¿Cómo funciona la turbina eólica?
Hay una turbina de aire de grandes aspas fijada en la parte superior de una torre de soporte de suficiente altura. Cuando el viento golpea las palas de la turbina, ésta gira debido al diseño y la alineación de las palas del rotor. El eje de la turbina está acoplado con un generador eléctrico. La salida del generador se recoge a través de cables de energía eléctrica.
Funcionamiento de la turbina eólica
Cuando el viento golpea las palas del rotor, las palas comienzan a girar. El rotor de la turbina está conectado a una caja de cambios de alta velocidad. La caja de engranajes transforma la rotación del rotor de baja velocidad a alta velocidad. El eje de alta velocidad de la caja de engranajes está acoplado al rotor del generador y por lo tanto el generador eléctrico funciona a una velocidad más alta. Se necesita un excitador para dar la excitación necesaria a la bobina magnética del sistema de campo del generador para que pueda generar la electricidad requerida. La tensión generada en los terminales de salida del alternador es proporcional tanto a la velocidad como al flujo de campo del alternador. La velocidad se rige por la energía eólica que está fuera de control. Por lo tanto, para mantener la uniformidad de la potencia de salida del alternador, la excitación debe controlarse según la disponibilidad de la energía eólica natural. La corriente de excitación está controlada por un controlador de turbina que detecta la velocidad del viento. Entonces el voltaje de salida de generador eléctrico(alternador) se da a un rectificador donde la salida del alternador se rectifica a DC. Luego esta salida de CC rectificada se da a la unidad de conversión de línea para convertirla en salida de CA estabilizada que finalmente se alimenta a la red de transmisión eléctrica o a la red de transmisión con la ayuda de intensificar el transformador. Una unidad extra se utiliza para dar la energía a los auxiliares internos de turbina de viento (como el motor, batería etc.), esto se llama Unidad de Suministro Interno.
Hay otros dos mecanismos de control adjuntos a una gran turbina de viento moderna.
- Controlando la orientación de la pala de la turbina.
- Controlando la orientación de la cara de la turbina.
La orientación de los álabes de la turbina se rige desde el centro de la base de los álabes. Los álabes se fijan al cubo central con la ayuda de una disposición giratoria a través de engranajes y de un pequeño motor eléctrico o sistema rotativo hidráulico. El sistema puede ser controlado eléctrica o mecánicamente dependiendo de su diseño. Las palas giran dependiendo de la velocidad del viento. La técnica se llama control de paso. Proporciona la mejor orientación posible de las palas de la turbina a lo largo de la dirección del viento para obtener una energía eólica optimizada.
La orientación de la góndola o de todo el cuerpo de la turbina puede seguir la dirección de los cambios de dirección del viento para maximizar la cosecha de energía mecánica del viento. La dirección del viento junto con su velocidad es detectada por un anemómetro (dispositivos automáticos de medición de la velocidad) con paletas de viento fijadas en la parte posterior de la góndola. La señal se retroalimenta a un sistema de control electrónico basado en un microprocesador que gobierna el motor de guiñada que hace girar toda la góndola con la disposición de los engranajes para encarar la turbina de aire a lo largo de la dirección del viento.
Un diagrama de bloques interno de una turbina de viento
