Potencia de un aerogenerador: las hélices

26일 전

Energía Eólica

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Ya finalizando el año 2019 he encontrado tiempo disponible para redactar Notas Cortas, lo que se conoce en el medio de publicaciones científicas como Short Notes. Diversos temas: energía, astronomía, ciencias de la tierra y algunas otras cosas del acontecer mundial y que marcan la noticia más reciente en estas áreas. En esta ocasión, hago énfasis en
la potencia eléctrica de un generador eólico
, enfocando la discusión de este post en
las hélices de un aerogenerador
, su diseño, evolución y las estadísticas más recientes sobre la potencia eléctrica instalada a nivel mundial.

Capacidad de potencia instalada 2009 | WWEA (CC0)

Precisamente esa era la tendencia de la potencia eléctrica producida por aerogeneradores a nivel mundial, cerca de 200.000 MW (200 GW) era la predicción para el año 2009. Luego de 10 años, la misma WWEA Asociación Mundial de Energía Eólica publicó que se alcanzaron los 600 GW de potencia instalada para este 2019.

Las hélices, el caballito de batalla

La potencia que se puede aprovechar del viento está relacionada con los vectores de la fuerza (F) y velocidad (v) del viento, o expresado físicamente como: Potencia = ((1/2)·η·π·ρ·r²·v³·t)/t, donde se relaciona la energía cinética por unidad de tiempo. Aquí se definen los símbolos, η es el factor de rendimiento del aerogenerador, ρ es la densidad del aire (depende de la altura y condiciones medioambientales), r es el radio de la circunferencia barrida por las hélices y el rotor del aerogenerador, v es la velocidad promedio del viento y t es el tiempo medido. En las siguientes figuras se observa la relación del incremente de la potencia eléctrica de un generador eólico respecto al diámetro de la circunferencia de barrido de las hélices y el rotor eléctrico, así como también depende de la altura del mástil donde se ubica el aerogenerador.

Incremento del tamaño de las turbinas eólicas | Slika (CC0)

Incremento de hélices y altura de las turbinas eólicas | Energy Transition (CC-BY-SA-2.0)

Eventualmente se han realizado mejoras a los equipos de aprovechamiento energético del viento, principalmente en los perfiles aerodinámicos de las hélices (NACA 4412, 2412, 6412, K2, etc), pero sin duda alguna la potencia de un aerogenerador es producto de una serie de factores ambientales y parámetros de diseño de la turbina eólica que se adapte a cada una de las zonas geográficas donde se instalará este equipamiento.

Parámetros para calcular la potencia de un aerogenerador | Sebastianvj (CC-BY-SA-3.0)

Como puede deducirse de la ecuación de potencia eléctrica de un generador eólico, todos los parámetros contribuyen a un incremento de la misma, pero la velocidad del viento representa el punto crítico de la eficiencia de conversión de energía, por lo que la determinación de la velocidad promedio junto con su error en la medida constituye una de las barreras para la implementación urbana de este tipo de energía alternativa y renovable.

Una mínima desviación en los valores de la velocidad pueden influir exponencialmente en la potencia eléctrica, de tal manera que si el viento es mínimo no se producirá la potencia de arranque del aerogenerador y máximas velocidades detendrán al sistema y bloqueará la generación de potencia. Además, la velocidad y dirección del viento es difícil de controlar para un máximo aprovechamiento, pero las predicciones que se tienen por los largos periodos de mediciones han permitido establecer un mapa de potencial eólico en ciertas regiones del Mundo.

La generación de ENERGÍA a partir de los recursos energéticos naturales estarán presentes por un tiempo más prolongado que la energía obtenida por combustibles fósiles, así que será necesario adaptarnos a su aplicación industrial y doméstica en la búsqueda de nuevos avances que permitan superar los 600 GW de potencia instalada y mantener el incremento anual muy cercano a los 60 GW. En otro post les comentaré sobre los avances que se están dando en la generación de energía a partir de los paneles solares que constituye una sección de la energía solar fotovoltaica, ya que la otra es la energía solar térmica.

    La comunidad científica de #stem-espanol seguirá siendo el punto de convergencia para compartir mis post con temas novedosos y actualizados en el amplio campo de la Energía y sus transformaciones en La Tierra y El Espacio. Gracias por visitar y leer mis post, nos vemos en la próxima entrega de @azulear


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Sin Energía difícilmente las cosas se moverán!

La Energía Eólica implica movimiento!

Aerogenerador en movimiento | Wikideas1 (CC-BY-SA-4.0)
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