Aerogeneradores Eolicos

EVALUACIÓN Y CARACTERIZACION DE UN AEROGENERADOR DE 100W
Autores: MSc Teodoro Sánchez, Ing. José E. Chiroque, Ing. Saúl Ramírez INTRODUCCIÓN El presente documento contiene los resultados del trabajo de investigación para mejorar el rendimiento de un aerogenerador de 100W desarrollado por ITDG previo a este trabajo de investigación. Este proyecto fue cofinanciado por el Consejo Nacional deCiencia y Tecnología (CONCYTEC) y ejecutado por Intermediate Technology Development Group (ITDG) con el apoyo de la Universidad Nacional de Ingeniería (UNI). El objetivo fue mejorar las características técnicas del sistema de generación eólico, tanto en su rendimiento como en su confiabilidad. Los resultados obtenidos muestran una mejora importante en cuanto a la eficiencia del sistema, y también se hacomprobado la mejora de su confiabilidad del sistema mediante observaciones de campo y modificaciones que se incorporaron al diseño del equipo.

El trabajo consistió en utilizar una máquina construida con la tecnología de ITDG, aerogenerador IT-PE-100, con la cual se procedió a realizar trabajos de campo con el sistema completo y realizar pruebas de laboratorio, específicamente del generador,sobre los resultados de estos ensayos se hicieron las modificaciones necesarias hasta tener un prototipo mejorado cuyas características se muestran en el presente trabajo. 1. ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA INICIAL La evaluación del sistema se realizó en campo, en condiciones de uso, para ello se utilizó una máquina instalada en el km 125 de la carretera Panamericana Norte (entre Lima yHuacho). Para lo cual fue necesario evaluar también las condiciones energéticas eólicas del lugar con el fin de conocer los parámetros característicos del viento, que son el de forma K y de escala C de la ecuación de Weibull, cuyos valores obtenidos con el método de la desviación estándar y los registros de viento por un periodo de 10 meses son: K=2 y C=5.338. Ver gráfico 1.
Gráfico 1: Frecuencia deVelocidades (km125 - Huacho)

m/s

14 12 10 8 6 4 2 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 Horas

Las características principales del sistema inicial de aerogeneración fueron: Un rotor tripala de 1.7m de diámetro, generador sincrónico trifásico con imanes permanentes de ferrita y diodos rectificadores. El comportamiento de trabajo se evaluó de acuerdo a normas internacionales para pruebas deestos equipos, con cargas de trabajo en condiciones reales.

Los principales resultados de las evaluaciones del sistema son: El aerogenerador funciona en el rango de 4m/s a 15 m/s, para luego salir del viento si las velocidades son superiores, y la máxima eficiencia del sistema obtenida fue de aproximadamente 18%. Ver gráficos 2 y 3 sobre la potencia y eficiencia encontradas.
Gráfico 2: Curvade potencia del sistema de aerogeneración con imanes ferríticos W 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 m/s 10

Los valores de eficiencia se determinaron utilizando la ecuación [1]; estos resultados nos han llevado a realizar una evaluación por separado del generador y la turbina eólica, que nos permita conocer el comportamiento de cada componente, para hacer las mejorascorrespondientes.

Gráfico 3: Curva de eficiencia del sistema de aerogeneración con imanes ferríticos Eficiencia 20% 16% 12% 8% 4% 0% 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 m/s10

ns ?

8.(V * I ) ? .? .D 2 .v3

? ng .C P .

[1]

Donde: ns : Eficiencia del sistema V*I: Valores de voltaje y corriente obtenidos en campo (potencia en watts) ? v :Densidad del lugar de influencia (emplazamiento), 1.22 kg/m3:Velocidad del viento m/s.

D :Diámetro del rotor (1.7 m)

? g :Eficiencia del generador eléctrico Cp : Coeficiente de potencia de la turbina eólica 2. ENSAYO DE LABORATORIO DEL GENERADOR DE IMANES PERMANENTES DE FERRITA (GIPF) Los ensayos de laboratorio permitieron obtener los parámetros característicos del generador, eficiencia, rango de trabajo, pérdidas, así como de conocer la constante de...