Energia Eolica

ASPECTOS GENERALES

INTRODUCCION

Actualmente la energía eólica ha demostrado su viabilidad técnica y económica, siendo una tecnología madura. Varias razones hacen de la eólica una de las energías renovables con gran Desarrollo en los últimos años. Entre ellas cabe citar

- La necesidad de alternativas a los combustibles, para reducir el uso de recursos no renovables por la gran demanda energética debido al aumento de la población y del consumo por la energía por cápita.

- La diversificación de suministros energéticos y el aumento del grado de

Autoabastecimiento energético para mayor independencia energética .

- La reducción del impacto ambiental por disminución de la emisión de gases (efecto invernadero, acificasion de la atmosfera ,destrucción de la capa de ozono , etc.) y la reducción de residuos sólidos y líquidos.

LAS PRINCIPALES VENTAJAS DE LA ENERGIA EOLICA SON :

- No emite gases contaminantes, ni efluentes líquidos, ni residuos sólidos. Tampoco utiliza agua.

- Reduce emisiones de CO2 .

- No requiere minería de extracción subterránea o a cielo abierto .

- Su uso y los posibles incidentes durante su explotación no implican riesgos ambientales de gran impacto (derrames ,explosiones ,incendios,etc.)

- Ahorra combustible, diversifica el suministro y reduce la dependencia energética.

- Tiene un periodo de recuperación energética pequeño . se requiere de unos pocos meses de funcionamiento para recuperar la energía empleada en la construcción y montaje de un gran aerogenerador eólico.

LAS PRINCIPALES PROBLEMAS ASOCIADOS A LA ENERGIA EOLICA SON :

- El viento aleatorio y variable , tanto en velocidad como dirección , por lo que todos los lugares son adecuados para la explotación técnica y económica viable de energía eólica.

- La producción eólica forma parte de un mix de generación , junto con otras fuentes de energías (hidráulica , térmica, nuclear.) dada su variabilidad deben realizarse previsiones de producción a muy corto plazo (24 a 48 horas) para una adecuada gestión de la cadena de generación , transporte y distribución de electricidad. su aleatoriedad y variabilidad requiere una mayor presencia de potencia rodante y una gestión específica para su integración en red .

SU IMPACTO AMBIENTAL ES MUY REDUCIDO Y SOLO A ESCALA MUY LOCAL:

- Aumento de nivel de ruido en sus a proximidades .

- Impacto visual o paisajístico.

- Impacto sobre la fauna, en particular sobre las aves.

- Ocupación del suelo: los aerogeneradores deben mantener una distancia entre sí que minimice los efectos de interferencia y de estela. Se recomienda una distancia entre torres de 3 a 5 veces el diámetro del rotor en la dirección perpendicular al viento dominante y de 5 a 10 veces en la dirección del viento dominante. Para parques con aerogeneradores entre 1y3 MW, la ocupación de terreno es de 3 a 6 ha/MW , aunque menos de un 5% queda afectado por la servidumbre de uso , pudiendo utilizarse el resto para fines agrícolas o agropecuarios.

- Interferencias con transmisiones electromagnéticas: el rotor puede producir interferencias con campos electromagnéticos (televisión, radio,etc.)

TIPOS DE AEROGENERADORES EOLICOS:

Su clasificación puede obedecerse a distintos criterios:

a) Según la disposición del eje de giro:

- Eje horizontal: la casi totalidad de las turbinas eólicas son de este tipo.

- Eje vertical: las aplicaciones prácticas son muy escasas

b) Según el numero de palas:

- Monopalas y bipalas: existe un número pequeño de esos tipos.

- Tripala : la mayoría de las turbinas dedicadas a la producción eléctrica.

- Multipala : con un número variable de 16 a 24 , utilizadas para bombeo de agua.

c) Según de la velocidad del rotor de la turbina eólica:

- Velocidad constante.

- Velocidad variable.

- Velocidad semivariable

- Dos velocidades.

d) Según su control y regulación:

- Control por perdida aerodinámica o de palas de paso fijo.

- Control por perdida activa aerodinámica.

- Control por variación del Angulo del paso de pala.

e) Según el generador eléctrico:

- Generador asincrónico con rotor en jaula de ardilla.

ESTADO DE IMPLANTACION DE LA ENERGIA EOLICA.

En la actualidad , la mayoría de los aerogeneradores instalados en parques eólicos son maquinas generales se resumen en la sgte tabla:

Potencia nominal

(kW) Diámetro

(m) Altura de torre

(m) Velocidad de giro

(rpm)

800-2000 50-90 50-80 10-20

Características generales de los grandes aerogeneradores.

la capacidad nominal mundial acumulada en 2008 alcanzo 120,8 GW, de la cual, los diez países indicados poseían el 86% del total.

N° PAIS POTENCIA

(MW) N° PAIS POTENCIA

(MW)

1 E.E.U.U 25170 6 Italia 3736

2 Alemania 23903 7 Francia 3404

3 España 16754 8 Reino Unido 3241

4 China 12210 9 Dinamarca 3180

5 India 9645 10 Portugal 2862

LA EVOLUCION DE LA ENERGIA EOLICA EN LE PASADO Y SITUACION ACTUAL.

a) Evolución en el pasado próximo.

La energía eólica se ha utilizado desde tiempos pasados como energía mecánica para molinos y bombeo de agua.

FOTOGRAFIA. Molino holandés, generador multipala para bombeo de agua.

En el desarrollo de la energía eólica se distinguen las siguientes etapas:

- Etapa de inicio .corresponde alas de 1970 y 1980. Durante la segunda se consolida el modelo tripala, básicamente de velocidad constante, regulación por perdida aerodinámica, con generador eléctrico asincrónico con rotor en jaula de ardilla y con una capacidad nominal unitaria no mayor de unos 300kW . Este periodo histórico está dominado por el "modelo danés".

- Etapa de crecimiento. En la década de 1990, se introduce la regulación aerodinámica por paso variable , la turbina la velocidad variable y el generador asincrónico con rotor doblemente alimentado, favorecido por el desarrollo de la electrónica de potencia. La potencia nominal crece desde unos 300kW a inicios de la década hasta unos 1500kW de la misma.

- Etapa de consolidación y gran desarrollo. A partir del año 2000. Se consolida la turbina regulada por paso variable frente al paso fijo por perdida aerodinámica. también aumenta notablemente el uso de turbinas con rotor a velocidad variable frente a los de velocidad constante o semi variable. Se resuelven problemas de integración en la red eléctrica , como estabilidad, respuesta frente a huecos de tensión y control de tensión y frecuencia. Se desarrollan sistemas de predicción de producción de energía eléctrica a corto plazo (24y48 h).

Se espera en un futuro próximo la comercialización de turbinas eólicas de 4 a 6 MW como el límite máximo técnicamente viable para un aerogenerador.

FOTOGRAFÍA. Aerogenerador.

b) Parámetros de funcionamiento.

La mayoría de las turbinas arrancan a partir de velocidades del viento alrededor de 3 a 4m/s y alcanzan su potencia nominal entre 12y 15 m/s .la potencia eólica es proporcional al cuadrado del diámetro del rotor eólico y al cubo de la velocidad del viento, de ahí el interés de rotores de mayor diámetro y de elevar los aerogeneradores ya que la velocidad del viento crece con la altura respecto al suelo .

La potencia especifica (potencia nominal por unidad de área barrida por el rotor eólico se sitúa alrededor de 0,4 a 0,5 kW/m2 . la producción especifica anual de energía eléctrica está comprendida en el intervalo de 800 a 1500kWh/m2 .

El factor de carga definido como la relación entre la energía eléctrica producida durante un año y la que producirá un aerogenerador si hubiese estado trabajando a potencia nominal durante ese mismo periodo de tiempo , se sitúa en la mayoría de los casos en el intervalo de 20 a 30 % (entre 1750 y 2650 horas anuales equivalentes a plena carga) .

La disponibilidad , definida como el porcentaje de tiempo que el generador está disponible durante un año para producir energía excluyendo las paradas programadas por revisión y mantenimiento preventivo, alcanza valores próximos al 98% .

La vida útil de los aerogeneradores se estima en unos 20 años lo que equivale a unas 100000 horas de funcionamiento exceptuando el mantenimiento preventivo, las tareas de revisión y las paradas programadas.

PARTE 2:

EL VIENTO:

¿QUÉ ES EL AIRE?

Un litro de aire pesa 1,225 gramos. A nivel del mar, y excluidos el contenido en agua (y otros productos en suspensión como materia orgánica o partículas contaminantes), su composición es la siguiente:

78,08% Nitrógeno (N2)

20,95% Oxígeno (O2)

0.93% Argón (Ar)

0.03% Dióxido de carbono (CO2)

0,01%Neón, Helio, metano, kriptón,

Hidrógeno, dióxido de nitrógeno,

Xenón, ozono….

¿COMO

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