En la mayoría de los casos no puede, pero hay excepciones …
Las turbinas eólicas a gran escala comercial operan a una velocidad relativamente constante en un rango de energía eólica. Esto se logra mediante el uso de sistemas de control interno para cambiar el paso de la cuchilla y controlar con precisión la cantidad de electricidad producida por los componentes generadores. Debido a que estos sistemas están trabajando constantemente para hacer malabarismos con estos parámetros para optimizar el rendimiento de la turbina, simplemente mirando uno desde la distancia y midiendo el tiempo que toma por revolución no le dirá todo lo que necesita saber.
Con las turbinas que he diseñado que tienen pasos fijos, tengo una curva de potencia vs. RPM (hecha con una hoja de cálculo), que se ha creado no solo a partir de fórmulas teóricas, sino que también se ha verificado mediante la operación. Entonces, puedo contar cuántos segundos le toma a la turbina hacer una revolución y mirar directamente a la tabla y ahora exactamente cuánta potencia está enviando la turbina a la carga. Sin el gráfico, lleva varios minutos calcular esto manualmente, suponiendo que puedo recordar todas las fórmulas en el acto (un ejercicio mental que vale la pena).
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Una cosa que es muy importante de entender es que la cantidad de potencia por rotación depende del TIEMPO que se necesita para hacer una revolución.
Además, la energía eólica que impulsa la turbina y, por lo tanto, su potencia de salida potencial, aumenta a un ritmo proporcional al CUBO del cambio en la velocidad del viento. En otras palabras, la potencia de la turbina aumenta en un factor de 8 cuando la velocidad del viento simplemente se duplica.
Esto crea un desafío para el diseñador de la turbina porque un generador (o alternador) tiene una curva de potencia que aumenta con el CUADRADO de la velocidad de rotación. Entonces, el generador produce 4 veces la potencia para duplicar la velocidad del viento.
¿Ves el problema? Si intenta graficar ambas curvas de potencia, solo pueden intersecar dos puntos: 1) rotación cero y potencia cero, y 2) a una tasa de rotación positiva.
El primer punto es obvio. Debemos centrarnos en el problema del segundo punto, que generalmente es donde queremos que la potencia del eje de la turbina y la potencia del generador coincidan perfectamente. Esta es aproximadamente la potencia nominal de las turbinas, y en la mayoría de las turbinas es de alrededor de 25 nudos de velocidad del viento (~ 12 metros por segundo).
Por debajo de esa velocidad, el generador es capaz de sobrecargar la turbina y, por lo tanto, detenerla, lo que lleva a un rendimiento subóptimo. Es como estar en una marcha demasiado alta yendo cuesta arriba en bicicleta. Para compensar, diseñamos un sistema de administración de energía apropiado para extraer la cantidad correcta de energía del generador (como bing en la marcha correcta) a través de este rango de operación. Hay muchas maneras de hacer esto, pero el corte a alta velocidad de la corriente es una de ellas.
Una vez que el viento excede el punto donde la turbina y el generador son iguales, la curva de potencia de la turbina “se escapa” de la potencia del generador. Esto es como andar cuesta abajo en bicicleta en una marcha baja, donde los pies ya no pueden seguir el ritmo. Aquí, en este rango, más allá de la potencia nominal, llega un punto en el que se deben tomar medidas para evitar que se produzcan daños eléctricos y / o mecánicos.
Una vez que estas medidas entran en juego, el simple hecho de observar la turbina ya no puede proporcionarle información suficiente para saber cuánta potencia está realmente absorbiendo y disipando la turbina.
