Diseño optimizado del perfil de pala de un aerogenerador doméstico de 700 W mediante algoritmo genético

Abstract

[ES] Durante las últimas décadas se ha optado por la producción de energía eólica para la transición ecológica. Esta energía se extrae del viento que incide en las palas del generador y es transformada en eléctrica. Tras la transformación, se inyecta en la red para su distribución.

Los aerogeneradores domésticos son productos de baja potencia que pueden instalar particulares en sus viviendas, pero no están siendo explotados en su máxima capacidad por la población en parte debido a su elevado precio.

El presente proyecto trata el problema del perfil de las palas de un aerogenerador doméstico. Se sabe que las palas son el elemento más caro de la máquina por sus características resistentes y su proceso de fabricación, así que nuestro objetivo es minimizar su área sin que esto afecte a su resistencia mecánica.

Para dicho estudio, van a ser empleados los programas de ANSYS para el modelado, modeFrontier para la posterior optimización, y Matlab para enlazar los programas anteriores.

[VL] Al llarg de les últimes dècades s’ha optat per la producció d’energia eòlica per a la transició ecològica. L’energia s’obté del vent que incideix en les pales del generador i es transformada en energía elèctrica. Després de la transformació, s’injecta a la xarxa per a la seua distribució. Els aeogeneradors domèstics són productes de baixa potència que es poden instalar a les vivendes, però no estan sent explotats a la seua máxima capacitat per la població, en part degut al preu elevat. El present projecte tracta el problema del perfil de pales d’un aerogenerador doméstic. És sabut que les pales són l’element més car de la màquina per les seues característiques de resistència i el seu procés de fabricació; així que el nostre objectiu és minimitzar el seu volum sense que això afecte a la resistència mecànica. Per aquet estudi, van a ser utilitzats els programes: ANSYS per al modelat, modeFRONTIER per a la posterior optimització, i Matlab per a enllaçar els programes anteriors. El procés d’optimització es realitza mitjançant l’algoritme genètic pels advantatges que presenta davant altres algoritmes, ja que no es queda atrapat en òptims locals. Després de realitzar el procés amb acer, es presenta una altra opció realitzada amb alumini per a la seua posterior comparació.

[EN] In the last decades, wind energy production has been chosen for the ecological transition. This energy is extracted from the wind that reaches the blades of the generator and it is transformed into electrical energy. After the transformation, it is distributed through the grid. Micro wind turbines are low power products that can be integrated in buildings, but they are not exploited to the maximum by the population due to their high price. This project addresses the problem of the shape of micro wind turbine blades. It is known that the blades are the priciest element of the machine due to its resistant characteristics and its manufacturing process, so our objective is to minimize the volume without affecting the mechanical resistance. The programs that are going to be used are: ANSYS for modelling, modeFRONTIER for the optimization and MATLAB for linking the above-mentioned programs. The optimization process is carried out by means of a genetic algorithm due to the advantages when compared to other algorithms, since it does not get stuck at local optimal points. After performing the process with steel, another design is presented with aluminium for subsequent comparison.