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Los aspectos financieros detrás del diseño de un generador eólico

Autores: Barmpatza, Alexandra C.; Peltier, Remi; Condaxakis, Constantinos; Christakis, Dimitris

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Los aspectos financieros detrás del diseño de un generador eólico


Categoría

Energía

Subcategoría

Energía eólica

Palabras clave

Generador eólico
Máquina síncrona AFPM
Imanes rentables
Análisis económico
Discos del rotor
Costo de construcción

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 23

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este artículo investiga la construcción de un generador de energía eólica que requiera el costo más bajo posible. El modelo propuesto es una Máquina Sincrónica de Imán Permanente de Flujo Axial (AFPM), que contiene dos rotores de hierro y un estator sin núcleo entre ellos, construido de resina. La contribución científica se relaciona con el acoplamiento de parámetros económicos y técnicos, lo que aclarará la viabilidad, es decir, la construcción de una turbina eólica capaz de producir aproximadamente 3.5 KW, utilizando un molino simple y un generador de velocidad nominal del rotor de 100 rpm. Tales estudios son escasos en la literatura internacional y se refieren principalmente a niveles bajos de velocidad del rotor en relación con la potencia de salida producida. Para el dimensionamiento del generador, se utilizan ecuaciones analíticas, mientras que el tipo y las dimensiones de los imanes se determinan antes de comenzar el dimensionamiento. Los autores realizaron investigaciones en el mercado internacional, terminando con imanes específicos rentables, mientras intentaban ajustar las dimensiones y materiales restantes de la máquina basándose en estos imanes rentables y los valores nominales mencionados del generador. La máquina, cuyas dimensiones se derivan de ecuaciones analíticas, fue simulada y analizada utilizando el Método de Elementos Finitos Bidimensional (2D-FEM) y el Método de Elementos Finitos Tridimensional (3D-FEM), con fines de comparación. Además, se llevó a cabo un análisis económico del generador y sus partes individuales. Finalmente, se propone una idea novedosa para reducir el costo total del generador, reemplazando los discos del rotor por anillos. La investigación reveló que las ecuaciones analíticas pueden predecir con una precisión satisfactoria los parámetros del generador. Además, dado que los imanes permanentes son los materiales más costosos en la construcción, su predeterminación utilizando imanes de bajo costo puede reducir el costo de construcción. Finalmente, el concepto propuesto de un rotor en forma de anillo en lugar de un rotor de disco, proporciona una reducción de costos de hasta el 20%.

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