1. Clasificación de Aerogeneradores

1.1. Tipos de Aerogeneradores

Un aerogenerador es un generador eléctrico movido por la acción del viento, es decir, transforma la energía cinética del viento en energía eléctrica.

1.2. Clasificación

1.2.1. Posición del Eje

• Eje Vertical:
  • Savenius: Formado por dos semicilindros huecos decalados. Gran par de arranque, usado para bombeo de agua.
  • Darrieus: Más competitivo y avanzado actualmente, con aspas verticales con perfil aerodinámico. Requiere un arrostramiento, lo que limita su altura y con ello su potencia nominal. Candidatos para un futuro.
• Eje Horizontal: Los más habituales, su eje de rotación está en paralelo al suelo y a la dirección del viento. Son más costosos y sus aspas no soportan grandes velocidades. Ventaja: más eficaces. El rotor puede estar situado a barlovento (el cuerpo de la torre no se interpone entre el viento y el rotor) o a sotavento (ventaja: autoorientable).

1.2.2. Número de Palas

• Multipala: Primer tipo de molino del mundo. Con el intento de incrementar la potencia, que va ligado con la altura del molino, surge la necesidad de hacerlos más ligeros. Esto, junto con el hecho de que al aumentar la relación de velocidades de la punta de la pala frente al viento, menor es la influencia del número de palas sobre el rendimiento, hace que se pase a fabricar hélices con dos, tres e incluso una sola pala para reducir sensiblemente el peso y el coste.
• Tripala: Los más usados, con mayor suavidad de giro.
• Bipala: Giro menos estable, pero al aumentar el tamaño del rotor se usan más por la reducción de peso y coste que supone.
• Monopala: Formada por una pala con un contrapeso que compense el giro de la forma más suave posible.

1.2.3. Posición del Rotor Respecto al Viento

• Rotor a Sotavento: No necesita mecanismo de orientación, palas menos rígidas. Desventajas: problemas con la evacuación de energía, altas cargas de fatiga por efecto sombra de la torre y cambios de dirección del viento.
• Rotor a Barlovento (más empleado): Evitan el efecto sombra de la torre. Desventajas: necesitan mecanismo de orientación, necesitan rotor más rígido para evitar que las palas colisionen con la torre.

1.2.4. Anclaje de las Palas al Buje

• Paso Variable: Sus palas pueden girar sobre su eje longitudinal. Esto facilita controlar la extracción de potencia de la máquina. Usados en aerogeneradores de velocidad variable de rotor. También regula la velocidad de rotación en caso de fuertes vientos. Son sistemas complicados.
• Paso Fijo: Palas montadas de forma fija sin posibilidad de regulación. Control de potencia pasivo (sin actuación sobre la máquina). Usados en aerogeneradores de velocidad constante de rotor.

1.2.5. Tipo de Generador Eléctrico

• Generador Asíncrono: Los más usados en cualquier aplicación industrial, por su elevada robustez y sencillez. Su mayor inconveniente es la necesidad de una batería de condensadores aplicada a la salida, que permite compensar el factor de potencia y la energía reactiva generada, y el mal comportamiento ante los huecos de tensión.
• Generador Síncrono: Generación de energía eléctrica a velocidad constante (velocidad de sincronismo). Precisa una corriente de excitación continua, que se ha de generar o bien internamente (autoexcitación) o bien de forma auxiliar con una dinamo externa. Se comportan bien frente a los huecos de tensión, pero presentan el inconveniente de generar armónicos.

1.2.6. Velocidad de Giro del Rotor

• Aerogenerador de Velocidad Constante de Rotor: Mantienen constante la velocidad del rotor, independientemente de la velocidad del viento incidente. Ventaja: su simplicidad. Inconveniente: menor extracción de potencia.

1.2.7. Configuración del Tren de Potencia

• Con Multiplicadora: Eje lento + multiplicadora + eje rápido + generador. La más extendida comercialmente. Con eje principal o lento (10 a 30 rpm) que va unido al rotor/buje y uno rápido (1200 a 1500 rpm) que va unido al generador de inducción. Para unir estos dos a diferentes velocidades se utiliza la multiplicadora helicoidal de 3 etapas, que multiplica las vueltas del eje lento.
  • Eje Lento: Con un único rodamiento de apoyo cercano al buje, y el segundo apoyo del eje es directamente la propia multiplicadora. Se sitúa lejos del otro apoyo para disminuir las cargas en este punto.
  • La Multiplicadora: Debe ser robusta y se soporta en sus apoyos. Debe ser capaz de soportar y transmitir a la estructura los flectores y fuerzas que le llegan.
  • Eje Rápido: Es el elemento de unión entre la multiplicadora y el generador. Gira normalmente entre 1000 y 1500 rpm. Debe ser capaz de absorber las posibles desalineaciones.
• Sin Multiplicadora: Eje lento + generador. Al no tener multiplicadora, el rotor del generador gira a la misma velocidad que el rotor de la máquina, a velocidad baja (7 a 30 rpm). Ventajas: elimina los amplios gastos de mantenimiento y las cargas de fatiga de torsión asociadas. El generador es síncrono de imanes permanentes. Esta configuración es más simple, ya que es de menor tamaño, peso y coste comparado con el diseño básico. Empleado por Enercon o Lagerway.

1.2.8. Tamaño y Potencia

• Micro Aerogeneradores: Potencia menor a 1 kW. Radio del rotor menor de 1 m. Aplicaciones: embarcaciones, sistemas de comunicación, refugios de montaña, iluminación.
• Mini Aerogeneradores: Potencia entre 1 y 10 kW. Radio de rotor de 1 a 3 m. Aplicaciones: granjas, viviendas aisladas, sistemas mixtos eólico-fotovoltaicos, bombeo, etc.
• Aerogeneradores de Pequeña Potencia: Potencia de 10 a 100 kW. Radio de rotor de 3 a 9 m. Aplicaciones: comunidades de vecinos, pequeñas empresas, sistemas mixtos eólico-diésel, drenaje, tratamiento de aguas, etc.
• Aerogeneradores de Media Potencia: Potencia entre 100 y 1000 kW. Radio de rotor entre 9 y 27 m. Aplicaciones: parques eólicos en tierra y en el mar.
• Aerogeneradores de Gran Potencia: Potencia de 1000 a 10000 kW. Diámetros de rotor entre 27 y 81 m. Aplicaciones representativas son parques eólicos en tierra y en el mar.