rotor a la altura idónea. Construida sobre base de hormigón armado (cimentación). Tipos de torre:

Torres tubulares de acero: Secciones de 20-30 metros con bridas. Tronco-cónicas para mayor resistencia.
Torres de celosía: Perfiles de acero soldados. Menor coste pero menor estética.
Torres de mástil tensado: Sostenidas por cables tensores. Ahorro de peso y coste.

3.4 Tipos de Aerogeneradores

A) De Eje Horizontal

Aerogeneradores de gran potencia (más de 100 kW):

Tres aspas de perfil aerodinámico
Necesitan vientos superiores a 9 m/s
Uso industrial en parques eólicos
Requieren estudio detallado del viento (mínimo 1 año)
Deben recibir vientos >35 km/h el 85% del año

Aerogeneradores de baja potencia (0 a 100 kW):

Hasta 24 aspas
Uso en medio rural y complemento para viviendas
Instalaciones domésticas típicamente <10 kW
Complemento ideal para instalaciones fotovoltaicas

Aplicación SOLENER: Los aerogeneradores de baja potencia se utilizan principalmente como complemento de instalaciones fotovoltaicas, conectados en paralelo. Su función es mantener las baterías siempre cargadas, apoyando al sistema solar.

B) De Eje Vertical (VAWT)

El eje de rotación es perpendicular a la dirección del viento. Dos diseños básicos:

Tipo	Características	Aplicación
Savonius	Dos semicilindros paralelos al eje vertical. Fuerza diferencial en caras cóncava y convexa.	Producción autónoma, bombeo de agua
Darrieus	2-3 palas de forma ovalada con perfil aerodinámico. Par de arranque muy pequeño.	Similar a eje horizontal rápido, poco implantado

Ventajas de eje vertical:

✓ No necesitan sistemas de orientación
✓ Mantenimiento más sencillo
✓ Menor coste de instalación

Desventajas:

✗ Necesitan motor de arranque
✗ Menor velocidad de giro
✗ Menor rendimiento que eje horizontal

🌀

[ESPACIO PARA ILUSTRACIÓN: Comparación entre aerogeneradores de eje horizontal y vertical (Savonius y Darrieus)]
Dimensiones recomendadas: 1000x500px | Formato: Diagrama comparativo

3.5 Instalación de Aerogeneradores de Gran Potencia

Proceso de Instalación:

Cimentación: Agujero suficientemente grande con hormigón armado y enrejado de hierro. Instalación de conductor desnudo de cobre para puesta a tierra.
Montaje de torre: Secciones unidas con pernos y soldaduras verificadas por ultrasonidos.
Colocación de góndola: Operarios sujetan con cuerdas para encajar correctamente.
Instalación del rotor: Colocación precisa de las palas.
Conexión eléctrica: Elementos internos para funcionamiento correcto.

La instalación completa puede durar varios días debido a la precisión requerida. Vida útil esperada: 25 años.

3.6 Sistemas de Frenado y Protección

Los aerogeneradores disponen de múltiples sistemas de seguridad:

Sistema	Función	Activación
Freno mecánico	Detención de emergencia entre multiplicadora y generador	Si falla el freno de punta de pala
Freno de punta de pala	Sistema principal de frenado	Vientos excesivos
Timón de cola retráctil	Orientación y protección	Vientos muy elevados (se recoge)
Cortocircuito de bobinas	Detención por Ley de Lenz	Baterías cargadas, sin consumo
Anemómetro de seguridad	Detección de vientos peligrosos	>25 m/s (velocidad de supervivencia)

Principio de frenado por cortocircuito (Ley de Lenz):
Al cortocircuitar el rotor (inducido), se producen fuertes corrientes que establecen campos muy intensos en reacción contra el campo estatórico continuo. La energía cinética del rotor se consume en generar corriente y tensión rotórica, llevando el rotor rápidamente al reposo.

3.7 Control y Monitorización

Los grandes aerogeneradores necesitan control constante. Se instala en la góndola un sistema de ordenadores (controlador) que:

✓ Realiza cambios en los ajustes de la turbina
✓ Vigila que todo marche correctamente
✓ Envía avisos en caso de anomalías
✓ Controla orientación, velocidad y potencia

3.8 Potencia del Viento y Cálculo Energético

La potencia mecánica obtenida por una turbina eólica se calcula mediante:

Pw = ρ · Cp · ½ · A · Vw³

Donde:
Pw = Potencia debida al viento (W)
ρ = Densidad específica del aire (típico: 1,225 kg/m³)
Cp = Coeficiente de eficiencia aerodinámica (adimensional)
A = Área barrida por las palas (m²)
Vw = Velocidad del viento (m/s)

Para calcular la longitud de la pala:

A = P / (ρ · Cp · ½ · Vw³)
r = √(A/π)

Donde r es el radio (longitud de la pala)

3.9 Modelo del Viento

Para un sistema de conversión de energía eólica eficiente, es necesario modelar el comportamiento espacial y temporal del viento. El modelo incluye cuatro componentes:

Rampa: Cambios graduales en la velocidad
Base: Velocidad media del viento
Ráfaga: Aumentos bruscos de corta duración
Ruido: Variaciones aleatorias continuas

Es fundamental conocer cómo afectarán ráfagas y cambios rápidos al comportamiento dinámico de la máquina y su repercusión en la calidad de la energía entregada.

📊

[ESPACIO PARA ILUSTRACIÓN: Gráfico mostrando los cuatro componentes de la velocidad del viento: rampa, base, ráfaga y ruido]
Dimensiones recomendadas: 1000x400px | Formato: Gráfico técnico

3.10 Elección del Aerogenerador para Instalación Aislada

Para determinar la potencia necesaria del aerogenerador en una instalación aislada:

1. Capacidad útil de la batería:
Cu = Cn · Pd

Donde:
Cu = Capacidad útil
Cn = Capacidad nominal de la batería
Pd = Profundidad de descarga (Monoblock: 60%, Modular: 80%)

2. Intensidad máxima de carga:
Ic10 = Cu · 0.10 (carga máxima)
Ic6 = Cu · 0.06 (carga normal)

3. Potencia del aerogenerador:
Potencia máxima = Ic10 · Vn
Potencia mínima = Ic6 · Vn

Importante: La intensidad que genere el aerogenerador no puede ser mayor que la máxima que admitan las baterías. Esta intensidad es controlada por un regulador específico que cortocircuita el aerogenerador cuando las baterías están cargadas.

3.11 Aerogeneradores SOLENER

Soluciones Energéticas S.A. (SOLENER) fabrica aerogeneradores con las siguientes características:

✓ Potencias: Hasta 15 kW
✓ Reguladores propios: Diseñados específicamente para cada modelo
✓ Autobombas: Para extracción de agua directa
✓ Tecnología española: Más de 40 años de experiencia
✓ Patentes propias: Diseños innovadores premiados

Aplicaciones típicas:

✓ Electrificación de casas de campo y chalets
✓ Sistemas de bombeo para riego y consumo humano
✓ Naves ganaderas y granjas cinegéticas
✓ Sistemas de señalización terrestre y marítima
✓ Repetidores de radio, televisión y telefonía móvil
✓ Iluminación de carreteras y vallas publicitarias

"Sastrería Energética" - Soluciones a Medida

3.12 Sistemas Híbridos Eólico-Fotovoltaicos

La combinación de energía eólica y fotovoltaica es especialmente eficiente en instalaciones aisladas. Las ventajas incluyen:

✓ Complementariedad: El viento suele ser más intenso en invierno y noche, cuando hay menos sol
✓ Reducción de baterías: Menor tamaño del banco de acumuladores
✓ Mayor fiabilidad: Dos fuentes de energía independientes
✓ Optimización económica: Mejor relación coste-beneficio

Configuración típica: Generador eólico + Generador fotovoltaico + Reguladores independientes + Banco de baterías común + Inversor

3.13 Evaluación del Recurso Eólico

Antes de instalar un aerogenerador, es fundamental evaluar el recurso eólico del lugar:

Mediciones mínimas: 1 año completo de datos
Torres meteorológicas: Sensores a diferentes alturas
Rosa de vientos: Distribución direccional
Distribución de Weibull/Rayleigh: Análisis estadístico
Índice de turbulencia: Calidad del viento
Perfil vertical: Variación con la altura
Periodos de calma: Horas sin viento

3.14 Curva de Potencia del Aerogenerador

La curva de potencia relaciona la velocidad del viento con la potencia eléctrica generada. Parámetros clave:

Parámetro	Descripción	Valor Típico
Velocidad de arranque	Viento mínimo para comenzar a generar	3-4 m/s
Velocidad nominal	Viento para potencia máxima	11-15 m/s
Velocidad de corte	Viento máximo de operación	25 m/s
Velocidad de supervivencia	Viento máximo sin daños	50-60 m/s

3.15 Estimación de Producción Energética

Para estimar la energía anual generada por un aerogenerador:

Eanual = ∫ [P(v) · f(v)] dv

Donde:
P(v) = Curva de potencia del aerogenerador
f(v) = Distribución de frecuencia de la velocidad del viento
v = Velocidad del viento

Método simplificado:
Eanual ≈ Pnominal · 8760 h · Factor de capacidad
(Factor de capacidad típico: 0.20 - 0.40)

3.16 Consideraciones de Instalación

Ubicación:

✓ Zona con vientos dominantes sin obstáculos
✓ Lejos de turbulencias (edificios, árboles)
✓ Altura suficiente (torre adecuada)
✓ Acceso para mantenimiento
✓ Distancia mínima a viviendas (ruido)

Distancias de seguridad:

Entre aerogeneradores: 5-10 diámetros de rotor en dirección del viento dominante
A edificios: Mínimo 30 metros
A carreteras: Mínimo igual a la altura total

3.17 Mantenimiento de Aerogeneradores

El mantenimiento preventivo incluye:

✓ Inspección visual: Estado de palas, torre y góndola
✓ Lubricación: Multiplicadora y sistemas mecánicos
✓ Verificación eléctrica: Conexiones, generador, regulador
✓ Sistemas de frenado: Comprobación de funcionamiento
✓ Análisis de vibraciones: Detección de desequilibrios
✓ Limpieza: Palas y componentes externos

Seguridad: Todo mantenimiento debe realizarse con el aerogenerador completamente detenido y bloqueado. Seguir protocolos de trabajo en altura y riesgo eléctrico.

3.18 Impacto Ambiental

La energía eólica es una de las fuentes más limpias, pero debe considerarse:

Ventajas:

✓ Cero emisiones durante operación
✓ No consume agua
✓ Compatible con usos agrícolas/ganaderos
✓ Huella de carbono muy baja

Consideraciones:

⚠ Impacto visual
⚠ Ruido (minimizado en modelos modernos)
⚠ Afección a aves (ubicación adecuada)
⚠ Interferencias electromagnéticas

Resumen del Capítulo 3: La energía eólica transforma la energía cinética del viento en electricidad mediante aerogeneradores. Los sistemas de eje horizontal son los más eficientes, mientras que los de eje vertical ofrecen ventajas en mantenimiento. La evaluación del recurso eólico es fundamental para el éxito de la instalación. SOLENER fabrica aerogeneradores hasta 15 kW con tecnología española de vanguardia.

3.1 Introduction à l'Énergie Éolienne

L'énergie éolienne est l'une des sources d'énergie renouvelable les plus importantes de la planète. Seulement 2% de l'énergie solaire qui atteint la Terre se convertit en énergie éolienne, mais le potentiel éolien mondial est environ vingt fois la consommation actuelle d'énergie.

Le vent est fondamentalement une conséquence du rayonnement solaire qui frappe la Terre, provoquant le réchauffement inégal des masses d'air. Ces différences de température et de pression provoquent des flux d'air qui tendent à s'égaliser, générant le vent.

Depuis des siècles, l'être humain a exploité l'énergie éolienne: moulins à vent, transport maritime à voile, scieries. Aujourd'hui, son utilisation principale est la production d'électricité par des éoliennes.

Éoliennes SOLENER jusqu'à 15 kW - Fabrication Espagnole

3.2 Éoliennes - Principes de Fonctionnement

Les éoliennes transforment l'énergie mécanique du vent en énergie électrique. Le fonctionnement est simple: le vent frappe les pales de l'éolienne et la fait tourner, ce mouvement de rotation est transmis au générateur à travers un système multiplicateur de vitesse, produisant du courant électrique.

Pour les installations isolées du réseau: Il est nécessaire de disposer d'accumulateurs (batteries) pour assurer l'alimentation électrique quand il n'y a pas assez de vent.

3.3 Parties d'une Éolienne

Une éolienne se compose des parties fondamentales suivantes:

A) Rotor

Élément qui transforme l'énergie du vent en énergie mécanique. Composé de:

Pales: Reçoivent la force du vent grâce à leur design aérodynamique.
Axe: Transmet le mouvement giratoire des pales.
Moyeu: Fixe les pales à l'axe.

B) Multiplicateur

Connecté au rotor, multiplie la vitesse de rotation de l'axe pour atteindre les élevées révolutions dont les générateurs ont besoin.

C) Générateur

Transforme l'énergie mécanique en énergie électrique:

Dynamos: Générateurs de courant continu pour petite puissance.
Alternateurs: Générateurs de courant alternatif pour grande puissance.

D) Nacelle

Structure qui protège les éléments basiques de transformation d'énergie. Inclut le système d'orientation pour maintenir le rotor perpendiculaire à la direction du vent.

E) Mât

Élément de support qui place le rotor à la hauteur idéale. Construit sur base de béton armé.

3.4 Types d'Éoliennes

A) À Axe Horizontal

Éoliennes de grande puissance (plus de 100 kW):

Trois pales de profil aérodynamique
Besoins de vents supérieurs à 9 m/s
Usage industriel dans parcs éoliens

Éoliennes de basse puissance (0 à 100 kW):

Jusqu'à 24 pales
Usage rural et complément pour logements
Installations domestiques typiquement <10 kW

B) À Axe Vertical (VAWT)

L'axe de rotation est perpendiculaire à la direction du vent:

Savonius: Deux semi-cylindres parallèles
Darrieus: 2-3 pales de forme ovale

3.5 Puissance du Vent et Calcul Énergétique

La puissance mécanique obtenue par une turbine éolienne se calcule par:

Pw = ρ · Cp · ½ · A · Vw³

Où:
Pw = Puissance due au vent (W)
ρ = Densité spécifique de l'air (typique: 1,225 kg/m³)
Cp = Coefficient d'efficacité aérodynamique
A = Surface balayée par les pales (m²)
Vw = Vitesse du vent (m/s)

3.6 Éoliennes SOLENER

Soluciones Energéticas S.A. (SOLENER) fabrique des éoliennes avec les caractéristiques suivantes:

✓ Puissances: Jusqu'à 15 kW
✓ Régulateurs propres: Conçus spécifiquement pour chaque modèle
✓ Autopompes: Pour extraction d'eau directe
✓ Technologie espagnole: Plus de 40 ans d'expérience
✓ Brevets propres: Designs innovants primés

"Sastrerie Énergétique" - Solutions Sur Mesure

Résumé du Chapitre 3: L'énergie éolienne transforme l'énergie cinétique du vent en électricité au moyen d'éoliennes. Les systèmes à axe horizontal sont les plus efficaces, tandis que ceux à axe vertical offrent des avantages en maintenance. L'évaluation de la ressource éolienne est fondamentale pour le succès de l'installation. SOLENER fabrique des éoliennes jusqu'à 15 kW avec technologie espagnole de pointe.

3.1 Introduction to Wind Energy

Wind energy is one of the most important renewable energy sources on the planet. Only 2% of the solar energy that reaches Earth is converted into wind energy, but the global wind potential is approximately twenty times the current energy consumption.

Wind is fundamentally a consequence of solar radiation striking the Earth, causing uneven heating of air masses. These temperature and pressure differences cause air flows that tend to equalize, generating wind.

For centuries, humans have harnessed wind energy: windmills, sailing ships, sawmills. Today, its main use is electricity generation through wind turbines.

SOLENER Wind Turbines up to 15 kW - Spanish Manufacturing

3.2 Wind Turbines - Operating Principles

Wind turbines transform the mechanical energy of wind into electrical energy. The operation is simple: wind strikes the turbine blades causing rotation, this rotational movement is transmitted to the generator through a speed multiplier system, producing electrical current.

For off-grid installations: It is necessary to have accumulators (batteries) to ensure power supply when there is insufficient wind.

3.3 Parts of a Wind Turbine

A wind turbine consists of the following fundamental parts:

A) Rotor

Element that transforms wind energy into mechanical energy. Composed of:

Blades: Receive wind force thanks to aerodynamic design.
Shaft: Transmits rotational movement from blades.
Hub: Fixes blades to shaft.

B) Gearbox

Connected to rotor, multiplies shaft rotation speed to reach the high revolutions generators need.

C) Generator

Transforms mechanical energy into electrical energy:

Dynamos: DC generators for low power.
Alternators: AC generators for high power.

D) Nacelle

Structure housing basic energy transformation elements. Includes orientation system to keep rotor perpendicular to wind direction.

E) Tower

Support element placing rotor at ideal height. Built on reinforced concrete foundation.

3.4 Types of Wind Turbines

A) Horizontal Axis

High power turbines (over 100 kW):

Three aerodynamic profile blades
Need winds over 9 m/s
Industrial use in wind farms

Low power turbines (0 to 100 kW):

Up to 24 blades
Rural use and housing complement
Domestic installations typically <10 kW

B) Vertical Axis (VAWT)

Rotation axis is perpendicular to wind direction:

Savonius: Two parallel semi-cylinders
Darrieus: 2-3 oval-shaped blades

3.5 Wind Power and Energy Calculation

Mechanical power obtained by a wind turbine is calculated by:

Pw = ρ · Cp · ½ · A · Vw³

Where:
Pw = Wind power (W)
ρ = Air specific density (typical: 1.225 kg/m³)
Cp = Aerodynamic efficiency coefficient
A = Area swept by blades (m²)
Vw = Wind speed (m/s)

3.6 SOLENER Wind Turbines

Soluciones Energéticas S.A. (SOLENER) manufactures wind turbines with the following features:

✓ Powers: Up to 15 kW
✓ Own regulators: Specifically designed for each model
✓ Self-pumps: For direct water extraction
✓ Spanish technology: Over 40 years of experience
✓ Own patents: Awarded innovative designs

"Energy Tailoring" - Custom Solutions

Chapter 3 Summary: Wind energy transforms wind kinetic energy into electricity through wind turbines. Horizontal axis systems are most efficient, while vertical axis ones offer maintenance advantages. Wind resource evaluation is fundamental for installation success. SOLENER manufactures wind turbines up to 15 kW with cutting-edge Spanish technology.

3.1 مقدمة في طاقة الرياح

طاقة الرياح هي واحدة من أهم مصادر الطاقة المتجددة على هذا الكوكب. فقط 2٪ من الطاقة الشمسية التي تصل إلى الأرض تتحول إلى طاقة رياح، لكن إمكانات طاقة الرياح العالمية تعادل حوالي عشرين ضعف استهلاك الطاقة الحالي.

الرياح هي في الأساس نتيجة للإشعاع الشمسي الذي يضرب الأرض، مما يسبب تسخينًا غير متساوٍ لكتل الهواء. هذه الاختلافات في درجة الحرارة والضغط تسبب تدفقات هوائية تميل إلى التساوي، مما يولد الرياح.

لقرون، استغل الإنسان طاقة الرياح: طواحين الهواء، السفن الشراعية، المناشر. اليوم، استخدامها الرئيسي هو توليد الكهرباء من خلال توربينات الرياح.

توربينات رياح SOLENER حتى 15 كيلوواط - صناعة إسبانية

3.2 توربينات الرياح - مبادئ التشغيل

تحول توربينات الرياح الطاقة الميكانيكية للرياح إلى طاقة كهربائية. التشغيل بسيط: تضرب الرياح شفرات التوربين مما يسبب الدوران، يتم نقل حركة الدوران هذه إلى المولد من خلال نظام مضاعف السرعة، منتجًا تيارًا كهربائيًا.

للمنشآت المعزولة عن الشبكة: من الضروري وجود acumuladores (بطاريات) لضمان إمداد الطاقة عندما لا تكون هناك رياح كافية.

3.3 أجزاء توربين الرياح

يتكون توربين الرياح من الأجزاء الأساسية التالية:

أ) الدوار

العنصر الذي يحول طاقة الرياح إلى طاقة ميكانيكية. يتكون من:

الشفرات: تستقبل قوة الرياح بفضل تصميمها الديناميكي الهوائي.
المحور: ينقل الحركة الدورانية من الشفرات.
المحور: يثبت الشفرات بالمحور.

ب) صندوق التروس

متصل بالدوار، يضاعف سرعة دوران المحور للوصول إلى اللفات العالية التي تحتاجها المولدات.

ج) المولد

يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية:

الدينامو: مولدات تيار مستمر للطاقة المنخفضة.
المولدات: مولدات تيار متردد للطاقة العالية.

د) الغلاف

هيكل يضم عناصر تحويل الطاقة الأساسية. يتضمن نظام التوجيه لإبقاء الدوار عموديًا على اتجاه الرياح.

هـ) البرج

عنصر الدعم الذي يضع الدوار على الارتفاع المثالي. مبني على أساس خرساني مسلح.

3.4 أنواع توربينات الرياح

أ) المحور الأفقي

توربينات الطاقة العالية (أكثر من 100 كيلوواط):

ثلاث شفرات بديناميكي هوائي
تحتاج رياحًا تزيد عن 9 م/ث
استخدام صناعي في مزارع الرياح

توربينات الطاقة المنخفضة (0 إلى 100 كيلوواط):

حتى 24 شفرة
استخدام ريفي ومكمل للمساكن
المنشآت المنزلية عادة <10 كيلوواط

ب) المحور العمودي (VAWT)

محور الدوران عمودي على اتجاه الرياح:

سافونيوس: نصفان أسطوانيان متوازيان
داريوس: 2-3 شفرات بيضاوية الشكل

3.5 طاقة الرياح وحساب الطاقة

تحسب الطاقة الميكانيكية التي يحصل عليها توربين الرياح بواسطة:

Pw = ρ · Cp · ½ · A · Vw³

حيث:
Pw = طاقة الرياح (واط)
ρ = كثافة الهواء النوعية (نموذجي: 1.225 كجم/م³)
Cp = معامل الكفاءة الديناميكية الهوائية
A = المساحة التي تجتاحها الشفرات (م²)
Vw = سرعة الرياح (م/ث)

3.6 توربينات رياح SOLENER

تصنع Soluciones Energéticas S.A. (SOLENER) توربينات رياح بالميزات التالية:

✓ القدرات: حتى 15 كيلوواط
✓ منظمات خاصة: مصممة خصيصًا لكل نموذج
✓ مضخات ذاتية: لاستخراج المياه المباشر
✓ تكنولوجيا إسبانية: أكثر من 40 عامًا من الخبرة
✓ براءات اختراع خاصة: تصاميم مبتكرة حائزة على جوائز

"خياطة الطاقة" - حلول مخصصة

ملخص الفصل 3: تحول طاقة الرياح الطاقة الحركية للرياح إلى كهرباء من خلال توربينات الرياح. أنظمة المحور الأفقي هي الأكثر كفاءة، بينما أنظمة المحور العمودي توفر مزايا في الصيانة. تقييم مورد الرياح أساسي لنجاح المنشأة. تصنع SOLENER توربينات رياح حتى 15 كيلوواط بتكنولوجيا إسبانية متطورة.

3.1 مقدمه ای بر انرژی بادی

انرژی بادی یکی از مهم ترین منابع انرژی تجدیدپذیر در سیاره است. تنها 2٪ از انرژی خورشیدی که به زمین می رسد به انرژی بادی تبدیل می شود، اما پتانسیل انرژی بادی جهانی تقریباً بیست برابر مصرف انرژی فعلی است.

باد اساساً نتیجه تابش خورشیدی است که به زمین می خورد و باعث گرم شدن نابرابر توده های هوا می شود. این تفاوت های دما و فشار باعث جریان های هوا می شود که تمایل به برابر شدن دارند و باد را تولید می کنند.

برای قرن ها، انسان از انرژی بادی استفاده کرده است: آسیاب بادی، کشتی های بادبانی، اره برقی. امروزه، استفاده اصلی آن تولید الکتریسیته از طریق توربین های بادی است.

توربین های بادی SOLENER تا 15 کیلووات - ساخت اسپانیا

3.2 توربین های بادی - اصول کار

توربین های بادی انرژی مکانیکی باد را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. کارکرد ساده است: باد به پره های توربین برخورد می کند و باعث چرخش آن می شود، این حرکت چرخشی از طریق سیستم تقویت کننده سرعت به ژنراتور منتقل می شود و جریان الکتریکی تولید می کند.

برای نصب های جدا از شبکه: لازم است انباشته ها (باتری ها) وجود داشته باشند تا وقتی باد کافی نیست، تأمین برق تضمین شود.

3.3 اجزای توربین بادی

توربین بادی از اجزای اساسی زیر تشکیل شده است:

الف) روتور

عنصری که انرژی باد را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند. تشکیل شده از:

پره ها: نیروی باد را به لطف طراحی آیرودینامیکی خود دریافت می کنند.
محور: حرکت چرخشی از پره ها را منتقل می کند.
توپی: پره ها را به محور متصل می کند.

ب) گیربکس

به روتور متصل است، سرعت چرخش محور را تقویت می کند تا به دورهای بالایی که ژنراتورها نیاز دارند برسد.

ج) ژنراتور

انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند:

دیناموها: ژنراتورهای DC برای توان کم.
آلترناتورها: ژنراتورهای AC برای توان بالا.

د) گندولا

سازه ای که عناصر اساسی تبدیل انرژی را در بر می گیرد. شامل سیستم جهت یابی برای حفظ روتور عمود بر جهت باد است.

ه) برج

عنصر پشتیبانی که روتور را در ارتفاع ایده آل قرار می دهد. بر روی پایه بتن مسلح ساخته شده است.

3.4 انواع توربین های بادی

الف) محور افقی

توربین های توان بالا (بیش از 100 کیلووات):

سه پره با پروفیل آیرودینامیکی
نیاز به بادهای بیش از 9 متر بر ثانیه
استفاده صنعتی در مزارع بادی

توربین های توان کم (0 تا 100 کیلووات):

تا 24 پره
استفاده روستایی و مکمل برای مسکن
نصب های خانگی معمولاً <10 کیلووات

ب) محور عمودی (VAWT)

محور چرخش عمود بر جهت باد است:

ساوونیوس: دو نیم استوانه موازی
داریوس: 2-3 پره بیضی شکل

3.5 توان باد و محاسبه انرژی

توان مکانیکی به دست آمده از توربین بادی با فرمول زیر محاسبه می شود:

Pw = ρ · Cp · ½ · A · Vw³

جایی که:
Pw = توان باد (وات)
ρ = چگالی خاص هوا (معمول: 1.225 کیلوگرم بر متر مکعب)
Cp = ضریب کارایی آیرودینامیکی
A = مساحت جارو شده توسط پره ها (متر مربع)
Vw = سرعت باد (متر بر ثانیه)

3.6 توربین های بادی SOLENER

Soluciones Energéticas S.A. (SOLENER) توربین های بادی با ویژگی های زیر تولید می کند:

✓ توان ها: تا 15 کیلووات
✓ تنظیم کننده های خاص: به طور خاص برای هر مدل طراحی شده
✓ پمپ های خودکار: برای استخراج مستقیم آب
✓ فناوری اسپانیایی: بیش از 40 سال تجربه
✓ اختراعات خاص: طراحی های نوآورانه جوایز گرفته

"خیاطی انرژی" - راه حل های سفارشی

خلاصه فصل 3: انرژی بادی انرژی جنبشی باد را از طریق توربین های بادی به الکتریسیته تبدیل می کند. سیستم های محور افقی کارآمدترین هستند، در حالی که سیستم های محور عمودی مزایایی در نگهداری ارائه می دهند. ارزیابی منبع باد برای موفقیت نصب اساسی است. SOLENER توربین های بادی تا 15 کیلووات با فناوری پیشرفته اسپانیایی تولید می کند.

3.1 Introdução à Energia Eólica

A energia eólica é uma das fontes de energia renovável mais importantes do planeta. Apenas 2% da energia solar que chega à Terra se converte em energia eólica, mas o potencial eólico mundial é aproximadamente vinte vezes o consumo atual de energia.

O vento é fundamentalmente uma consequência da radiação solar que incide sobre a Terra, originando o aquecimento desigual das massas de ar. Estas diferenças de temperatura e pressão provocam fluxos de ar que tendem a igualar-se, gerando o vento.

Desde há séculos, o ser humano tem aproveitado a energia eólica: moinhos de vento, transporte marítimo com velas, serrarias. Hoje em dia, o seu uso principal é a geração de eletricidade mediante aerogeradores.

Aerogeradores SOLENER até 15 kW - Fabricação Espanhola

3.2 Aerogeradores - Princípios de Funcionamento

Os aerogeradores transformam a energia mecânica do vento em energia elétrica. O funcionamento é simples: o vento incide sobre as pás do aerogerador e o faz girar, este movimento de rotação transmite-se ao gerador através de um sistema multiplicador de velocidade, produzindo corrente elétrica.

Para instalações isoladas da rede: É necessário dispor de acumuladores (baterias) para assegurar o fornecimento elétrico quando não há vento suficiente.

3.3 Partes de um Aerogerador

Um aerogerador compõe-se das seguintes partes fundamentais:

A) Rotor

É o elemento que transforma a energia do vento em energia mecânica. Compõe-se de:

Pás: Recebem a força do vento graças ao seu design aerodinâmico.
Eixo: Transmite o movimento giratório das pás.
Cubo: Fixa as pás ao eixo.

B) Multiplicadora

Conectada ao rotor, multiplica a velocidade de rotação do eixo para alcançar as elevadas revoluções que necessitam os geradores.

C) Gerador

Transforma a energia mecânica em energia elétrica:

Dínamos: Geradores de corrente contínua para pequena potência.
Alternadores: Geradores de corrente alternada para grande potência.

D) Nacele

Estrutura que resguarda os elementos básicos de transformação de energia. Inclui o sistema de orientação para manter o rotor perpendicular à direção do vento.

E) Torre

Elemento de sujeição que situa o rotor à altura idónea. Construída sobre base de hormigão armado.

3.4 Tipos de Aerogeradores

A) De Eixo Horizontal

Aerogeradores de grande potência (mais de 100 kW):

Três pás de perfil aerodinâmico
Necessitam ventos superiores a 9 m/s
Uso industrial em parques eólicos

Aerogeradores de baixa potência (0 a 100 kW):

Até 24 pás
Uso rural e complemento para vivendas
Instalações domésticas tipicamente <10 kW

B) De Eixo Vertical (VAWT)

O eixo de rotação é perpendicular à direção do vento:

Savonius: Dois semicilindros paralelos
Darrieus: 2-3 pás de forma ovalada

3.5 Potência do Vento e Cálculo Energético

A potência mecânica obtida por uma turbina eólica calcula-se mediante:

Pw = ρ · Cp · ½ · A · Vw³

Onde:
Pw = Potência devida ao vento (W)
ρ = Densidade específica do ar (típico: 1,225 kg/m³)
Cp = Coeficiente de eficiência aerodinâmica
A = Área varrida pelas pás (m²)
Vw = Velocidade do vento (m/s)

3.6 Aerogeradores SOLENER

Soluciones Energéticas S.A. (SOLENER) fabrica aerogeradores com as seguintes características:

✓ Potências: Até 15 kW
✓ Reguladores próprios: Desenhados especificamente para cada modelo
✓ Autobombas: Para extração de água direta
✓ Tecnologia espanhola: Mais de 40 anos de experiência
✓ Patentes próprias: Desenhos inovadores premiados

"Alfaiataria Energética" - Soluções à Medida

Resumo do Capítulo 3: A energia eólica transforma a energia cinética do vento em eletricidade mediante aerogeradores. Os sistemas de eixo horizontal são os mais eficientes, enquanto os de eixo vertical oferecem vantagens em manutenção. A avaliação do recurso eólico é fundamental para o sucesso da instalação. SOLENER fabrica aerogeradores até 15 kW com tecnologia espanhola de vanguarda.

3.1 风能简介

风能是地球上最重要的可再生能源之一。只有到达地球的太阳能的2%转化为风能, 但全球风能潜力大约是当前能源消耗的20倍。

风基本上是太阳辐射照射到地球的结果,导致空气团的不均匀加热。这些温度和压力差异导致气流趋于平衡,产生风。

几个世纪以来,人类一直利用风能:风车、帆船、锯木厂。如今,其主要用途是通过风力涡轮机发电。

SOLENER风力涡轮机高达15千瓦 - 西班牙制造

3.2 风力涡轮机 - 工作原理

风力涡轮机将风的机械能转化为电能。工作原理很简单:风撞击涡轮机叶片使其旋转, 这种旋转运动通过速度倍增系统传递到发电机,产生电流。

对于离网安装:需要配备蓄电池,以确保在风力不足时供电。

3.3 风力涡轮机的组成部分

风力涡轮机由以下基本部分组成:

A) 转子

将风能转化为机械能的元件。由以下部分组成:

叶片:由于空气动力学设计而接收风力。
轴:传递叶片的旋转运动。
轮毂:将叶片固定到轴上。

B) 齿轮箱

连接到转子,将轴的旋转速度倍增,以达到发电机所需的高转速。

C) 发电机

将机械能转化为电能:

发电机:用于低功率的直流发电机。
交流发电机:用于高功率的交流发电机。

D) 机舱

容纳基本能量转换元件的结构。包括定向系统, 以保持转子垂直于风向。

E) 塔架

将转子放置在理想高度的支撑元件。建在钢筋混凝土基础上。

3.4 风力涡轮机类型

A) 水平轴

大功率涡轮机(超过100千瓦):

三个空气动力学轮廓叶片
需要超过9米/秒的风
风电场中的工业用途

低功率涡轮机(0到100千瓦):

最多24个叶片
农村用途和住房补充
家庭安装通常<10千瓦

B) 垂直轴(VAWT)

旋转轴垂直于风向:

Savonius:两个平行的半圆柱体
Darrieus:2-3个椭圆形叶片

3.5 风能和能量计算

风力涡轮机获得的机械功率通过以下公式计算:

Pw = ρ · Cp · ½ · A · Vw³

其中:
Pw = 风能(瓦特)
ρ = 空气比密度(典型值:1.225千克/立方米)
Cp = 空气动力学效率系数
A = 叶片扫过的面积(平方米)
Vw = 风速(米/秒)

3.6 SOLENER风力涡轮机

Soluciones Energéticas S.A.(SOLENER)制造具有以下特点的风力涡轮机:

✓ 功率:高达15千瓦
✓ 自有调节器:专为每种型号设计
✓ 自吸泵:用于直接取水
✓ 西班牙技术:超过40年的经验
✓ 自有专利:获奖的创新设计

"能源定制" - 定制解决方案

第3章摘要:风能风力涡轮机将风的动能转化为电能。水平轴系统最有效,而垂直轴系统在维护方面具有优势。风能资源评估对于安装成功至关重要。 SOLENER使用尖端西班牙技术制造高达15千瓦的风力涡轮机。

3.1 Введение в ветровую энергию

Ветровая энергия является одним из важнейших возобновляемых источников энергии на планете. Только 2% солнечной энергии, достигающей Земли, преобразуется в ветровую энергию, но мировой потенциал ветровой энергии примерно в двадцать раз превышает текущее потребление энергии.

Ветер является следствием солнечного излучения, падающего на Землю, вызывая неравномерный нагрев воздушных масс. Эти различия в температуре и давлении вызывают потоки воздуха, которые стремятся уравновеситься, создавая ветер.

На протяжении веков люди использовали ветровую энергию: ветряные мельницы, парусные суда, лесопилки. Сегодня ее основное использование - производство электроэнергии с помощью ветряных турбин.

Ветряные турбины SOLENER до 15 кВт - Испанское производство

3.2 Ветряные турбины - Принципы работы

Ветряные турбины преобразуют механическую энергию ветра в электрическую энергию. Работа проста: ветер ударяет по лопастям турбины, заставляя ее вращаться, это вращательное движение передается генератору через систему умножения скорости, производя электрический ток.

Для автономных установок: Необходимо иметь аккумуляторы (батареи) для обеспечения электроснабжения, когда недостаточно ветра.

3.3 Части ветряной турбины

Ветряная турбина состоит из следующих основных частей:

A) Ротор

Элемент, который преобразует энергию ветра в механическую энергию. Состоит из:

Лопасти: Принимают силу ветра благодаря аэродинамическому дизайну.
Вал: Передает вращательное движение от лопастей.
Ступица: Крепит лопасти к валу.

B) Коробка передач

Подключена к ротору, умножает скорость вращения вала, чтобы достичь высоких оборотов, необходимых генераторам.

C) Генератор

Преобразует механическую энергию в электрическую:

Динамо-машины: Генераторы постоянного тока для низкой мощности.
Генераторы переменного тока: Для высокой мощности.

D) Гондола

Структура, housing основные элементы преобразования энергии. Включает систему ориентации для удержания ротора перпендикулярно направлению ветра.

E) Башня

Опорный элемент, размещающий ротор на идеальной высоте. Построена на железобетонном фундаменте.

3.4 Типы ветряных турбин

A) Горизонтальная ось

Турбины высокой мощности (более 100 кВт):

Три лопасти аэродинамического профиля
Нуждаются в ветре более 9 м/с
Промышленное использование в ветряных парках

Турбины низкой мощности (от 0 до 100 кВт):

До 24 лопастей
Сельское использование и дополнение для жилья
Бытовые установки обычно <10 кВт

B) Вертикальная ось (VAWT)

Ось вращения перпендикулярна направлению ветра:

Савониус: Два параллельных полуцилиндра
Дарье: 2-3 лопасти овальной формы

3.5 Мощность ветра и расчет энергии

Механическая мощность, получаемая ветряной турбиной, рассчитывается по формуле:

Pw = ρ · Cp · ½ · A · Vw³

Где:
Pw = Мощность ветра (Вт)
ρ = Удельная плотность воздуха (типичная: 1,225 кг/м³)
Cp = Коэффициент аэродинамической эффективности
A = Площадь, ометаемая лопастями (м²)
Vw = Скорость ветра (м/с)

3.6 Ветряные турбины SOLENER

Soluciones Energéticas S.A. (SOLENER) производит ветряные турбины со следующими характеристиками:

✓ Мощности: До 15 кВт
✓ Собственные регуляторы: Специально разработаны для каждой модели
✓ Самовсасывающие насосы: Для прямого извлечения воды
✓ Испанская технология: Более 40 лет опыта
✓ Собственные патенты: Награжденные инновационные дизайны

"Энергетическое ателье" - Индивидуальные решения

Резюме главы 3: Ветровая энергия преобразует кинетическую энергию ветра в электричество с помощью ветряных турбин. Системы с горизонтальной осью наиболее эффективны, в то время как системы с вертикальной осью предлагают преимущества в обслуживании. Оценка ветрового ресурса имеет решающее значение для успеха установки. SOLENER производит ветряные турбины до 15 кВт с передовой испанской технологией.