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1 / 8 Un aerogenerador de 5 MW en el campo Es el aerogenerador de referencia NREL 5 MW, un diseño público pensado para la investigación. El rotor mide 126 m de diámetro y el buje está a 90 m del suelo. Con viento de 8 m/s gira a 9,2 rpm y da 1,78 MW. El segundo aerogenerador está 630 m a sotavento, a cinco diámetros de rotor.
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01 Un aerogenerador de 5 MW en el campo Es el aerogenerador de referencia NREL 5 MW, un diseño público pensado para la investigación. El rotor mide 126 m de diámetro y el buje está a 90 m del suelo. Con viento de 8 m/s gira a 9,2 rpm y da 1,78 MW. El segundo aerogenerador está 630 m a sotavento, a cinco diámetros de rotor.
02 Forma y torsión de la pala Por debajo de 3 m/s el aerogenerador espera: las palas se ponen de canto al viento y el rotor queda parado. Los cortes naranjas muestran cómo cambia la pala. Junto al buje es un tubo redondo; hacia fuera se convierte en un perfil grueso y luego en uno delgado, y la cuerda gira 13,3° de la raíz a la punta.
03 Por qué la punta va tan rápido A 8 m/s el rotor da 9,2 vueltas por minuto, pero las puntas de las palas van a 60 m/s. La velocidad de la punta dividida por la del viento es la velocidad específica, aquí 7,55. Con ese valor este rotor capta la mayor parte del viento que puede, el 48,2 %.
04 Dentro de la góndola El eje principal gira tan despacio como el rotor. Una multiplicadora de tres etapas aumenta la velocidad 97 veces, así que 9,2 rpm se convierten en unas 890 rpm en el generador. La marca naranja del disco de freno indica el eje rápido; la pantalla lo frena para que puedas seguirlo.
05 La potencia del viento La potencia del viento crece con el cubo de su velocidad: P = ½ ρ A v³. A 11,4 m/s pasan por el disco del rotor unos 11,3 MW de viento. El rotor toma el 46,8 % y el generador da 5 MW. Ningún rotor puede tomar más de 16/27, o 59,3 %: es el límite de Betz, dibujado en azul en el gráfico.
06 El paso mantiene los 5 MW A 18 m/s el viento lleva 44,5 MW a través del rotor. El controlador gira las tres palas 14,9° hacia el viento, de modo que lo reciben con un ángulo menor y toman menos. La potencia se queda en 5 MW. Desactiva el paso automático y déjalo en 0°: el rotor intentaría dar 9,8 MW y sobrecargaría el generador. Por encima de 25 m/s las palas giran a 90° y el rotor se para.
07 La góndola se orienta al viento El viento ha girado 30°. La veleta del techo gira al momento, pero los motores de orientación mueven la góndola de 240 toneladas a solo 0,3° por segundo, así que el giro real dura 100 s. La pantalla lo hace 20 veces más rápido. Con 30° de desvío, a 8 m/s el rotor da el 65 % de su potencia.
08 El aire lento de detrás Cada vatio que toma el rotor sale del aire, así que detrás el viento va más lento. A 630 m todavía sopla a 7,3 m/s en lugar de 8, y el segundo aerogenerador da 1,34 MW, el 76 % del primero. Gira el viento 20° y la estela no lo alcanza.
Palas Tres palas de fibra de vidrio de 61,5 m. La cuerda mide 4,65 m en su punto más ancho, a 15,85 m del centro, y 1,42 m cerca de la punta. La franja roja de la punta es para los aviones. Secciones de pala (perfiles) Los anillos naranjas son cortes a 15,85 m, 28,15 m y 47,25 m. La raíz es un tubo redondo, el centro usa perfiles DU gruesos y el tercio exterior un perfil NACA 64 delgado. Las líneas negras son cuerdas: la de 47,25 m está 8,9° más plana que la de 15,85 m. Buje y cono Un buje de fundición de 3 m de diámetro sujeta las raíces de las tres palas. El cono blanco que lo cubre por delante impide que entre la lluvia. Rodamientos y motores de paso Cada pala va montada en un gran rodamiento de anillo (amarillo) y la gira su propio motor. El diente naranja del anillo interior indica cuánto ha girado. El modelo los limita a 8° por segundo. Góndola La carcasa en lo alto de la torre, de unos 14 m de largo. Con el tren de potencia pesa unas 240 toneladas. Encima lleva un refrigerador. Eje principal Un eje de acero grueso lleva la fuerza de giro del rotor al interior de la góndola. Gira a la velocidad del rotor, como mucho 12,1 rpm, y a potencia nominal soporta unos 4,2 millones de newton metro. La chaveta naranja gira con él. Rodamiento principal y bancada El rodamiento principal sujeta el eje justo detrás del buje y aguanta el peso del rotor de 110 toneladas. La bancada de debajo soporta todo el tren de potencia y descansa sobre el rodamiento de orientación. Multiplicadora y freno Tres etapas de engranajes multiplican la velocidad por 97, de 12,1 rpm a 1173,7 rpm. Los brazos de par de cada lado pasan la reacción a la bancada. Freno y eje rápido El eje rápido sale de la multiplicadora a un máximo de 1173,7 rpm. El disco que lleva y la pinza roja forman el freno de estacionamiento, que mantiene quieto el rotor durante el mantenimiento. Generador Convierte el trabajo del eje rápido en electricidad. En el modelo transforma el 94,4 % de la potencia del eje; a la velocidad nominal da 5 MW. Refrigerador Un radiador en el techo evacua el calor del aceite de la multiplicadora y del generador. A 5 MW, el 5,6 % que se pierde solo en el generador son unos 300 kW de calor. Rodamiento y motores de orientación Un rodamiento de anillo en lo alto de la torre y cuatro motores de orientación giran toda la góndola de cara al viento, a 0,3° por segundo en la máquina real. Veleta y anemómetro En un mástil al fondo del techo. Las cazoletas giran más deprisa cuando sube el viento, y la veleta se alinea con él. Cuando la veleta y la góndola no coinciden, los motores de orientación empiezan a girar. Torre Un tubo de acero de 87,6 m de alto, de 6 m de diámetro en la base y 3,87 m arriba, hecho de tramos atornillados por bridas. Pesa unas 347 toneladas. Cimentación En el modelo, una losa octogonal de hormigón armado de 20 m de ancho, enterrada a 3,6 m. Anillos de pernos de anclaje la unen a la brida de la torre. La tierra de alrededor está recortada. Los aerogeneradores marinos se apoyan en cambio en un monopilote de acero, con una pieza de transición amarilla y una plataforma de trabajo sobre las olas (elige uno marino en la lista bajo el escenario). Estela Los puntos se mueven con el aire, cuatro veces más rápido que en la realidad. Detrás del rotor el aire va más lento (azul) y gira un poco en sentido contrario al rotor. El cono pálido muestra cómo se ensancha la estela. Segundo aerogenerador La misma máquina de 5 MW, 630 m a sotavento, a cinco diámetros de rotor. Su etiqueta muestra el viento que recibe y la potencia que da; ambos bajan cuando queda dentro de la estela del primero.
