e. eolica provisional

C O P E N H A G U E , D I N A M A R C A

Energa Elica

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Energa Elica

1. Introduccin

2. El viento

3. Panorama actual

4. Aerogeneradores

4.1. Clasificacin

4.2. Elementos

5. Elica Marina

6. Produccin de energa elctrica

7. Conexin a la red elctrica

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Energa Elica: Introduccin

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Resumen histrico:

Hace ms de 5000 aos a.d.C ya se utilizaba en la navegacin a vela.

Siglo XII: Aparecen molinos tradicionales en Europa

Segunda mitad S XIX: Gran desarrollo del bombeo elico

Principios S XX: Generacin electricidad

Aos 1940: Aerogeneradores comerciales para cargar bateras

Aos 1980: Tecnologa generacin electricidad elica suficiente madura (desarrollo industrial)

Aos 1990: Reduccin costes electricidad elica y polticas favorables disparan la potencia instalada

Aos 2000: La elica una de las renovables de mayor desarrollo e implementacin

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El uso de la energa renovable elica es uno de los mtodos de aprovechamiento de energa renovables ms antiguos, como ejemplo tenemos el bombeo de agua y la molienda de grano.

Molinos en la Mancha, Famosos desde 1605, Don Quijote

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Hoy en da estamos ya en la era de su aprovechamiento comercial como productor de energa elctrica.

En la actualidad se fabrican aerogeneradores comerciales en diversos pases industrializados (principalmente en Europa y en Estado Unidos), con potencias que van desde varios kilovatios hasta varios cientos, llegndose incluso a alcanzar varios megavatios en los ltimos aos.

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EVOLUCIN DE LOS AEROGENERADORES

Evolucin de la potencia de las mquinas: desde 1981 a 2001 se ha pasado de mquinas

De 25 kW a mquinas de 2,5 MW (se ha multiplicado por 100)

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Energa Elica

1. Introduccin

2. El viento

3. Panorama actual

4. Aerogeneradores

4.1. Clasificacin

4.2. Elementos

5. Elica Marina



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Energa Elica: Viento

El viento: Se produce debido a la variacin de presin atmosfrica que de forma continua se produce en el planeta. Por ello, el aire no puede estar nunca en reposo y se desplaza sin cesar, originndose de esta manera una corriente o flujo denominado viento.

El viento se define en funcin de su velocidad y de su direccin.

Sopla de las zonas de alta presin a las de baja presin, como resultado de la expansin y conveccin del aire al absorber la Tierra la radiacin solar, modificndose su direccin en funcin de la rotacin del planeta, de la radiacin solar y del efecto centrifugo de la Tierra.

La direccin se determina en funcin del lado por donde sopla el viento. Uno de los aparatos ms utilizados tradicionalmente para conocer la direccin del viento es la veleta.

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El registro de la velocidad y direccin del viento permite conocer, para cada posicin geogrfica, sus caractersticas como viento local.

Rosa de los vientos. Diagrama polar que representa el tanto por ciento de viento con la direccin indicada y, en mdulo, su escala de velocidad media. Las observaciones generalmente efectuadas permiten deducir que la direccin del viento vara continuamente entorno a una direccin media.

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La mayor velocidad del viento detectada ha sido de 416 km/h en 1934 en Monte Washington (New Hampshire, USA), con una velocidad media calculada de 338 km/h.

Las mayores velocidades mximas regulares se alcanzan en los ciclones tropicales, alrededor de los 45 de latitud Sur.

Se estima que la energa contenida en el viento es aproximadamente el 2% del total de la energa solar que alcanza la tierra.

Solamente podra ser utilizada una parte muy pequea de esa cifra, por su aleatoriedad, dispersin y su aprovechamiento limitado por razones tcnicas (alturas y rango de velocidades).

La energa elica es una de las fuentes de energa renovables con mayor potencial

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ELEMENTOS DE MEDIDA Segn las normas internacionales, las mediciones se realizan a una altura de 10 metros sobre el suelo y con una frecuencia de 5 minutos, anotando el valor de la velocidad y direccin del viento.

En trminos de aprovechamiento de energa elica, estos valores no pueden ser de mucha utilidad: la altura es baja y la frecuencia de medida no es la ms adecuada para conocer la variacin dinmica de los vientos en la zona. Xavier Serrano G.

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Para obtener las velocidades del viento a otras alturas se suele aplicar la siguiente relacin: El parmetro b depende del terreno, variando de 0,10 a 0,40 segn la rugosidad del mismo:

Nivel de rugosidad del terreno b No rugoso (arena, nieve, mar) 0,10-0,13 Poco rugoso (hierba,campo de cereales) 0,13-0,20 Rugoso (bosque, casas pequeas) 0,20-0.27 Muy rugoso (edificios grandes) 0,27-0,40

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FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DEL VIENTO

Rugosidad Cizallamiento del viento (diferencia vel viento). Turbulencia Obstculos al viento y abrigo del viento. Efecto de la estela El efecto del parque El efecto tnel (efectos aceleradores) Efecto de la colina La altura

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Potencia elica disponible

Una masa de aire en movimiento a una velocidad v tiene una energa cintica

La potencia elica disponible en una seccin de rea A perpendicular a la corriente de aire con

velocidad v ser el flujo de energa cintica:

La potencia disponible en las masas de aire en movimiento es directamente proporcional a la

densidad, al rea perpendicular enfrentada al rotor y al cubo de la velocidad.

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Potencia elica aprovechable La energa del viento que es posible captar con una mquina elica, es directamente proporcional a: La densidad del aire La superficie de captacin Al cubo de la velocidad del viento.

Cp es un coeficiente de rendimiento de potencia, mximo 59% La ecuacin no tiene en cuenta las prdidas asociadas a la variacin instantnea de la velocidad del viento, as como sus cambios de direccin. Betz publica en 1927 su famoso enunciado que demostrara que no es posible extraer mas del 59% Xavier Serrano G.

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= R / v

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3. Panorama actual

4. Aerogeneradores

4.1. Clasificacin

4.2. Elementos

5. Elica Marina



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Energa Elica: Panormica Actual

En los ltimos aos, la utilizacin de la energa elica ha sido la que mayor crecimiento ha experimentado de entre todos los tipos de energas renovables.

A finales del siglo XX, alrededor de 14000 MW.

Comunidad Europea: Dinamarca, Alemania y Espaa

EE.UU., China, la India y ciertos pases de Sudamrica (Brasil, Chile, Honduras)

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Ecuador:

San Cristbal (Galpagos): 2,4 MW

Villonaco (Loja): 16.5 MW

Baltra (Galpagos): 2.25 MW proyectado 12MW

Meta del MEER: Satisfacer toda la demanda elctrica con energas renovables en Galpagos.

Las expectativas de potencia instalada en generacin elica para el 2015 que perfila el MEER, se encuentran entre los 40 y 50 MW.

Objetivo para 5 aos: 200 MW

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OPORTUNIDADES ELICAS ENEL CONTINENTE

Salinas: 15 MW

Huascachaca: 30 MW

Villonaco: 15 MW

Chinchas: 10 MW

Membrillo: 45 MW

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Perspectivas para el 2015 Ecuador

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3. Panorama actual

4. Aerogeneradores

4.1. Clasificacin

4.2. Elementos

5. Elica Marina



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Energa Elica: Aerogeneradores, Clasificacin

Clasificacin: Segn Posicin del Eje De eje vertical: Menor rendimiento, grandes esfuerzos de fatiga, armnicos, captacin del viento en cualquiera de las direcciones, fcil mantenimiento

De eje horizontal:

Los ms utilizados

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Energa Elica: Aerogeneradores , Clasificacin

Aerogeneradores Eje Vertical vs Eje Horizontal

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Energa Elica: Aerogeneradores , Clasificacin

Clasificacin: Segn posicin relativa respecto al viento A barlovento: (+) Evitan en cierto grado la influencia de la sombra aerodinmica de la torre. (-) Requiere un sistema de orientacin del rotor que lo mantenga enfrentando al viento.

A sotavento: (+) No requiere dispositivo de orientacin con el diseo adecuado.

(-) Fluctuacin de potencia del viento, sombra de la torre, fatiga

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5. Elica Marina



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Energa Elica: Aerogeneradores , Elementos

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GNDOLA: Contiene los componentes clave del aerogenerador, incluyendo el multiplicador y el generador elctrico.

BUJE: El buje est acoplado al eje de baja velocidad del aerogenerador.

LAS PALAS: Las palas del rotor recogen el movimiento del viento y transmiten su potencia hacia el buje. Su diseo sigue unas complejas tcnicas aerodinmicas.

Caractersticas: Modelo 0,850 MW L=25,3m P=1900kg

Modelo 2 MW L=44 m P=7000 kg

Modelo 4,5 MW L=62,5 m

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EJE BAJA VELOCIDAD: El eje de baja velocidad del aerogenerador conecta el buje del rotor al multiplicador. En un aerogenerador moderno el rotor gira muy lentamente, de unas 10 a 30 revoluciones por minuto (r.p.m.).

EJE DE ALTA VELOCIDAD: El eje de alta velocidad gira aproximadamente a 1.500 1800 r.p.m., lo que permite el funcionamiento del generador elctrico.

EL GENERADOR ELCTRICO: Suele ser un generador asncrono o de induccin, aunque tambin pueden encontrarse generadores sncronos.

CONTROLADOR ELECTRNICO: Vigila operacin. Controla el mecanismo de orientacin. En caso de alguna disfuncin: activa seal de alarma y paro.

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ANEMMETRO: Enva seal al control para arrancar (V>3m/s) y parar (V>30 m/s).

TORRE: Tubulares o en celosa. Altura 40-100 m. Peso 40T (44m tubular) a 286T (100m tubular).

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Esquema de rendimientos

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Energa Elica: Aerogeneradores

Sistema elctrico:

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Energa Elica: Parques Elicos

Parques Elicos:

Los parques elicos normalmente se instalan en tierra pero tambin existen instalaciones en aguas poco profundas.

Un parque elico es una unidad de generacin, compuesto por un nmero de aerogeneradores que completan la potencia total de la instalacin (marcada por motivos administrativos, de conexin a red, de autorizacin, ambiental, etc), conectados elctricamente mediante una red de media tensin (11kV 30 kV).

En Espaa por lmite legal la potencia mxima es de 50 MW. La conexin a la red elctrica se realiza mediante subestaciones de transformacin, dimensionadas de acuerdo a la potencia del parque.

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CARACTERSTICAS GENERALES DE LOS PARQUES ELICOS

La energa elica como forma de generacin participa de forma progresiva en los servicios del sistema y constituye una unidad de generacin que cada vez es ms similar a una unidad convencional en su relacin con el sistema (despacho, regulacin de algunos factores, facturacin, explotacin, etc). Mecanismos de prediccin de la produccin que se entregar en las horas y das siguientes.

Ello ha supuesto una integracin progresiva de soluciones tcnicas pensadas para centrales de generacin convencionales, como sistemas de compensacin y equipos para la regulacin de reactiva.

Incorpora adems servicios de programacin de la produccin y prediccin que han impulsado la profesionalizacin del sector.

El carcter modular de los parques, por lo general, ubicacin remota, hacen que se desarrollen estrategias especficas para la operacin y mantenimiento de las instalaciones.

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2. El viento

3. Panorama actual

4. Aerogeneradores

4.1. Clasificacin

4.2. Elementos

5. Elica Marina



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Bibliografa

http://www.motiva.fi/myllarin_tuulivoima/windpower%20web/es/tour/wres/park.htm

Mur Amada, J. Curso de energa elica Departamento de Ingeniera Elctrica de la Universidad de Zaragoza

Pazmio M., Hidalgo R., Jcome P.Medicin del Potencial Elico para Construccin del Futuro Parque Elico en el Campus Prosperina. Revista Tecnolgica ESPOL, Vol. 20, N. 1, 123-130, (Octubre, 2007), ISSN : 0257-1749

Rodrguez Amenedo, J. L. Burgos Daz, J. C. Arnalte Gmez, S. Sistemas elicos de produccin de energa elctrica. EDITORIAL RUEDA S. L. Madrid 2003.

Principios de conversin de la energa elica. CIEMAT

Ministerio de Electricidad y Energa Renovable (MEER): http://www.mer.gov.ec/

Consejo Nacional de Electricidad (CONELEC): http://www.conelec.gov.ec/

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