Funcionamento

Un aeroxerador é un dispositivo que transforma a enerxía cinética do vento en enerxía mecánica.

Na actualidade, case a totalidade das turbinas eólicas son do tipo eixe horizontal e tripás.

O funcionamento das antigas turbinas eólicas, de modo similar aos muíños de vento, baseábase no principio da resistencia ao arrastre que ofrecen as pás fronte á acción do vento. Este deseño, non aerodinámico, conducía a un rendemento de conversión da enerxía cinética do vento en enerxía mecánica no eixe da máquina moi pequeno, con valores arredor do 12%. As turbinas modernas funcionan baixo o principio da forza de sustentación que se desenvolve na pá debido ao seu deseño aerodinámico, de modo similar á ala dun avión. O avance no deseño aerodinámico e estrutural das pás permitiu incrementar o rendemento de conversión a valores próximos ao límite teórico.

Os sistemas principais dun aeroxerador son:

• Sistema de captación. (Atópase no exterior)¹
  • Rotor: Inclúe o bubo e as pás.
  • Pás: Elementos que capturan a enerxía do vento e transmiten a súa potencia cara ao bubo. As pás poden ser de dous tipos:
    • Paso fixo: Neste tipo de pás a súa posición permanece invariable. Para esta clase de sistemas, cando a velocidade do vento excede un determinado valor e se fai necesario limitar a enerxía capturada, o perfil da pá entra en perda aerodinámica provocando turbulencias que manteñen dentro duns marxes a enerxía extraída.
    • Paso variable: Aquelas que modifican a súa posición, é dicir, o ángulo que forma o perfil da pá coa corrente de aire incidente na mesma. Permiten controlar a enerxía mecánica subministrada ao aeroxerador modificando este ángulo.
  • Bubo: Une as pás solidarias ao eixe lento. Está acoplado ao eixe de baixa velocidade do aeroxerador.
• Sistema de transmisión.
  • Eixe lento: O eixe de baixa velocidade do aeroxerador conecta o bubo do rotor ao multiplicador. Polo interior discorren condutos do sistema hidráulico ou eléctrico para accionamento dos freos aerodinámicos, do paso variable e do control dos sensores do rotor.
  • Multiplicador: Na súa entrada atópase o eixe de baixa velocidade e, mediante un sistema de engrenaxes, consegue que o eixe de saída, de alta velocidade, xire a maior frecuencia (entre 80 e 50 veces mais rápido, dependendo do modelo da turbina).
  • Eixe de alta velocidade: Xira aproximadamente a 1.500 revolucións por minuto (r.p.m.), o que permite o funcionamento do xerador eléctrico. Está equipado cun freo de disco mecánico de emerxencia.
• Sistema de orientación.
  • Motores de xiro: Nas turbinas eólicas grandes é necesario un mecanismo que as posicione enfrontadas ao vento. Este movemento circular conséguese con uns motores e redutores fixos á góndola que engranan nun dentado da parte superior da torre, chamada coroa de orientación. O sinal de posicionamento correcto recíbeo do controlador da turbina, a partir das lecturas da veleta e do anemómetro instalados en cada aeroxerador.
  • Freo en orientación: Teñen como misión evitar desprazamentos radiais da góndola non desexados, ben por efecto do vento incidente ou por xiro do rotor. Así mesmo, reducen o desgaste das engrenaxes de orientación. O seu accionamento pode ser hidráulico ou eléctrico, actuando en pinzas de freo ou motor eléctrico respectivamente.
• Sistema de xeración
  • Xerador eléctrico. Son os elementos da turbina encargados de converter a enerxía mecánica (en forma rotatoria) en enerxía eléctrica. A electricidade producida no xerador condúcese ata a base da torre, onde é transformada (elevación de tensión e redución de intensidade) e enviada á rede.
  • Cableado de potencia. Transporta a enerxía eléctrica xerada desde o alternador ata o transformador do fuste, pasando polas distintas proteccións de máxima ou mínima tensión, sobreintensidade ou frecuencia, evitando así posibles danos á rede ou á propia turbina en caso de producirse continxencias no aeroxerador ou rede de distribución.
  • Transformador interno. Eleva a tensión de xeración desde os 690V ou 1.000 V (en función do aeroxerador) ata 20 kV, reducindo a intensidade e con iso as perdas eléctricas e o quecemento do cableado.
• Sistema de control.
  • Controlador de turbina. O controlador supervisa continuamente as condicións da turbina eólica, recolle estatísticas do seu funcionamento e regula interruptores, bombas hidráulicas, válvulas e demais elementos do aeroxerador.
  • Sensores de control. Utilízanse para medir os parámetros físicos de funcionamento e supervisión da turbina. Os sinais electrónicos son utilizados polo controlador electrónico para conectar o aeroxerador cando o sinal recibido é correcto. O controlador deterá o equipo automaticamente se a información recibida dos sensores é errónea, co fin de protexer a turbina.
  • Sinais de control e regulación. Desde o controlador de turbina, en base á análise da información dos sensores, xéranse ordes que afectan á operación e funcionamento do aeroxerador.
• Sistema de soporte.
  • Torre. Soporta a góndola e o rotor. Pode ser tubular ou de celosía (estas últimas, aínda que máis baratas, están en desuso xa que as tubulares son moito máis seguras). Teñen varias seccións para facilitar o transporte. A unión dos distintos tramos realízase mediante pernos nas bridas de unión.
  • Cimentación. É a parte que permite manter a verticalidade da estrutura. A súa misión é absorber as tensións do resto da estrutura e transmitilas ao terreo.
• Sistema hidráulico.
  • Grupo de presión. Encárgase de subministrar fluído hidráulico a unha presión determinada para permitir o accionamento de sistemas de captación, orientación ou transmisión.
  • Condutos hidráulicos. Canalizan o fluído hidráulico ata o punto de utilización.
  • Válvulas de control. Adaptan a presión e caudal do fluído en base ao actuador a accionar.
• Sistemas de refrixeración.
  • Ventiladores. Funcionan a requirimento do controlador para crear unha circulación de aire.
  • Intercambiadores de calor. Disipan o calor do compoñente a refrixerar (xerador, multiplicador ou central hidráulica) cara á corrente de aire creada polos ventiladores.

1. Os restantes sistemas atópanse no interior da Góndola, que contén os compoñentes clave do aeroxerador, incluíndo o multiplicador e o xerador eléctrico. O persoal de servizo pode entrar na góndola desde a torre da turbina.