Energia Eolica

RESUMEN:
En este trabajo se realizó la comparación de las características principales de un sistema de generación eléctrica impulsado por el viento (generador eólico), esto con la finalidad de obtener o adecuar un modelo matemático que sea útil para aplicar un esquema de control variable, que permita el análisis de los principales componentes del generador eólico. Para ello se realiza elestudio de la aerodinámica del generador, las fuerzas en el mecanismo de rotación y la potencia producida. Finalmente, se plantean las estrategias a seguir en el diseño de un esquema de control multivariable.

Palabras claves: Generador Eólico, Control variable, Modelo Matemático

INTRODUCCION.

Actualmente nuestro planeta presenta un problema que hoy en día es importante corregir, elcalentamiento global de la tierra debido al aumento del porcentaje de CO2. Gran parte de este aumento de CO2 se debe a la quema de carbono, combustóleo u otro material que se utilizan en las centrales termoeléctricas como combustible para transformar el fluido en vapor y así crear energía eléctrica. Por eso es necesario estudiar otras formas de obtener energía eléctrica sin perjudicar al medio ambiente,si no al contrario aprovechar los recursos renovables que este nos puede brindar. Uno de estos recursos es el viento, con el cual podemos crear energía eólica.
La energía eólica se ha utilizado desde hace varios siglos para mover embarcaciones, molinos de grano, etc. Pero hace poco más de un siglo para generar energía eléctrica.
La energía del viento mueve las palas de los generadores, debido ala forma que tienen las paletas. Esto hace que se genere una diferencia de presiones que produce la fuerza necesaria para desencadenar el movimiento rotatorio en el eje principal del generador. Este eje va conectado a una caja de engranes llamada multiplicadora para que la rotación del eje a la salida de la caja de engranes sea apta para la generación eléctrica en el generador. En el generador esdonde se produce la energía eléctrica y su principio de funcionamiento es básicamente el de un motor eléctrico pero conectado a la inversa. Si al motor eléctrico se le entrega energía eléctrica y este la transforma en energía mecánica entonces al generador se le suministra energía mecánica y este la transforma en energía eléctrica. Y por ultimo esta energía va hacia un trasformador, el cualconvierte la energía eléctrica para trasportar la energía por los cables de la manera más eficiente posible.

MODELADO DE UN GENERADOR EÓLICO.
El potencial eólico es el recurso del viento existente sobre la faz de la tierra que se puede aprovechar mediante un sistema mecánico (turbina eólica).Toda masa en movimiento tiene energía cinética, en este caso el viento. El viento tiene una masa aunque condensidad pequeña, al moverse con velocidad v, tiene una energía cinética dada por:

E=12 m . v2 (1.1)

La densidad de corriente de aire es denominada por ρ, la energía cinética por volumen del aire a esa velocidad del viento v es:

E=12 ρ .vol . v2 (1.2)

Considerando un área A que sea perpendicular a la dirección del viento tal como se esquematiza en la fig. 1.1, sedesplaza por unidad de tiempo el volumen v.A, siendo la velocidad antes del impacto en el área A.
La potencia del aire que fluye por el área A, constituye la energía cinética del viento el cual está dado por la expresión:

P= energiat (1.3)

Figura 1.1. Área perpendicular a la velocidad del viento.
La figura 1.1 fue extraida de la referensia num. [3].
Ahora multiplicando y dividiendo porvolumen la expresión (1.2), tenemos:

P =12 .ρ.(Volumen.v2/Volumen).(A.v.t)/t (1.4)

Como consecuencia, la energía contenida en un flujo de viento de velocidad v está representada por la expresión:

P= 12 ρ .A . v3 [WATTS] (1.5)
Donde:
P: Potencia eólica
ρ: Densidad del aire
A: Sección del flujo del viento
v: Velocidad del viento
La expresión (1.5) representa la potencia...