Tres palas soportadas por un cubo que constituye el rotor Los aerogeneradores Generalmente consisten en tres palas sostenidas por un cubo que constituye el rotor e instaladas en la parte superior de un mástil vertical. Este conjunto está fijado por una góndola que alberga un generador. Un motor eléctrico permite orientar el rotor para que siempre esté orientado hacia el viento. Las palas permiten transformar la energía cinética del viento (energía que posee un cuerpo debido a su movimiento) en energía mecánica (movimiento mecánico de las palas). El viento hace girar las palas entre 10 y 25 revoluciones por minuto. La velocidad de rotación de las cuchillas depende de su tamaño : cuanto más grandes son, menos rápido giran. El generador transforma la energía mecánica en energía eléctrica. La mayoría de los generadores necesitan funcionar a altas velocidades (1.000 a 2.000 revoluciones por minuto) para generar electricidad. Por lo tanto, primero es necesario que la energía mecánica de las palas pase a través de un multiplicador cuya función es acelerar el movimiento del eje de transmisión lento, acoplado a las palas, al eje rápido acoplado al generador. La electricidad producida por el generador tiene un voltaje de aproximadamente 690 voltios que no se puede usar directamente, se trata a través de un convertidor y su voltaje se incrementa a 20,000 voltios. Luego se inyecta en la red eléctrica y se puede distribuir a los consumidores.
El aerogenerador de eje horizontal consta de un mástil, una góndola y un rotor. Descripción de una turbina eólica La base, a menudo circular y de hormigón armado en el caso de las turbinas eólicas terrestres, que mantiene la estructura general; El mástil 6 o la torre en cuya parte inferior encontramos el transformador que permite aumentar el voltaje de la electricidad producida para inyectarla en la red; Góndola 4, estructura soportada por el mástil que alberga los diversos elementos mecánicos. Las turbinas eólicas de accionamiento directo se distinguen de las equipadas con trenes de engranajes (caja de engranajes / caja de cambios 5) según el tipo de alternador utilizado. Los alternadores convencionales requieren una adaptación de la velocidad de rotación en relación con el movimiento inicial del rotor; Rotor 2, una parte giratoria de la turbina eólica colocada en lo alto para capturar vientos fuertes y regulares. Se compone de 1 palas hechas de material compuesto que se ponen en movimiento por la energía cinética del viento. Conectados por un cubo, cada uno puede tener en promedio de 25 a 60 m de largo y girar a una velocidad de 5 a 25 revoluciones por minuto.
La potencia de una turbina eólica La potencia es la cantidad de energía producida o transmitida en un segundo. Los aerogeneradores instalados actualmente tienen una potencia máxima de entre 2 y 4 MW, cuando el viento es lo suficientemente fuerte. Considere una turbina eólica cuyas palas tienen un radio r. Está sujeto a la aceleración de un viento de velocidad v. La energía captada por el aerogenerador es proporcional a la energía cinética del viento que pasa a través del aerogenerador. Toda esta energía no se puede obtener porque la velocidad del viento no es cero después de la turbina eólica. La potencia máxima (energía por segundo) capturada por la turbina eólica viene dada por la fórmula de Betz : P = 1,18 * R² * V³ R está en metros V en metros por segundo P en vatios Conociendo las dimensiones de la turbina eólica y la velocidad del viento en un sitio determinado, podemos, utilizando esta fórmula, evaluar la potencia de una turbina eólica. En la práctica, la potencia útil de una turbina eólica es menor que P. Esto se debe al hecho de que, desde el viento hasta la distribución, hay varias etapas de conversión de energía, cada una con su propia eficiencia : viento hacia la energía cinética de la hélice Generador de electricidad a transformador rectificador de almacenamiento a distribución. La eficiencia óptima es del 60 al 65%. Para las turbinas eólicas comerciales, la eficiencia está en el rango de 30 a 50%.
Aerogenerador y factor de carga Incluso si no siempre funciona a plena potencia, una turbina eólica funciona y produce electricidad en promedio más del 90% del tiempo. Para caracterizar la noción de "entregabilidad" de una turbina eólica, las compañías de energía utilizan un indicador llamado factor de carga. Este indicador mide la relación entre la energía producida por una unidad de producción de electricidad y la energía que podría haber producido si estuviera funcionando continuamente a su máxima potencia. El factor de carga de viento promedio es del 23%.