Un aerogenerador és un molí de vent que converteix lenergia cinètica del vent en un moviment giratori per generar electricitat. Aquestes turbines eòliques són un element essencial per generar energia eòlica.
L'energia eòlica és una font d'energia renovable que produeix energia elèctrica gràcies a la força del vent. Els aerogeneradors estan dissenyats de manera aerodinàmica per convertir la força del vent en energia mecànica i posteriorment en electricitat en un alternador.
Els parcs eòlics estan formats per diversos aerogeneradors. El propòsit dels parcs eòlics és la producció denergia elèctrica per poder subministrar-la a la xarxa elèctrica.
La freqüència alimentada a la connexió de xarxa ha de ser constant a 50 Hz a Europa i 60 Hz a Amèrica. L'electricitat produïda s'envia a una sèrie de convertidors abans d'alimentar l'energia a la xarxa.
La vida útil dels aerogeneradors que s'hi instal·len actualment és propera als 25 anys.
Com funciona un aerogenerador?
El funcionament d'un aerogenerador es basa en una sèrie de passos dissenyats enginyosament que convergeixen per aprofitar la força del vent i convertir-la en electricitat.
En primer lloc, les pales de l'aerogenerador estan dissenyades aerodinàmicament per capturar l'impuls del vent a mesura que bufa. El vent xoca contra elles, generant una força que les fa girar. Aquest moviment giratori es transmet al rotor, que està connectat a un eix principal situat al cor de l'aerogenerador.
Aquest eix principal es converteix en el punt focal de la transformació de lenergia. A mesura que les pales giren i el rotor es mou, lenergia cinètica del vent es canalitza cap a una caixa de canvis. En aquest pas, la caixa de canvis fa una gesta mecànica enginyosa: transforma el moviment lent però poderós del rotor en un moviment ràpid i de menor força a l'eix de la generació.
Aquest eix de generació connectat a la caixa de canvis, alhora, està vinculat a un generador elèctric. El generador conté imants i bobines de filferro que interactuen de manera sorprenent per generar corrent elèctric altern (CA). Aquest corrent elèctric acabat de crear és el producte tangible de l'energia cinètica del vent.
Tipus d'aerogeneradors
Hi ha dos tipus d'aerogeneradors segons la posició de l'eix del rotor:
-
Aerogeneradors d'eix horitzontal: on el rotor s'orienta, activa o passivament, paral·lel a la direcció d'origen del vent.
-
Aerogeneradors d'eix vertical : l'orientació dels quals és independent de la direcció d'origen del vent.
Generador eòlic d'eix horitzontal
Un generador de vent d'eix horitzontal de rotació a terra està format per una torre d'acer amb alçades entre 60 i 100 metres. A la part superior de la torre hi ha una gòndola on se situen els elements més importants de la màquina:
-
Les pales que capturen lenergia del vent. Les pales tenen una longitud entre 20 i 60 metres de llarg.
-
El rotor converteix lenergia del vent en energia mecànica.
-
Una caixa dʻengranatges per canviar la relació de velocitat angular i potència per poder tenir uns valors òptims per al funcionament del generador elèctric. Tot i això, alguns aerogeneradors utilitzen altres tècniques per realitzar aquesta operació.
-
El generador elèctric impulsat pel rotor que transforma l'energia mecànica en electricitat.
Aquest tipus d'aerogenerador pot generar una potència molt variable, que pot anar des d'uns pocs kW fins a 5-6 MW, segons el vent del lloc i la climatologia.
Els aerogeneradors tradicionals tenen gairebé sense excepció l'eix de rotació horitzontal.
Les pales dʻaquest tipus dʻaerogeneradors estan fetes de fusta o polièster o epoxy reforçat amb fibra de vidre.
Generador eòlic d'eix vertical
Aquest tipus de molí de vent es caracteritza per tenir menys parts mòbils a la seva estructura. Aquesta simplicitat confereix una alta resistència a fortes ràfegues de vent i la capacitat d'aprofitar qualsevol direcció del vent sense haver d'orientar-se constantment.
Els aerogeneradors d‟eix vertical són màquines molt versàtils. Aquestes màquines es poden utilitzar tant per a ús domèstic com per a producció centralitzada delectricitat de lordre dels megawatts. Una sola turbina satisfà les necessitats elèctriques de prop de 1000 vivendes.
La diferència substancial en comparació amb les turbines d'eix horitzontal és la forta variació de parell a les pales durant la rotació. Aquesta variació provoca una gran fatiga i risc de trencament.
Velocitat màxima i mínima de funcionament
El rang de velocitats de vent es troba a una mitjana de 4 a 22 m/s.
Tots els aerogeneradors requereixen una velocitat mínima del vent (tall) de 3 a 5 m/s per girar. Quan la velocitat arriba als 12 a 14 m/s ja pot lliurar potència elèctrica.
D'altra banda, amb vents molt forts 20-25 m/s, el sistema de frenada bloqueja l'aerogenerador per raons de seguretat. El bloqueig es pot fer amb frens que bloquegen el rotor o mitjançant el gir de les pales per modificar l'aerodinàmica i el vent no les pugui impulsar.