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NREL’s Windturbine design cost model (V) & Drive train alternative study report (I): Configuraciones de tren de potencia

12 julio, 2010

A continuación se describen las configuraciones de trenes de potencia que son consideradas por el modelo de costes. Puede verse un resumen de ellas en la siguiente imagen. Todas las configuraciones se han estudiado para potencias nominales de 1,5 y 3 MW.

Configuraciones de trenes de potencia

Configuraciones de trenes de potencia del estudio

Fuente: NREL

Tanto el estudio de costes del NREL como su estudio sobre trenes de potencia de aerogeneradores consideran 4 configuraciones de trenes de potencia distintos para el aerogenerador.

1. CONFIGURACIÓN BÁSICA (MULTIPLICADORA DE 3 ETAPAS CON GENERADOR DE INDUCCIÓN DE ALTA VELOCIDAD) El estudio denomina configuración básica a la formada por una multiplicadora de 3 etapas, planetario-helicoidal más un generador de inducción a 1200 rpm de seis polos con rotor bobinado. El motivo de denominar “básica” a esta configuración es que es la más extendida comercialmente.

Configuración básica

Fuente: NREL

2. CONFIGURACIÓN DE DRIVE DIRECTO O SIN MULTIPLICADORA. Eliminar la multiplicadora trae ventajas ya que elimina los amplios gastos de mantenimiento y las cargas de fatiga de torsión asociadas. El generador utilizado es síncrono de imanes permanentes.  Esta configuración es más simple ya que es de menor tamaño, peso y coste comparado con el diseño básico.  Esta configuración está siendo empleada actualmente por Enercon o Lagerway.

Configuración sin multiplicadora

Fuente: NREL

3. CONFIGURACIÓN CON MULTIPLICADORA DE UNA ETAPA.  Esta configuración consiste en una multiplicadora de una etapa más un generador de imanes permanentes de velocidad moderada (100 rpm). Presenta como ventaja un  menor tamaño de generador.

Configuración de una etapa

Fuente: NREL

4. CONFIGURACIÓN MULTIPATH. De entre las posibles configuraciones multipath, el estudio escoge la configuración con multiplicadora de una etapa y 6 generadores de imanes permanentes a velocidad media (100 rpm).

Configuración con múltiples generadores

Fuente: NREL

Los costes de estas configuraciones varían en función de la potencia nominal de la máquina y de su diámetro del rotor según el estudio. En la siguiente gráfica puede verse las estimaciones de los costes de multiplicadora, generador y chasis para un aerogenerador como el V112-3MW de 112 m de diámetro.

Costes de tren de potencia para V112-3MW

Costes de tren de potencia para V112-3MW

Fuente: Elaboración propia a partir de los datos publicados en el estudio WindPACT de costes del NREL

En este caso se observa que la configuración que se estima más barata es la de una etapa con generador de imanes permanentes. La diferencia entre la configuración más barata y la más cara es del 60%.

Fuentes: www.nrel.gov, www.vestas.com

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