AEROGENERADORES

Cuaderno de aplicaciones técnicas n.o 12
Plantas eólicas

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Cuadernos de aplicaciones técnicas

Plantas eólicas
Índice

Introducción............................................... 4
1 Generalidades sobre
plantaseólicas................................. 5
1.1 Física y naturaleza del viento................. 5

1.2 El viento como fuente de energía........... 6

1.3 Principio de funcionamiento de un



aerogenerador......................................... 10

1


.4 Tipos de aerogeneradores..................... 11

1.4.1 Aerogeneradores de eje vertical tipoSavonius.............................................. 11

1.4.2 Aerogeneradores de eje vertical tipo Darrieus................................................ 12

1.4.3 Aerogeneradores de eje horizontal............ 13

1.5 Características de los aerogeneradores...14

1.6 Tipología de las plantas eólicas........... 16
1.6.1
1.6.2

Instalaciones conectadas a la red
dedistribución............................................ 16
Instalaciones no conectadas a la red
de distribución............................................ 17

1.7 Costes de la energía eólica.................. 18
1.8 Expansión de la energía eólica en el
mundo y en la Unión Europea....................19

1.9 Perspectivas y tecnologías futuras....... 21
2 Componentes principales
de un aerogenerador............... 22
2.1Rotor....................................................... 23



2.1.1
2.1.2

Palas............................................................ 23
Buje.............................................................. 24

3




Teoría de
aerogeneradores......................... 28
3.1 Potencia de la vena fluida.................... 28
3.2 Teoría unidimensional y ley de Betz....29




3.2.1
3.2.2

Coeficiente de potencia Cp........................ 31
Coeficiente de empuje Ce.......................... 34

3.3 Análisis


3.3.1



3.3.2

aerodinámico de la pala.......... 34

Fuerzas de sustentación
y de resistencia.......................................... 35
Velocidad específica (TSR)......................... 36

4 Productividadenergética... 38
4.1 Distribución de Weibull.......................... 38

4.2 Influencia de la altura sobre el suelo...39

4.3 Estimación de la productividad energética...41
5 Sistemas de regulación........ 42
5.1 Modelo mecánico de un aerogenerador....42

5.2 Control del par aerodinámico............... 42

5.3 Estrategias de control............................ 43

5.4Aerogeneradores de velocidad de

rotación fija............................................. 44



5.4.1



5.4.2



5.4.3



Regulación pasiva de la pérdida
aerodinámica............................................... 44
Regulación pasiva de la pérdida
aerodinámica a dos velocidades............... 45
Regulación del ángulo de paso................ 45

5.5 Aerogeneradoresde velocidad de
rotación variable..................................... 45
5.5.1

Regulación pasiva de la pérdida
aerodinámica............................................... 45
Regulación del ángulo de paso................ 46
Aerogeneradores de velocidad variable
limitada....................................................... 47

2.2Multiplicador............................................ 24 5.5.2
2.3 Frenos..................................................... 25 5.5.3

2.4 Generador eléctrico................................ 25 6 Sistemas de generación...... 48

2.4.1 Generador asíncrono.................................. 25

2.4.2 Generador síncrono.................................... 26

6.1 Aerogeneradores de velocidad fija....... 48...