Fase 4 construcción de aerogenerador

Evaluación Final

Energía Eólica

María Camila Conde Gutiérrez

Luis Ernesto Ortiz

Gustavo Esteban Ramírez

Tutor

Ing. Cesar Augusto Guarin

Universidad Nacional Abierta y a Distancia

Escuela de Ciencias Básicas, Tecnología e Ingeniería

Noviembre  2016

Resumen Ejecutivo:

El proyecto de energía eólica, es una alternativa para solucionar la necesidad de tener energía eléctrica en lugares apartados, en donde no ha llegado la red nacional de energía eléctrica convencional. Un proyecto eólico tiene el valor agregado de ser una producción de energía limpia que no genera residuos peligrosos que afecten el medio ambiente.

Se eligió al departamento de la guajira, como el sitio ideal para el montaje del proyecto eólico, por las condiciones bioclimáticas de la zona. La parte norte de la Guajira es la zona donde se produce los vientos con mayor velocidad en Colombia   y durante el mayor  número de horas al año, aquí se tiene una posibilidad de contar con vientos de cinco  o más metros por segundo. Inicialmente, se requiere de una inversión relativamente alta por el costo de las nuevas tecnologías que nos garantizan una mayor eficiencia en la producción de energía. Con el número de aerogeneradores que necesitamos instalar, sabemos cuál es la inversión a realizar; además se requiere contar con él valor de los gastos de operación y mantenimiento del proyecto. Con esta información se hizo el análisis de viabilidad para calcular la tasa de rentabilidad interna, el tiempo de retorno de la inversión y el valor actual neto. Con estos datos es posible llevar a cabo la instalación eólica.

Sobre los aerogeneradores a instalar, se recomienda el de sistema de capación o rotor, compuesto de tres aspas que giran alrededor de un eje por efecto del viento para transformar la energía cinética del viento en energía mecánica. El rotor mide 46 metros de diámetro, este rotor puede girar a dos revoluciones diferentes, a alta velocidad 25.6 revoluciones por minuto con vientos de 7.8 metros por segundo y a velocidad lenta a 17 revoluciones por minuto con viento a de 3 a 7 metros por segundo .la potencia nominal del aerogenerador se consigue cuando se tiene una velocidad del viento de 13 a 14 metros por segundo para que genere unos 660 kilovatios. Para entender un poco mejor, si una vivienda tiene instalada una potencia de 4 kilovoltios, significa que el aerogenerador a plena potencia de 660 kilovoltios puede alimentar a unas 150 viviendas. La orientación de la máquina de este aerogenerador se hace automáticamente por mecanismos internos que siguen la dirección del viento.

Introducción:

La estructura de este documento esta principalmente basada en la investigación de los procesos, conceptos, funcionamientos y demás temas relacionados con la energía eólica. Para controlar o detener el calentamiento global, una de las estrategias es empezar a sustituir progresivamente los combustibles fósiles por energías renovables e inagotables como el sol, el viento, la geotermia entre otras, esta últimas son energías limpias que no contaminan el medio ambiente ni generan residuos peligrosos y pasa a ser la alternativa más saludable para que los seres humanos se desarrollen en un ambiente sano, produciendo y consumiendo alimentos orgánicos sin pesticidas y respirar aire sin contaminantes atmosféricos, desplazándonos en vehículos que no produzcan gases tóxicos, desarrollando las actividades diarias en espacios más limpios con menor riesgo a contraer enfermedades. Vivimos en un mundo de globalización económica y uno de los grandes pilares de esta, es el desarrollo industrial, cuyo principal ingrediente ha sido las energías convencionales, como resultado de la quema  de combustibles fósiles; los cuales producen una serie de contaminantes que provocan el efecto invernadero, desencadenando el calentamiento global con lo cual está poniendo en alto riesgo la salud y la vida de toda especie viviente. El rompimiento del equilibrio natural de los ecosistemas, alteración de los ciclos de lluvia con la aparición de fenómenos como el fenómeno de la niña con cortos periodos de lluvia de alta intensidad y fenómenos del niño con largos periodos secos, altas temperaturas, y presencia de heladas en cualquier época del año.

Objetivos:

• Conocer a lo largo de cada una de las fases la importancia de la presencia de estrategias ambientales en las que se use energía eólica

• Idenficar el lugar indicado para la implementación y desarrollo efectivo, para un proyecto de tipo energético, para el cual se espera cuente con las características geográficas y climáticas adecuadas

• Desarrollar conocimientos centrados en temas de la energía eólica, profundizando en el funcionamiento de parques eólicos, capacidad, costo y beneficio y análisis socio económico

• Determinar cuáles son las ventajas y desventajas de la energía eólica

Alcance:

Este proyecto está enfocado en la implementación de un sistema de energía eólica, con el fin de obtener electricidad, mediante el aprovechamiento de la energía cinética del viento, demostrando la viabilidad de un proyecto de desarrollo sostenible y sustentable. Dicho proyecto estará al alcance de toda la población ubicada en el área de influencia, principalmente a las familias que no cuentan con el servicio de electricidad.

Ubicación:

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El Departamento de La Guajira está situado en el extremo norte del país y de la llanura del Caribe, en la parte más septentrional de la América del sur; localizado entre los 10º23’ y 12º28’ de latitud norte y los 71º06’ y 73º39’ de longitud oeste. Cuenta con una superficie de 20.848 km2 lo que representa el 1.8 % del territorio nacional. Limita por el Norte con el mar Caribe, por el Este con el mar Caribe y la República de Venezuela, por el Sur con el departamento del Cesar, y por el Oeste con el departamento del Magdalena y el mar Caribe.

Antecedentes:

En la última década, la preferencia por el uso de energías renovables ha ido en  aumento, superando aun las expectativas planteadas años atrás en distintos  escenarios energéticos. El principio de operación de la energía eólica consiste  en turbinas que convierten la energía cinética del viento en energía mecánica.

Conociendo esto, señalamos algunos aspectos de la energía eólica en América Latina:

La expansión del parque generador eólico latinoamericano ha respondido a la competitividad económica de esta tecnología: en la última media década, los costos de inversión de la energía eólica han disminuido, como producto de la competencia entre un mayor número de productores y de las economías de escala generadas por la creciente demanda mundial. Los costos se han reducido desde $US 1.900 por KW en 2009 a $US 850 por KW en 2013. Estos avances han contribuido a reducir los costos de generación. En la actualidad, la energía eólica terrestre es considerada costo-competitiva con relación a nuevas plantas a carbón o gas en varios mercados regionales

 Los avances tecnológicos han permitido incrementar  los factores de carga obtenidos: la energía eólica se desarrolla a través de la tecnología de Aerogeneradores Tipo. El rápido avance tecnológico de los aerogeneradores y las turbinas eólicas en cuanto a tamaño, potencia unitaria y complejidad se ha hecho notar. Como resultado, Brasil está a la cabeza de capacidad instalada con 606 MW de potencia eólica.

La rápida incursión de la energía eólica en América Latina ha respondido a la introducción de políticas de fomento a las energías renovables: entre ellas figuran prominentemente la adopción de metas de participación en sus matrices de generación eléctrica, la aplicación de normas de cartera, la introducción de tarifas de alimentación y la realización de licitaciones públicas por fuente de energía y/o por potencia.

Capacidad:

El factor de capacidad (FC), también denominado como factor de carga de un aerogenerador o parque eólico. Este se emplea para calificar la calidad energética de un aerogenerador o de un parque eólico instalado en algún sitio.

El factor de capacidad se define como la relación entre energía generada (E) por un aerogenerador, o parque eólico durante un periodo dado y la que se hubiera producido si durante ese periodo hubiese estado funcionando continuamente a potencia nominal (Pn).

Quiere decir, si hubiese corriente de aire continua durante un periodo, (por ejemplo, un año) el aerogenerador produciría energía durante los 365 días; pero este factor es variable ya que las corrientes de viento no son constantes y habrán momentos que la velocidad del viento es cero).

En general, el factor de capacidad se calcula para un periodo de un año (8760 horas) u otro periodo diferente.

El factor de capacidad se expresa por la siguiente relación:

FC= E / Pn x 8760 horas

Al multiplicar por 100 nos da en porcentaje el factor de capacidad.

Para medir la viabilidad de un proyecto eólico, el factor de capacidad debe ser mayor al 20%

Contextualizar una turbina de 1MW de potencia nominal (entendiéndose, potencia nominal, aquella para la que fue diseñada la turbina). Si el aerogenerador trabaja con un factor de capacidad del 0.3 (30%), es equivalente a que si trabajara durante el 30% de las 8760 horas del año, es decir 2628 horas al año, a su potencia nominal de 1MW, y el resto del año no generara ninguna potencia.

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