Eolica Tema 3

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Questions and Answers

¿Cuál es la relación entre la velocidad del viento y la potencia extraíble del viento?

La potencia extraíble depende de la velocidad del viento al cuadrado.

La potencia extraíble es proporcional a la velocidad del viento al cubo. (correct)

La potencia extraíble disminuye al aumentar la velocidad del viento.

La potencia extraíble se mantiene constante independientemente de la velocidad del viento.

¿Qué deben considerar los diseñadores de aerogeneradores respecto a la velocidad nominal del viento?

Seleccionar la velocidad a la que la máquina alcanza su potencia nominal para minimizar el coste de energía. (correct)

Mantener la velocidad nominal siempre baja para minimizar pérdidas.

Elevar la velocidad nominal para maximizar la potencia extraída continuamente.

Despreciar la velocidad del viento ya que tiene poco impacto en el diseño.

¿Por qué las altas velocidades del viento tienen poco valor energéticamente para el aerogenerador?

Porque son difíciles de medir con precisión.

Porque las altas velocidades ocurren de forma continua.

Porque las altas velocidades solo se dan durante cortos periodos de tiempo. (correct)

Porque no se pueden aprovechar eficientemente para generar energía.

¿Qué estrategia se debe aplicar en el control de la potencia captada por el aerogenerador?

Limitar la potencia captada a la velocidad nominal. Signup and view all the answers

¿Cuál es una de las principales preocupaciones al diseñar un aerogenerador en relación con la energía eólica?

Minimizar el coste de energía ajustando la velocidad a la que se alcanza la potencia nominal. Signup and view all the answers

¿Cuál es el propósito de girar la pala hacia el viento cuando se superan las velocidades nominales?

Reducir el ángulo de ataque para controlar la potencia captada. Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes opciones es una ventaja del control del pitch?

Disminuye las cargas con grandes velocidades del viento. Signup and view all the answers

¿Qué sucede si un aerogenerador trabaja a una potencia mayor a la nominal?

Los componentes se deterioran rápidamente. Signup and view all the answers

¿Qué técnica se utiliza para limitar las solicitaciones al control del pitch durante ráfagas?

Control de velocidad variable. Signup and view all the answers

¿Cuál es la principal desventaja del control de pitch?

El costo y la fiabilidad. Signup and view all the answers

¿Cómo regulan las turbinas su potencia por encima de la velocidad nominal de viento?

Modificando el ángulo de paso de las palas. Signup and view all the answers

Entre las opciones para implementar el control de pitch, ¿cuál se considera más rápida?

Control eléctrico. Signup and view all the answers

¿Qué significa 'paso variable' en un aerogenerador?

El ángulo de las palas se ajusta para controlar la potencia. Signup and view all the answers

En las condiciones aerodinámicas de un aerogenerador de paso variable, ¿qué ocurre cuando se trabaja a potencia menor a la nominal?

La posición de la pala no se modifica. Signup and view all the answers

¿Qué sucede a la potencia captada cuando el ángulo de ataque se reduce por debajo del óptimo?

Disminuye de forma controlada. Signup and view all the answers

¿Cuál es la función principal del control de pitch en un aerogenerador?

Regular la potencia asegurando un ángulo de ataque óptimo. Signup and view all the answers

¿Cuál de estas afirmaciones sobre la posición "bandera" en el control de pitch es cierta?

Funciona como un freno aerodinámico de emergencia. Signup and view all the answers

¿Qué se entiende por velocidad variable en relación a un aerogenerador?

Se regula la velocidad de giro para maximizar la potencia extraída. Signup and view all the answers

¿Qué efecto tiene el control de pitch en el par de arranque del sistema?

Lo incrementa. Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta sobre los aerogeneradores de paso variable?

Todos los grandes aerogeneradores comerciales son de paso variable. Signup and view all the answers

¿Cuál es el ángulo de paso óptimo que se busca mantener en las palas de un aerogenerador?

Un ángulo de ataque óptimo, habitualmente cero. Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes descripciones se aplica al esquema de control mencionado?

Utiliza un convertidor y un actuador. Signup and view all the answers

¿Qué función tiene la curva cúbica óptima en el control mencionado?

Ajustar la potencia del generador. Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes variables está relacionada con el generador en el esquema?

Pref Signup and view all the answers

En el contexto del esquema, ¿qué representa la variable 'W'?

La potencia generada. Signup and view all the answers

¿Cuál es el propósito del 'pitch' en el esquema de control?

Modificar el ángulo de las aspas del actuador. Signup and view all the answers

¿Qué representa la curva cúbica en la regulación de la velocidad para la extracción de potencia?

La relación entre la velocidad de giro y la potencia extraída. Signup and view all the answers

¿Cuál es una de las principales desventajas de la técnica de regulación de velocidad mencionada?

Requiere conocer la curva de potencia de antemano. Signup and view all the answers

¿Qué se debe hacer para las velocidades de viento inferiores a la nominal?

Mantener el pitch en su posición óptima de diseño y ajustar la velocidad. Signup and view all the answers

¿Qué ocurre cuando la velocidad de viento es superior a la nominal?

Se reduce el pitch para limitar la potencia y la velocidad de giro. Signup and view all the answers

¿Cuál es la expresión adecuada para calcular la potencia máxima extraída de un aerogenerador?

$P=1/2·Cp,max·ρ·A·U3$ Signup and view all the answers

¿Qué variable se mide para regular la velocidad del generador eléctrico?

La velocidad de giro Ω. Signup and view all the answers

¿Qué significa 'λopt' en el contexto de la regulación de la velocidad del viento?

Es la relación entre la velocidad del viento y la velocidad de giro óptima. Signup and view all the answers

¿Cuál es la principal función de la coordinación entre el control del generador y el de pitch?

Limitar la potencia extraída y la velocidad de giro en condiciones específicas. Signup and view all the answers

Study Notes

Estrategias de Regulación en Aerogeneradores

La potencia extraíble del viento depende de su velocidad al cubo.
El diseño del aerogenerador debe minimizar el coste de energía (COE)
Los aerogeneradores con paso variable regulan la potencia girando las palas sobre su eje, variando el ángulo de paso.
Todos los grandes aerogeneradores comerciales son de paso variable.
El "pitch control" se refiere al control del ángulo de paso de las palas.
Para velocidades de viento superiores a la nominal, el aerogenerador gira a una velocidad constante e igual a la velocidad máxima, mientras que varía el ángulo de paso para limitar la potencia.
El ángulo de ataque óptimo (βopt) se alcanza con el ángulo de paso de diseño, que normalmente es cero.
A velocidades de viento mayores a la nominal, se gira la pala hacia el viento (β > βopt) para reducir el ángulo de ataque y la potencia captada de forma controlada.
El control de pitch se utiliza junto a la velocidad variable para limitar las solicitaciones durante las ráfagas de viento.
El control de pitch aumenta la eficiencia y el par de arranque, disminuye las cargas con velocidades de viento altas y permite el freno aerodinámico de emergencia.
Los principales inconvenientes del control de pitch son el coste y la fiabilidad.
El control de pitch se puede implementar mediante sistemas hidráulicos o eléctricos, siendo los eléctricos más rápidos y útiles para atenuar las cargas cíclicas.
La curva de potencia máxima se utiliza para regular la velocidad del aerogenerador.
La técnica de la curva de potencia máxima consiste en medir la velocidad de giro, introducir este valor en la curva cúbica y obtener la potencia de referencia a extraer.
La ventaja de la técnica es su sencillez, mientras que su inconveniente es la necesidad de conocer la curva de antemano.

Control Coordinado del Generador y el Pitch

El control del generador y el pitch deben coordinarse para velocidades inferiores y superiores a la nominal.
Para velocidades inferiores a la nominal (carga parcial), el pitch se mantiene en su posición óptima de diseño (βopt) y se varía la velocidad para obtener el ángulo de ataque óptimo.
Para velocidades superiores a la nominal (plena carga), se varía el pitch para limitar la potencia extraída y la velocidad de giro a sus valores nominales.
El esquema de control habitualmente utilizado es el "feedback" entre el generador, el convertidor, el actuador de pitch (pitch) y la velocidad del viento, buscando la potencia de referencia (Pref) óptima.

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Description

Explora los conceptos clave sobre la regulación de potencia en aerogeneradores, incluyendo el control de paso y su impacto en la eficiencia. Aprende cómo las variaciones en el ángulo de paso y la velocidad del viento afectan la producción de energía. Este cuestionario es esencial para entender el diseño y funcionamiento de aerogeneradores de paso variable.