En Enero de 2007, dado un receso en la construcción de viviendas rurales por falta de energía remota, actividad que desarrolla Sebastian Tkacik desde 1999 se incursiono, en la producción de energía aislada, para la alimentación de equipos en el ámbito rural. Contó con el apoyo de Iván Tkacik, en ese tiempo culminando los estudios de ingeniería eléctrica en la facultad de San Juan, con una especialización en energías renovables, puntualmente eólica.
En el año 2008 se realizó el primer prototipo con una máquina con caja de engranajes, alternadores convencionales y palas de 12 mts. de diámetro; tecnología obsoleta la cual se fue perfeccionando. Cuando se comenzó el desarrollo de la turbina eólica se requirió de complejas y variadas tecnologías que debieron ser puestas a punto como: estructura, electricidad, carenados, sistemas de freno, diseño, matemática aerodinámica.
La utilización de energía renovable, es la mejor solución para detener el calentamiento global y tener un mundo más ecológico. Además genera ahorro de dinero para los usuarios. Las fuentes renovables de energía permiten la independencia de las compañías eléctricas.
El objetivo es la fabricación de un molino de 7 mts. de diámetro de palas, con torres de 20 mts. de altura (opcional 30mts.), la capacidad de brindar energía eléctrica a 2-3 viviendas con todos los elementos de confort, escasos gastos de mantenimiento y ecológico.
El generador con imanes permanentes (brushless), sin caja de cambios o engranajes multiplicadores (direct drive), prescindiendo así de cambios de aceite y services periódicos.
La máquina está diseñada para satisfacer un mercado ávido, que si bien en otra época existía, hoy las necesidades energéticas de una familia moderna se han quintuplicado, por lo tanto requiere una mayor captación, en nuestro caso, de los vientos. Si bien nosotros hemos desarrollado una máquina de 10 kW nominales con un viento de 10 mts/s, y teniendo en cuenta que en las zonas más desfavorables del país, con una intensidad de viento de 4,5 m/s este aerogenerador produciría en promedio 2,8 kW, logrando una máquina que puede duplicar holgadamente el medio de consumo urbano, mucho mayor que el rural, con un costo que puede amortizarse en muy poco tiempo (sin tener en cuenta el gran deterioro ambiental por la contaminación).
Los primeros estudios fueron orientados hacia la determinación de las condiciones geográficas y meteorológicas locales. Esta información, complementada con los registros anemométricos publicados diariamente en medios locales, si bien generales, fue útil para lograr una estadística confiable.
Otra consideración inicial para confirmar la valides del proyecto fue, en comparación con sistemas de abastecimiento energético convencionales, realizar una estimación de la cantidad de combustible (grupo electrógeno) que se ahorra por turbina instalada. Con los registros anemométricos de Lobos (situación relativamente desfavorable para la zona y el país), promedio de entre 4 y 5 m/s, y coeficientes K=2,01 y A=6,28 (Weibull) y teniendo en cuenta un área de barrido de las palas de 38.48 m2 y en función de un factor de capacidad Cp=0,35 se puede generar una energía anual de 20,81 MWh, pudiendo así lograr una potencia promedio de 2,37 kWatts, lo que se traduce en el abastecimiento equivalente a el uso de tres viviendas con consumo urbano, esto representaría la utilización de 5.540 litros de combustible (gasoil en grupo electrógeno convencional), $ 4/litro = $ 22.100/año y una contaminación de dióxido de carbono equivalente a la atmósfera.
Después de un análisis detallado estudiando otros diseños efectuados en el extranjero, se llegó a la conclusión de que el más conveniente era: un tripala, de turbina de eje horizontal, con imanes permanentes, sin caja de engranajes y freno de paso variable en las palas y a disco en forma manual y o automática.
En este estudio preliminar se tuvieron en cuenta los siguientes criterios:
Vida útil 10 años
Operación automática del equipo
Prácticamente sin mantenimiento
Desarrollo orientado a la producción en serie
Descripción general de la turbina
La configuración general de la turbina eólica H2Systems es de eje horizontal con hélice de tres palas de 7 mts de diámetro (específicamente en este caso para captar vientos de baja intensidad) . La barquilla contiene el generador eléctrico y todos los sistema de frenos y componentes electrónicos.
La configuración general de la turbina eólica H2Systems es de eje horizontal con hélice de tres palas de 7 mts de diámetro (específicamente en este caso para captar vientos de baja intensidad) . La barquilla contiene el generador eléctrico y todos los sistema de frenos y componentes electrónicos.
La torre es de hierro ángulo de 2´´ x ¼´´ de hierro galvanizado y tensores de hierro de 1 ½´´ x 1/8´´. 20 metros de altura.
El peso de la góndola completa hélice y torre incluida es de 1.200 kg, con amplias posibilidades de reducción, en función de la aplicación de tecnologías superiores.
Conexión al alternador
El alternador está compuesto por un rotor el cual lleva adherido 120 imanes de 40x20x10 cm de última generación (capacidad de imantación N42) que giran a 150 rpm máximo, produciendo una potencia eléctrica nominal de 10 kW, pudiendo, sin grandes modificaciones, re-potenciarse a 20 kW en zonas de vientos de clase mayor, pudiendo mejorar la utilidad de la maquina de una sencilla manera.
El estator está confeccionado con 240 chapas de silicio estampadas y prensadas, envueltas con 100 espiras de alambre de cobre aislado de 1,25 mm2 en paralelo a través de 96 ranuras perforadas en al anillo estator, no produciendo roce, ni fricción de engranajes dando como resultado bajo mantenimiento. Este generador, encontrándose trabajando en serie con un sistema rectificador/inversor y con un almacenamiento por medio de baterías puede abastecer continuamente las cargas necesarias de los consumos previstos, con un nivel de tensión de 220/380 V, y una frecuencia de 50 Hz, aún sin que haya viento en horas o días. Para tal efecto, estos componentes mencionados se encuentran en la base de la torre, pudiendo, en forma fácil, el chequeo, puesta en marcha, y/o mantenimiento.
Otros Componentes
En la góndola también se encuentra un freno de discos que puede ser accionado manual o automáticamente.
En el caso de un bajo consumo del hogar, y alcanzado el máximo nivel de carga de las baterías, el ángulo de los tres palas están preparados para accionarse por sobre empalamiento, a 180 rpm, poniendo la máquina en bandera esto representa varias medidas de protección redundantes. Dicho mecanismo podrá accionarse en forma manual desde la base del molino.
Trabajando de manera separada los costos y tiempos de ensamble se elevan, el equipo terminado requiere de la manufacturación de piezas disímiles Fundición gris de aluminio, Extractores de Cilicio y Bobinado de cobre, Autopartes de plástico reforzado con fibra de vidrio, Transporte y montaje de los equipos.
La intención es aunar en un solo producto terminal la experiencia, capacidad e investigación de los recursos humanos que integran el equipo de trabajo. Las actividades que realizan los integrantes, son complementaria y la finalidad es lograr la fabricación del producto que permita ser competitivos no solo a nivel nacional, sino también desarrollar un potencial exportador de cara a un futuro de largo plazo.
