Principios básicos del diseño de un sistema de energía eólica doméstica.

Principios básicos del diseño de un sistema de energía eólica doméstica.

Diseñar un sistema de energía eólica doméstico pequeño y confiable no consiste simplemente en comprar una turbina eólica e instalarla. Se trata de combinar científicamente varios componentes clave según sus necesidades y entorno específicos para formar un todo que pueda generar, almacenar y utilizar electricidad de forma estable. Sus principios básicos se pueden resumir en "evaluar la demanda, capturar energía, gestionar la conversión y asegurar el suministro".

1. Evaluación energética y adecuación de la demanda (punto de partida del diseño)

El primer paso en el diseño es "hacer los cálculos": cuánta energía eólica se puede obtener y cuánta electricidad se necesita.

Evaluación de la energía eólica: realice una evaluación in situ del lugar de instalación, centrándose en comprender la velocidad media anual del viento, la estabilidad de la dirección del viento y las condiciones de sombra circundante. Esto determina la selección del ventilador (tamaño de potencia) y la altura de instalación. Sin un viento suficiente y estable, todos los diseños posteriores serán imposibles.

Análisis de la demanda de electricidad: cuente las cargas domésticas que desea que su sistema eólico alimente, calcule su uso total de electricidad diario o mensual en kilovatios hora y comprenda la potencia instantánea máxima en kilovatios. Esto determina el tamaño de la batería y el inversor con los que se debe configurar el sistema.

2. Captura de energía y conversión primaria (el papel del ventilador)

El aerogenerador es la fuente de todo el sistema y se encarga de convertir la energía eólica natural en energía eléctrica primaria.

Principio de funcionamiento: el viento hace girar las palas, lo que hace que el generador genere corriente. Sin embargo, lo que se genera en este momento es "electricidad basta", cuyo voltaje y frecuencia cambian drásticamente con la velocidad del viento, y que no se puede utilizar directamente.

La clave para la selección: según los resultados de la evaluación de la energía eólica, elija una turbina eólica con alta eficiencia de generación de energía en su rango de velocidad del viento común local. No es que cuanto mayor sea el poder, mejor. Es más importante poder arrancar y generar electricidad de forma eficaz con vientos de baja velocidad.

3. Gestión y almacenamiento de energía (las funciones principales de los controladores y las baterías)

Este es el "cerebro" y el "almacén" del diseño del sistema, garantizando que la energía eléctrica esté disponible y sea segura.

Controlador inteligente (cerebro del sistema):

Rectificador y estabilización de voltaje: convierte la "electricidad bruta" inestable emitida por el ventilador en electricidad CC con voltaje estable.

Gestión de carga: carga la batería de forma inteligente para evitar la sobrecarga (dañar la batería) y la descarga excesiva (agotar la batería). Esta es la función más crítica para proteger la batería y extender su vida útil.

Protección del sistema: controle el ventilador para desacelerar o frenar cuando la velocidad del viento es demasiado alta para proteger el equipo; al mismo tiempo, proporciona visualización de datos de operación.

Paquete de baterías (almacén de energía):

El controlador almacena la energía procesada por el controlador para resolver el problema de la energía eólica "intermitente" y lograr un suministro de energía continuo cuando no hay viento. Su capacidad determina directamente cuánto tiempo puede soportar el sistema sin viento.

4. Conversión y suministro de energía eléctrica (inversor y carga)

Convertir la energía eléctrica almacenada en una forma que pueda ser utilizada directamente por los electrodomésticos.

Inversor: si su hogar utiliza electrodomésticos de 220 voltios de CA (como televisores, refrigeradores), necesita un inversor. Su función es convertir la energía CC de la batería en energía CA estable de 220 voltios con alta calidad.

Carga: Cada electrodoméstico de tu hogar que necesita energía. El diseño del sistema debe garantizar que la capacidad de generación y almacenamiento pueda cubrir la demanda de carga durante los períodos típicos de uso de energía.

5. Integración del sistema y diseño de seguridad.

Integre los componentes anteriores en un todo confiable.

Coincidencia: el voltaje y la potencia del ventilador, el controlador, la batería y el inversor deben coincidir, al igual que el diámetro de las tuberías de agua.

Diseño de seguridad: Se deben incluir medidas de seguridad como protección contra rayos, protección contra sobrecargas eléctricas y apagado de emergencia para proteger el equipo y la seguridad personal.

Plan de respaldo: Para cargas importantes, el diseño debe considerar el acceso a la red eléctrica como respaldo o interfaces de expansión de reserva.

En resumen, el principio fundamental del diseño de un sistema de energía eólica doméstica es construir una "tubería de energía" fluida: la energía eólica es capturada por la turbina eólica y convertida en energía eléctrica original → "terminada" y gestionada inteligentemente por el controlador → almacenada de forma segura en la batería de almacenamiento → convertida en energía doméstica según demanda a través del inversor → finalmente suministrada a varias cargas.

Un diseño exitoso comienza con una comprensión precisa de los recursos eólicos locales y los hábitos de consumo de electricidad de los hogares, y termina con la combinación precisa y el trabajo colaborativo de varios componentes. No se trata de una pila de componentes, sino de un ecosistema de microenergía hecho a medida.