Nuevo diseño para la producción eficiente de energía

Baumüller y Solutions 4 Energy colaboran para construir plantas eólicas pequeñas con generadores eficientes

Fachbeitrag 2 webEstructura de la instalación eólica

La sostenibilidad de los combustibles fósiles disminuye cada vez más, mientras que las energías renovables siguen abriéndose paso. El viento es una fuente de energía alternativa importante en todo el mundo. Sin embargo en algunos paises, por ejemplo en Alemania, no es habitual encontrar ubicaciones adecuadas para grandes plantas eólicas. Solutions 4 Energy construye plantas eólicas pequeñas que permiten aprovechar ubicaciones alternativas; dependiendo de la aplicación, estas plantas arrojan una producción anual media de 100.000 kWh. Con este sistema, Solutions 4 Energy ofrece una solución atractiva para municipios, comunidades agrícolas y pequeñas y medianas empresas.

A finales de 2014 se abrió la veda para la expansión de las plantas eólicas de tamaño reducido 30K16. Para Solutions 4 Energy había tres requisitos ineludibles: que el sistema funcionase sin aceite para reducir así los costes de mantenimiento, obtener la máxima eficiencia posible y contar con los mismos estándares de seguridad que con las plantas eólicas grandes. Fue Baumüller, la empresa especialista en motores y automatización de Núremberg, quien asumió el papel de hacer realidad estos tres requisitos.

spanisch web1Funcionamiento de la red o suministro energético descentralizado

El resultado es una planta que ofrece una elevada producción, bajos ciclos de mantenimiento y una alta flexibilidad, gracias a un innovador concepto de refrigeración del generador y a una nueva tecnología en el área de las aspas del rotor. Con el rendimiento energético de una planta puede abastecerse a aproximadamente 25 hogares de cuatro personas de media, que en el año 2017 consumieron cada uno alrededor de 4.000 kWh de electricidad en Alemania.  Estas plantas eólicas pequeñas pueden conectarse a la red para el suministro o emplearse para el consumo propio bajo la forma de un suministro energético descentralizado. Estos sistemas están disponibles en una versión de arranque autógeno, es decir, pueden instalarse sin conexión a la red. Esto es importante si se desea emplearlos en áreas remotas, por ejemplo, en África o Sudamérica. Solutions 4 Energy trabaja actualmente en un concepto de acumulación de electricidad y otras variantes de redes en modo isla, de manera que es posible un suministro energético permanente y fiable sin sortear las horas de bajo viento mediante, por ejemplo, generadores diésel.

Máximo rendimiento con tecnología pitch

Fachbeitrag 3 webEl generador DSHT-650 de Baumüller es el corazón de la planta eólica pequeña y alcanza un grado de eficiencia muy elevado para el máximo rendimiento energético.El diámetro del rotor de la 30K16 es de 16 metros, lo que la hace especialmente adecuada para ubicaciones con fuertes vientos. Para ubicaciones con vientos más débiles, está disponible su versión sucesora, la 30K20, que, con un diámetro de rotor de 20 metros puede compensar una menor presencia de viento. Estas plantas eólicas pequeñas están disponibles en tres alturas: 22, 32 y 40 metros. En este caso, era importante que incluso la mayor planta permaneciera por debajo de los 50 metros, para mantener el proceso de autorización en Alemania lo más sencillo posible. Solutions 4 Energy recurrió a la tecnología de pitch para el ajuste de las aspas del rotor. Es decir, las aspas del rotor se llevan siempre a la posición aerodinámica óptima para obtener el máximo rendimiento. El sistema de pitch, es también la base para el arranque autógeno del sistema, de manera que se puede producir un arranque lento del sistema sin riesgo de una sobrecarga de la red repentina.

spanisch web2Completamente eléctrico y sin aceite

Para Solutions 4 Energy era muy importante un funcionamiento completamente eléctrico y sin aceite. Para conseguirlo, el frenado también debía ser eléctrico y el grupo propulsor debía realizarse sin engranajes. Los beneficios de un sistema sin aceite y sin engranajes para el explotador son ciclos de mantenimiento más largos y, por consiguiente, menores costes operativos y una eficacia máxima.
El primer prototipo ya está en marcha en Sankt Michaelisdonn, cerca de Hamburgo. Aquí se realiza una prueba de 35 semanas de duración para poder probar la disponibilidad y rendimiento reales.

Diseño eficiente: un generador con un concepto de refrigeración innovador

La pieza esencial de estas plantas eólicas pequeñas es el generador. Para el explotador, la fiabilidad y rendimiento dependen completamente de el generador. Baumüller ha desarrollado especialmente para los requisitos de la planta eólica pequeña el generador DSHT-650. El generador se coloca justo detrás de las aspas del rotor de la planta. El DSHT cuenta con un generador síncrono multipolar. Su alta eficiencia, que a plena carga ha alcanzado un 91,4 % durante las pruebas en una planta eólica pequeña, permite un rendimiento energético máximo. El generador tiene un diámetro de 1.300 mm y una longitud de construcción de 330 mm. Su principio de diseño multipolar asegura que las aspas del rotor del DSHT funcionen sin sacudidas incluso en caso de bajas revoluciones. De esta manera se impide que las vibraciones provocadas por pares de retención altos pasen a las aspas.
Especialmente destacable es la refrigeración del generador sin ventiladores separados. Solutions 4 Energy exigió que no se utilizara energía eléctrica para un ventilador separado, ya que esto reduciría el rendimiento general de la planta. Baumüller solucionó el problema con una estructura especial del generador con aletas de refrigeración. La refrigeración se lleva a cabo mediante el flujo de aire natural que fluye a través de las aletas de refrigeración, que se encuentran en paralelo a las aspas del rotor en el exterior del generador, garantizando así una refrigeración suficiente. Esto es posible porque el generador, con su eficiencia especialmente elevada, produce muy poco calor residual.

Otra particularidad es el recubrimiento del generador. Solutions 4 Energy, con su planta eólica pequeña, cumple la norma IEC 61400-1 y ofrece, como fabricante único, los mismos estándares que se aplican en las plantas eólicas grandes. Para lograr esta certificación, debe estar garantizada la resistencia a la intemperie de la planta durante veinte años. Baumüller logra con el DSHT la alta protección requerida contra la corrosión con un barnizado especial.

Conclusión

WindgeneratorEl generador está situado directamente detrás de las aspas del rotor y se enfría a través de las aletas de refrigeración exclusivamente por el flujo de aire de las aspas del rotor.

Con el innovador diseño del generador de Baumüller y el know-how de los especialistas en energía eólica de Solutions 4 Energy, se ha creado una planta eólica pequeña eficiente que cumple con los más altos requisitos en términos de seguridad, fiabilidad y eficiencia.

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