Estructura de un Aerogenerador de Eje Horizontal

Un aerogenerador de eje horizontal (conocido como tipo HAWT en inglés) es una planta de producción de energía eléctrica compuesto por un conjunto de subsistemas, situados en: las Palas y el Hub, la Góndola, la Torre y la Cimentación.

•Las Palas, están fijadas al Hub. Pueden tener la capacidad de girar a lo largo de su eje longitudinal (palas de paso variable)

•El Hub, que actúa de conexión mecánica entre las Palas y el Eje del Rotor. A él se se conectan las Palas, bien mediante una conexión fija (aerogeneradores de pala fija), o con una plataforma que les permite girar sobre sobre su eje longitudinal (aerogeneradores de pala variable.)

La Góndola (Nacelle en inglés) está situada sobre la Torre, sobre una plataforma que permite girar en el plano horizontal. Sobre esta plataforma se encuentran colocados:

•El Cojinete del Rotor, que soporta el peso de las Palas y el Hub, y del que sale el Eje del Rotor.

•El Eje del Rotor, que conecta mecánicamente el Hub con la Multiplicadora.

•La Multiplicadora: una multiplicadora de paso fijo, con dos ejes:

o de entrada o de baja velocidad, conectado con el Eje del Rotor;

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•El Freno de Disco, generalmente localizado en el eje de alta de la multiplicadora (lado Generador), aunque también existen en el eje de baja velocidad (sobre el Tren de Potencia). Se usa para:

oMantener fija la posición del Tren de Potencia (inmóvil) cuando el aerogenerador está siendo reparado.

oExcepcionalmente, como mecanismo de freno del Tren de Potencia.

•La junta flexible que une el eje de alta velocidad de la multiplicadora con el eje de Generador. Este elemento solventa los problemas asociados con el desalineamiento de estos dos ejes, y a las diferentes solicitaciones mecánicas (cambios bruscos de viento, cambios bruscos de la carga eléctrica, etc.) que se pueden producir. Suele actuar también como limitador del par mecánico que recibe el Generador.

•El Generador eléctrico. Puede ser de varios tipos, y puede que tenga asociado dispositivos electrónicos de Potencia.

Además, existen elementos auxiliares, tales como:

•El mecanismo de orientación (yaw en inglés), encargado de cambiar la orientación de la Góndola.

•El mecanismo de fijación de la orientación. Este mecanismo es un freno que impide que la Góndola gire horizontalmente, lo que ocurre cuando está desorientada respecto del viento.

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•El sistema hidráulico de comando del Freno.

•El sistema de lubricación de la multiplicadora, que habitualmente incluye también un mecanismo de filtrado y depuración del aceite.

•Ventiladores del Generador y del sistema de lubricación de la multiplicadora.

•Varios sensores:

oDe temperatura: del Generador, del aceite de la multiplicadora, del cojinete del rotor, etc.

oDe medida de revoluciones en los dos ejes de la multiplicadora.

oDe presión: en el circuito hidráulico de frenos.

Los cables de potencia, los que conectan el Generador con la conexión a la Red, situada en la parte inferior de la Torre, caen libremente durante una cierta distancia, para pasar a estar sujetados a la pared de la Torre.

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•El transformador elevador de tensión (de 690 V a media tensión, típicamente 15 KV). Esta opción tiene la ventaja de disminuir las pérdidas en los cables de potencia, al disminuir la corriente por ellos.

Desde el punto de vista de la estructura funcional de un Aerogenerador podemos distinguir los siguientes aspectos:

•Todos los subsistemas mecánicos, hidráulicos, eléctricos que están situados en la Góndola o en la Torre.

•El sistema eléctrico de Potencia, incluyen el Generador y los convertidores electrónicos de Potencia, con su conexión a la Red.

•La Unidad de Control (o Controlador), que es un subsistema electrónico que se ocupa de que todos los subsistemas anteriores funcionen coordinadamente, de acuerdo con unos criterios de seguridad y eficacia en la conversión de energía.
Para ello, recibe información de un conjunto de sensores asociados a los subsistemas mencionados, y emite señales que controlan determinados componentes dentro de esos otros subsistemas.
El Controlador es el responsable de que el Aerogenerador funcione como una planta de producción autónoma: esta es una característica diferencial respecto a otras plantas de producción eléctrica, que suele estar atendidas por un equipo de especialistas local. Es el propio Aerogenerador el que, una vez recibida la orden de "puesta en producción" (cutin en inglés), comprueba si las condiciones actuales de viento, Red eléctrica, temperaturas, niveles en los subsistemas, vibraciones, etc., son adecuadas, y si lo son, inicia las secuencias de operaciones necesarias para conectarse a la Red eléctrica y entregar la energía producida de acuerdo con la consigna recibida del cliente. Todo ello si necesitar ninguna información proveniente de ningún dispositivo externo.
Similarmente, cuando recibe la orden de "salir de producción" o "parada" (cutout en inglés), desencadena una secuencia que acaba desconectando el Aerogenerador de la Red de forma ordenada.
El Controlador puede recibir "ordenes" mediante dos canales:

oA través de un sistema de comunicaciones, generalmente conectado a un SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition : sistema de Control y Adquisición de Datos), y situado en el propio Parque o en un lugar remoto.

oUna conexión local, a través del cual se conecta lo que se conoce como "Terminal de Control" ("Control Terminal" en inglés), un dispositivo portátil usado por el personal de Operación y Mantenimiento para conocer el estado del Aerogenerador y para el envío de comandos de control.

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