Introducción:
El IT-100 es un modelo de aerogenerador de 100W que ha sido desarrollado por ITDG con el fin de proporcionar una fuente de energía a comunidades rurales sin acceso a la red eléctrica. Uno de los objetivos de esta tecnología es poder ser transferida a empresas donde reproduzcan estas micro turbinas eólicas de bajo coste empleando en gran medida materiales y recursos accesibles en el mercado local, minimizando la necesidad de importar material.
Las principales características de este aerogenerador son:
- Supone una alternativa energética de bajo coste que puede ser integrada en los mercados pobres.
- Es una máquina pequeña de fácil construcción e instalación.
- Alta confiabilidad, resistente a condiciones climáticas adversas y requiere muy bajo mantenimiento.
- Buen rendimiento energético debido a su diseño optimizado.
La potencia nominal de 100w no es muy alta pero puede mejorar los servicios básicos (salud, agua potable, educación, comunicaciones).
Está diseñado para cargar baterías de 12V y alimentar pequeñas cargas (electrodomésticos, lámparas, bombas...) que funcionen con corriente continua de forma que puede tratarse de una alternativa a los paneles solares o bien usarse ambos al mismo tiempo.
Funcionamiento general:
Tiene 4 partes importantes:
- Las palas captan la energía del movimiento lineal del viento y la convierten en movimiento giratorio que se pasa al alternador.
- El alternador es el elemento que transforma el movimiento en electricidad. Se compone de rotor y estator. El rotor son dos discos de acero sobre los que van colocados 8 imanes en cada uno. El estator es un disco de resina en el que hay 6 bobinas de hilo conductor. El estator esta fijo a al cuerpo del aerogenerador y por tanto no se mueve. Es el rotor el que gira con las palas. El estator queda entre los dos discos del rotor de manera que al girar en cada bobina se produce un campo magnético variable induciéndose tensión en todas las bobinas.
- La cola, tiene dos funciones: Hace de veleta manteniendo al aerogenerador apuntando siempre hacia el viento. Y cuando hay demasiado viento hace que este se incline para recibir el viento de lado y evitar que se acelere demasiado. La cola también funciona de contrapeso por lo que es importante dimensionar correctamente no solo la longitud y superficie sino también su masa.
- La torre, puede ser simplemente un tubo de acero con unos cables tensores o cuerdas. Mantiene elevado el aerogenerador a una buena altura para que le de bien el viento y de forma constante.
Funcionamiento del alternador:
Lo que en el dibujo tiene el nombre de columna es la pieza que sostiene por un lado el eje sobre el que giran rotor y palas y por otro lado el disco del estator. Esta columna va sujeta a la torre por medio de unos rodamientos que permite que el aerogenerador entero pueda orientarse hacia el viento.
Para mantener el disco del estator quieto se fija a la columna mediante unos pernos que salen de los extremos de esta.
El eje es un barra de acero. En ella se encaja únicamente el rotor trasero que tiene rodamientos. Este rotor trasero va unido al rotor delantero por unas barras roscadas que van por dentro del agujero del estator. El caso es que ambos rotores pueden girar a la vez con respecto al estator.
Esto es lo que hay dentro del estator:
Imagen de otro aerogenerador que tiene 10 bobinas en lugar de 6
6 bobinas de alambre de cobre aislado que tienen unas 100 vueltas cada una. Son cuadradas igual que los imanes y el hueco central dentro de cada bobina tiene 5x5cm, que es el tamaño de los imanes, se trata de que el flujo de campo magnético que va de un imán al que está al otro lado de la bobina pase principalmente por este hueco que constituye el núcleo magnético de la bobina.
En este generador los núcleos de las bobinas no son de hierro, sino de resina (es lo mismo que si fueran de aire).
Las 6 bobinas se agrupan en serie 2 a 2 cada una con su opuesta formando 3 grupos. Entonces a nivel eléctrico hay sólo 3 bobinas independientes cuyos cables salen fuera del estator para conectarlos como sea conveniente.
Hay varias formas de conectar las 3 bobinas entre sí. Esto está hecho para que el generador sea trifásico, es decir que cada una de las 3 bobinas genere su tensión y corriente con su propia fase. Lo que se hará, como es habitual, es conectar estas bobinas en triángulo o en estrella:
En estrella:
Esto tiene como ventaja que la tensión que da cada hilo de fase es mayor que si fuera en triángulo así que si hace poco viento esta conexión permite alcanzar los 12v más fácilmente. Si no llega a 12v no se puede cargar una batería de coche, que es lo que se quiere. Está comprobado que esta configuración tiene poco rendimiento para vientos fuertes así que si se puede se cambia a triángulo cuado aumente la velocidad del viento.
Triángulo:
Da menos tensión, pero a velocidades de viento altas es suficiente. En general esta configuración tiene menos pérdidas y más rendimiento.
