¿Cómo mejorar la eficiencia de generación de energía de las turbinas eólicas?

1. Evolución de las palas: Logrando un mayor agarre de la energía eólica

Las palas son la "palma" de las turbinas eólicas, y su capacidad para capturar la energía del viento depende enteramente de sus capacidades de diseño.

Las aspas tradicionales son como «cartón» de forma fija, que puede deformarse fácilmente con las fluctuaciones del viento. Las aspas inteligentes se han mejorado desde hace tiempo:

Mayor atención a la forma: Utilizar la simulación aerodinámica para diseñar un contorno "retorcido y ondulado", como las alas de los pájaros, que pueda mantener el ángulo de fuerza óptimo independientemente de si se trata de una brisa suave o de un viento fuerte;

Materiales ligeros: La fibra de carbono y la fibra de vidrio reemplazan a los metales pesados, y las aspas son a la vez ligeras y robustas. No solo ahorran energía al girar, sino que también pueden fabricarse más largas: por cada aumento del 10% en la longitud de la aspa, el área de barrido puede aumentar un 21%, lo que resulta en una mayor generación de energía;

Control más flexible: Junto con un sistema de paso inteligente, las aspas se "abren en un ángulo mayor" para capturar más viento cuando la velocidad del viento es baja, y se "cierran en un ángulo menor" cuando la velocidad del viento es alta para garantizar la seguridad y evitar el desperdicio de energía eólica.

Por ejemplo, la turbina eólica marina de 15 MW de Goldwind Technology, con palas optimizadas de 78,5 metros de longitud, tiene un aumento del 15 % en la eficiencia de utilización de la energía eólica en comparación con los modelos tradicionales, ¡y puede generar millones de kilovatios hora más de electricidad al año!

2. Mejora del componente principal: reducción de la fuga de energía.

Después de ser capturada por las aspas, la energía eólica debe convertirse en energía eléctrica a través de la transmisión, la generación de energía y la conversión, y puede haber pérdidas de energía en cada paso, al igual que una tubería de agua con fugas.

Sistema de transmisión: Las cajas de cambios tradicionales tienen pérdidas de transmisión del 5% al ​​8%. Hoy en día, el popular diseño de "accionamiento directo" elimina la caja de cambios y permite que las palas impulsen la rotación del generador, reduciendo las pérdidas al 1% o 2% y minimizando el riesgo de fallos;

Generador: Sustituir el antiguo generador asíncrono por un generador síncrono de imanes permanentes, que no requiere consumo adicional de energía eléctrica para generar un campo magnético, y la eficiencia de conversión aumenta de alrededor del 90% al 96% - 98%;

Inversor: Al igual que un "regulador" de la energía eléctrica, el inversor de tres niveles mejorado puede lograr una eficiencia de conversión del 99%, reducir el desperdicio de energía y hacer que la red eléctrica sea más estable.

Las "pequeñas mejoras" de estos componentes, combinadas, pueden aumentar la eficiencia general de la máquina en más de un 10%, ¡y los beneficios a largo plazo son considerables!

3. Operación y mantenimiento optimizados: lograr que la unidad esté "en óptimas condiciones y a plena carga".

Las turbinas eólicas están expuestas al viento y al sol durante todo el año, y la acumulación de polvo en las palas y el desgaste de los componentes reducirán silenciosamente su eficiencia, al igual que los coches que no reciben mantenimiento se vuelven cada vez más eficientes en el consumo de combustible.

El actual sistema inteligente de operación y mantenimiento hace tiempo que se despidió del "mantenimiento basado en la experiencia":

Limpieza diaria: La limpieza periódica del polvo y los excrementos de aves en las aspas con robots de limpieza de alta presión puede restaurar la eficiencia de utilización de la energía eólica entre un 3% y un 5%.

Mantenimiento predictivo: Monitorización en tiempo real de la temperatura de la caja de cambios, la vibración de los rodamientos y otros datos a través de sensores, utilizando algoritmos de IA para predecir fallos, repararlos con antelación y evitar que la unidad funcione con problemas o se pare repentinamente; cabe señalar que una parada de la unidad durante un día puede suponer la pérdida de decenas de miles de kWh de electricidad;

Renovación de unidades antiguas: Para las "unidades antiguas" que han estado en funcionamiento durante muchos años, la sustitución de las aspas y la modernización de los sistemas de control pueden aumentar la eficiencia entre un 10 % y un 20 %, lo que resulta más rentable que la construcción de unidades nuevas.

Un determinado parque eólico ha aumentado directamente la eficiencia de generación de energía anual de sus unidades en un 7% mediante "limpieza trimestral + mantenimiento con alertas de IA", ¡ganando millones de yuanes en tan solo un año!

4. Tecnología 'Integración transfronteriza': Explorando nuevas fronteras de eficiencia

Además de optimizar las unidades individuales, la industria también está explorando formas más avanzadas de mejorar la eficiencia general de los parques eólicos.

Control colaborativo a nivel de parque eólico: ya no se permite que las unidades "luchen por su cuenta", sino que, mediante una programación unificada del sistema, ajustando el ángulo y la velocidad de cada unidad y evitando la interferencia de la estela de la unidad anterior, la generación de energía global puede incrementarse en un 9%.

Energía eólica marina flotante: Se monta la turbina sobre una plataforma flotante y se despliega en aguas profundas a más de 50 metros de profundidad, donde la velocidad del viento es mayor y más estable, y las horas anuales de generación de energía superan en más de 1000 horas a las de tierra firme;

Almacenamiento integrado de energía solar y eólica: Combinada con sistemas fotovoltaicos y baterías de almacenamiento de energía, la energía eólica se almacena cuando es abundante y se libera cuando escasea. Además, puede complementar la energía fotovoltaica, evitando el desperdicio causado por la limitación de la producción eólica y mejorando la eficiencia global de utilización de la energía en un 8 %.

Conclusión: La energía eólica eficiente contribuye a un futuro verde

Desde el "pequeño diseño" de las palas hasta la "gran sinergia" del sistema, cada mejora en la eficiencia de las turbinas eólicas es un paso importante hacia una energía limpia "asequible y estable".

Con el desarrollo de nuevos materiales e inteligencia artificial, la integración continua de tecnologías de almacenamiento de energía hará que las turbinas eólicas del futuro sean más inteligentes y eficientes, permitiendo que cada ráfaga de viento se convierta en electricidad limpia, iluminando así nuestras vidas. ¿Qué otras tecnologías innovadoras sobre energía eólica te gustaría conocer? ¡Deja un comentario y participa en la conversación!

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