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Proyecto de fin de carrera
-
Análisis de viabilidad de la aplicación de recursos
energéticos locales a la satisfacción de las necesidades
energéticas de un municipio: recursos eólico y de biomasa
CARRIERE Adrien Tutor del trabajo: Manuel Silva-Pérez DELSAUX Laura GASNIER Justine
Escuela Técnica Superior de Ingenieros
Universidad de Sevilla
El Embalse de José Torán
Adrien CARRIERE Laura DELSAUX Justine GASNIER
2 2
Agradecimientos
Queremos, a través de estas palabras, agradecer su colaboración a todas las personas que
han ayudado a que este proyecto se lleve a cabo.
En primer lugar, muchas gracias al señor Manuel Silva Pérez por habernos dirigido, ayudado
y habernos permitido realizar este proyecto en la universidad de Sevilla.
También queremos acordarnos de los señores Francisco Javier Pino Lucena, Servando
Álvarez Domínguez, José Manuel Salmerón Lissén y Luis Pérez Lombard por habernos ayudado en
la elaboración de los cálculos necesarios para desarrollar el proyecto y por las orientaciones que
nos han dado a la hora de realizar nuestras elecciones.
Además, muchas gracias al señor Pedro Manuel Aranda Ferrer, ingeniero especialista en
caldera biomasa por sus apuntes y los consejos.
Por último, queremos agradecer a nuestra amiga Jone Ameztoy por su ayuda en la
redacción del proyecto.
Adrien CARRIERE Laura DELSAUX Justine GASNIER
3 3
Índice
Agradecimientos .................................................................................................................................. 2
Introducción ......................................................................................................................................... 4
I. Presentación del sitio y de sus recursos ............................................................................................ 5
I. 1. Localización de Alanís ................................................................................................................ 5
I. 2. Datos ......................................................................................................................................... 5
I. 3. Perfiles de la demanda energética ............................................................................................ 6
I. 3. a. Demanda eléctrica............................................................................................................. 6
I. 4. Recursos renovables .................................................................................................................. 9
I. 4. b. Viento .............................................................................................................................. 10
I. 4. d. Biomasa ........................................................................................................................... 11
II. Utilización de los recursos renovables ........................................................................................... 15
II. 2. Eólico ...................................................................................................................................... 15
II. 2. a. Aerogenerador G58 - 850 kW ......................................................................................... 18
II. 2. b. Aerogenerador Ecotecnia62 – 1,3 MW .......................................................................... 19
II. 2. c. Aerogenerador G80 – 2MW y G90 – 2MW .................................................................... 20
II. 2. d. Plan de inversiones ......................................................................................................... 21
III. Cogeneración ................................................................................................................................ 26
III. 1. Composición y dimensiones de la cogeneración .................................................................. 28
III. 2. Ingresos por venta de energía eléctrica ................................................................................ 30
Conclusión .......................................................................................................................................... 33
Bibliografía ......................................................................................................................................... 37
Tabla de figuras .................................................................................................................................. 38
Anexos ................................................................................................................................................ 39
Adrien CARRIERE Laura DELSAUX Justine GASNIER
4 4
Introducción
Una de las mayores preocupaciones mundiales del momento es la producción de energía.
Decir al respecto, que dicha producción se ha duplicado1 en los últimos 40 años a nivel mundial y
concretamente en España ha llegado casi a triplicarse2 para poder responder al aumento de las
necesidades energéticas.
El crecimiento de la población y la evolución en el modo de vida han sido las principales
causas del aumento de la demanda energética. Los países en vías de desarrollo también se están
uniendo al consumo abusivo de energías para poder sostener su desarrollo económico
contribuyendo a un aumento considerable de las necesidades mundiales.
La importancia de este fenómeno va pareja con el agotamiento de los recursos fósiles
debido a su sobreexplotación de las últimas décadas. Con el consumo mundial actual, el
empobrecimiento de las fuentes va a aumentar considerablemente los precios de exportación y
traer a una crisis económica y energética sin precedente. Paralelamente, la consciencia de
minimizar el impacto de las actividades humanes sobre el medioambiente está afectando cada vez
más países y las medidas dictadas por las autorizadas mundiales para proteger el medioambiente
surgen.
El objetivo del proyecto a desarrollar consiste en escoger un lugar (en este caso la población
de Alanís) y planteándolo dese un enfoque de desarrollo sostenible, proponer algunas soluciones
óptimas y renovables para producir la energía que dicha población necesitaría para abastecerse.
Para el desarrollo del trabajo (y como se ha mencionado anteriormente) se ha escogido
como punto de estudio el pueblo de Alanís, en la provincia de Sevilla. En primer lugar se hará un
estudio de la demanda energética de la población y los recursos medioambientales de los que
dispone. Una vez obtenida la información sobre los yacimientos explotables de los que dispone, se
propondrán algunas ideas para poder abastecer las viviendas de Alanís de la cantidad suficiente de
energía utilizando dichas energías. Para llevar a cabo este proyecto se utilizarán los conocimientos
adquiridos durante la formación durante el curso. Así mismo, para completar la información
disponible, se buscará información innovadora que pueda servir de apoyo para proponer las
soluciones energéticas optimas que necesite la población en cuestión.
1 http://www.iea.org/stats/pdf_graphs/29PROD.pdf 2 http://www.iea.org/stats/pdf_graphs/ESPROD.pdf
Adrien CARRIERE Laura DELSAUX Justine GASNIER
5 5
I. Presentación del sitio y de sus recursos
I. 1. Localización de Alanís
Alanís es una localidad situada al norte de la provincia de Sevilla. Enclavada en pleno
corazón del Parque Natural de la Sierra Norte de Sevilla, se encuentra la villa de Alanís, a 110
kilómetros de la capital. Entre los municipios de Guadalcanal y San Nicolás del Puerto, se abre este
vergel regado por las fuentes de Santa María, la Salud y el Pilarejo, así como el arroyo del Parral.
Tiene una extensión superficial de 27 913 has.
La estructura urbana actual presenta una estructura en estrella al situarse el núcleo urbano
en la confluencia de las tres carreteras señaladas. Dadas las buenas condiciones agrícolas de la
zona, las industrias de transformación de productos agrarios han dejado su impronta en la
estructura urbana de la villa, situándose los más importantes al sureste (fábrica de aceites) y al
noreste (cooperativa olivarera).
Mapa 1: Localización de Alanís
I. 2. Datos
Latitud 38,033
Longitud -5,717
Número de habitantes 1780
Consumo anual 7200 MWh
Consumo anual por habitante 4,04 MWh
Potencia instalada3 47, 85 MW
Contratos 1315
3 Carga eléctrica total de un sistema o circuito eléctrico si todos los aparatos se ponen en funcionamiento a
la vez. También llamada carga conectada.
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6 6
I. 3. Perfiles de la demanda energética I. 3. a. Demanda eléctrica
Valores del año 2010 para toda España
Grafico 1: Demanda durante el 15 de Enero (Invierno) Demanda máxima: 39500 MW
Grafico 2: Demanda durante el 15 de Abril (Primavera) Demanda máxima: 35500 MW
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7 7
Grafico 3: Demanda durante el 15 de Julio (Verano) Demanda máxima: 39500 MW
Grafico 4: Demanda durante el 15 de Octubre (Otoño) Demanda máxima: 34000 MW
Obtenemos estas curvas con el programa del sitio https://demanda.ree.es/demanda.html
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8 8
La demanda eléctrica en España aumenta considerablemente en las estaciones de invierno
y verano. Los causantes de dicho ascenso son los sistemas de aire acondicionado en verano y la
calefacción en invierno (este último aumenta sobre todo en el norte del país)
Como se puede observar en las gráficas expuestas anteriormente el perfil de la demanda
eléctrica durante el verano se diferencia de otras estaciones. Durante las estaciones de otoño,
invierno y primavera, se diferencian dos picos de demanda. El primero de ellos por la mañana,
desde las 9h hasta las 13h, y un segundo por la noche, desde las 20h hasta las 22h. Durante el
verano, en cambio, no se diferencian esos dos picos sino que la demanda aumenta (empezando a
las 9 de la mañana) hasta alcanzar un máximo de 39 500MW a la 13h y después, disminuye
progresivamente hasta las 22h. Este fenómeno puede tener respuesta si tenemos en cuenta que
España, en general, posee un clima cálido en verano que en algunos puntos hace necesario el uso
de los sistemas de aire acondicionado para refrigerar el aire de interior de los edificios mientras
que durante el invierno (que no es muy frio) permite no tener que calentar el aire interior de los
edificios cuando no haya ocupación.
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9 9
I. 4. Recursos renovables La producción de
electricidad a escala
nacional en 2011 es la
siguiente:
El ciclo combinado
compensa la producción
cuando el eólico disminuye
y el hidráulico varía en
función de la meteorología.
Los otros polos se quedan
bastantes constantes.
La climatología de la provincia de Sevilla está clasificada como clima mediterráneo
continental con influencias atlánticas. Este clima está caracterizado por unos veranos muy cálidos
e inviernos suaves.
Alanís está situada en la Sierra Norte en zona climatología C3. Su clima se diferencia un poco del
clima del resto de la provincia: es templado de veranos cortos y grandes invernadas, registrándose
una temperatura media de 14°C y una máxima de 38°C a 39°C, así como las mínimas de 5°C a 9°C
en los meses de Diciembre a Enero. Las temperaturas medias en invierno de 9°C a 10°C en
primavera de 13°C a 14°C y en verano de 23°C a 25°C y en otoño de 15°C a 17°C.
Grafico 8: Estructura de generación
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I. 4. b. Viento Con el programa de la Agencia Andaluza de la Energía, vemos que el viento viene del Norte
y obtenemos la tabla siguiente:
Altura (m) Velocidad media (m/s) Energía (W/m2)
10 4,39 779
40 5,9 1 873
80 6,28 2 350
Grafico 10: Perfil diario y anual de velocidad del viento para una altura de 10m
Grafico 11: Perfil diario y anual de velocidad del viento para una altura de 40m
Grafico 12: Perfil diario y anual de velocidad del viento para una altura de 80m
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I. 4. d. Biomasa
Recursos de biomasa en Alanís
La biomasa se puede definir como la materia orgánica de origen biológico. De forma más
concreta, es la fracción biodegradable de los productos, residuos de la agricultura (incluido
sustancias vegetales y animales), forestales incluidos sus industrias, así como la fracción
biodegradable de los residuos industriales y municipales. La biomasa, como energía renovable,
permite acumular la energía que se ha fijado durante el periodo de crecimiento de la planta. A
través de distintos procesos de transformación, esta energía se libera, obteniendo calor,
electricidad o energía mecánica.
La planta de biomasa más cercana, según el mapa del Anexo 1, se encuentra en Sevilla. Eso
supone que para poder utilizarla habrá que tener en cuenta el consumo que genera el transporte
del producto hasta la población que se encuentra a 100km de distancia. Se está analizando la
opción más ecológica para dar respuesta al consumo de energía de Alanís por lo que el uso de esta
queda descartado. Habrá que ver si se pueden encontrar recursos de biomasa en el propio pueblo
para dar respuesta a la demanda.
Al encontrarse Alanís en el parque Natural de la Sierra Norte no dispone de grandes cultivos
arbóreos o herbáceos pero dispone de muchos residuos forestales. Además, al ser un lugar
protegido, la recuperación de residuos está condicionada por leyes muy estrictas.
Por otro lado, sabemos que el principal cultivo en Alanis es de secanos y que representa
una superficie de 1828 Has.
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Olivo como biomasa
Según la Agencia Andalucía de la Energía, el olivar podría producir la quinta parte de la
biomasa potencial generada en Andalucía. Así, la biomasa que podría aprovecharse procede, en
gran parte, de los residuos del olivar.
Andalucía tiene un potencial de biomasa de 3.447 kilotoneladas equivalentes de petróleo
(ktep/año), de las que el 25% corresponden sólo a los residuos generados por el olivar, un total de
803 ktep/año, lo que supone capacidad para generar casi el 5% del consumo de energía primaria.
El aprovechamiento energético de esta biomasa permite la sustitución de combustibles fósiles, un
mayor autoabastecimiento y diversificación energética, además de contribuir al mantenimiento de
la actividad en zonas rurales.
Andalucía cuenta con 1,4 millones hectáreas de olivar, que en una campaña media
producen unas cuatro millones de toneladas de aceitunas. Además, este cultivo y sus industrias
derivadas generan una serie de subproductos con un contenido energético importante. Entre estos
subproductos estarían el orujo, el orujillo, el hueso de aceituna y la poda de olivar. Mediante una
tecnología adecuada, puede obtenerse a partir de estos subproductos generados por este cultivo y
su industria tanto energía térmica como eléctrica e incluso bioetanol.
Por último, las características del hueso parecen muy adecuadas para usos térmicos, tanto
en el sector industrial como doméstico y residencial. Una cantidad de poda que, en la actualidad,
se quema o se deja en el propio suelo en su mayoría, con el consiguiente no aprovechamiento de
ingentes cantidades de energía.
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Cálculos
La pérdida de masa atada a la combustión realmente se presenta sólo a 200°C. La pérdida
de masa principal se sitúa entre 250 y 340°C, intervalo de temperaturas donde más de 50 % de la
masa seca de los huesos es degradada. La combustión de los huesos no necesita de modificación
sobre los aparatos clásicos de combustión puesto a punto para el granulado de madera o de la
plaqueta forestal. En efecto, el comportamiento térmico es el mismo por la madera que por los
huesos. Los gases analizados en salida de un reactor tubular calentado a 900°C muestran una
producción ligera de gases no quemados (CO, CH4) a principios de combustión, luego los gases
producidos contienen sólo el CO2 y el agua.
Proceso Ratio Subproductos Composición %
Prensado 100kg aceituna
Agua 48,6
Aceite 27
Hueso seco 15,4
Otro 9 Tabla 4: Composición de la aceituna y proceso de obtención
Según la tabla precedente y sabiendo que una aceituna tiene un peso medio de 2,54g,
podemos deducir que su hueso seco corresponde a 40% del peso total.
Según nuestras busquedas, hay una producción media de 3 toneladas de aceitunas por
hectáreas en Andalucia. Entonces, en Alanis:
1828 Has * 3.000kg aceituna/Has = 5400 toneladas de aceitunas/año
Con el porcentaje de hueso seco, encontramos 2160 toneladas de huesos por año:
40% * 5400 t/año = 2160 t/año
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Los olivos sufren en general un corte severo un año de cada dos y un corte ligero el otro
año. Después de separación de las gruesas ramas las hojas y ramillas (diámetro inferior a 3 cm)
pueden ser distribuidas a los rumiantes. Además, encontramos en España aproximadamente 78
olivos por hectáreas y estimando que hay 55% de arboles mayores, 40% de adultos y 5% de
jóvenes. Por lo tanto, en Alanís: 78*1828 Has = 142584 olivos
Tipo de poda
Cantidad de madera por
olivo(kg/árbol)
Porcentaje de
presencia
Números de olivos
Toneladas de poda
en 1o año
Toneladas de poda el 2o año
Jóvenes severo 12 5% 7 129 85,5
Adultos ligero 25 40% 57 033 1 425
severo 70 40% 57 033 3 992
Mayores severo 88 55% 78 421 6 901
TOTAL 100% 142 584 10 978,5 1 425 Tabla 5: Cantidad de madera en funccion del tipo de poda y de la edad del olivo
11 000 toneladas debidas a la poda y 4 200 toneladas debidas al hueso por 2 años.
Obtenemos 15 200/2=7 600 toneladas por año.
Sabiendo que el PCI del hueso de la aceituna es de 4,8 kWh/kg:
2100 * 1000 * 4,8 =10080 MWh/año
Entonces, con 4200 toneladas por año de residuos, obtenemos una energía producida de
10080 MWh/año.
Por la madera, sabiendo que el PCI de la madera es de 3,4 kWh/kg:
5500 * 1000 * 3,4 =18700 MWh/año
Tenemos una energía producida de 18700 MWh/año con 5500 toneladas por año de residuos.
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II. Utilización de los recursos renovables
II. 2. Eólico
La energía eólica es un recurso abundante, renovable, limpio y ayuda a disminuir las
emisiones de gases de efecto invernadero al reemplazar termoeléctricas a base de combustibles
fósiles, lo que la convierte en un tipo de energía verde. Sin embargo, el principal inconveniente es
su intermitencia.
Según IDEA, aproximadamente el 2 % de la energía que llega del sol se transforma en
energía cinética de los vientos atmosféricos. El 35 % de esta energía se disipa en la capa
atmosférica a tan solo un kilómetro por encima del suelo. Del resto, se estima que por su
aleatoriedad y dispersión solo podría ser utilizada una treceava parte, cantidad suficiente para
abastecer 10 veces el consumo actual de energía primaria mundial. De ahí su enorme potencial e
interés.
Hoy en día la forma habitual de aprovechar el viento es mediante el empleo de
aerogeneradores de eje horizontal. Son máquinas con rotor a barlovento que suelen montar tres
palas e incorporan un generador. Este se encarga de transformar la energía contenida en el viento
en electricidad, la cual es conducida a través de la red eléctrica para abastecer los distintos puntos
de consumo. Existen, naturalmente, otras aeroturbinas, según su tipología: de eje vertical, con dos
palas, multipalas, con rotor a sotavento; con tamaños muy distintos: desde pequeños
aerogeneradores de menos de un metro de diámetro y potencias inferiores a 1 kilovatio hasta
enormes máquinas de más de 100 m de diámetro y más de 5 000 kW de potencia nominal, las hay
situadas tierra adentro, en línea de costa o mar adentro.
A escala mundial, la eólica se consolida como tercera tecnología en el sistema eléctrico al
haber alcanzado en 2010 una producción de 42 702 GWh, sólo superada por las centrales térmicas
de gas de ciclo combinado y las nucleares. España fue el país europeo que más instaló con 1 516
MW nuevos y es el tercer país en el mundo, en cuanto a potencia instalada, por detrás de
Alemania y EEUU, productor de energía eólica con 20 MW instalados.
Desde la década de 2000 ha sufrido un aumento espectacular, incentivada por una
legislación que estimulaba fuertemente las inversiones en este sector (Real Decreto 661/2007, de
25 de mayo) mediante primas.
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A escala de una autonomía, Andalucía es una región con gran recurso eólico. La gran
extensión de su costa, así como sus amplias zonas de montaña, permiten encontrar áreas a lo largo
de toda su geografía con unas características climatológicas adecuadas para el aprovechamiento
energético del viento. Andalucía es a la cuarta posición en cuanto una potencia instalada de 2 452
MW los que representan 14,41% de la potencia instalada en España y que se distribuyen en 104
parques con 2 en la provincia de Sevilla con 73,6 MW. Gracias a esta potencia, Andalucía puede
evitar la emisión a la atmósfera de más de 1,9 millones de toneladas de CO2, un equivalente a
retirar de circulación más de 775 500 vehículos
.
Grafico 17: Rosas de viento en Alanís
El primer diagrama representa la velocidad media clasificada por direcciones. Se deduce en
combinación con el diagrama de procedimiento la dirección principal del viento. El segundo es el
diagrama que muestra la procedencia del viento a lo largo del año en una rosa de viento en
porcentaje. Permite de indicar la dirección principal del viento y se complementa información con
la rosa de velocidad media. El ultimo diagrama expresa con qué fuerza viene el viento en cada
dirección. No es necesariamente un indicativo de la dirección principal del viento.
De estos podemos deducir la dirección del viento predominante de Alanís que es el norte.
Esta información es clave a la hora de ubicar nuestros aerogeneradores en el parque ya que se
instalaran en filas perpendiculares a la dirección predominante del viento.
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El diagrama siguiente muestra cuantas horas de viento hay al año en cada clase de
velocidad en la ciudad de Alanís. A partir de este gráfico y junto con la curva de potencia del
aerogenerador se puede estimar su producción teórica (sin pérdidas) sobre un año.
Grafico 18: Distribución del viento en Alanís y distribución de Weibull
La inmensa mayoría de los motores eólicos son concebidos para arrancar a una velocidad
establecida. Dicha velocidad de arranque suele ser habitualmente de 3 o 4 m/s. Al alcanzar
aproximadamente los 25m/s los motores eólicos tienen el peligro de sufrir daños por lo que
además de la velocidad mínima de arranque se establece la velocidad máxima para que el motor
pare y el motor no sufra daños.
Ahora, con las características y los datos del constructor de algunos aerogeneradores
elegidos, vamos a calcular la producción energética real anual.
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II. 2. a. Aerogenerador G58 - 850 kW
Grafico 19: Curva de potencia del aerogenerador G58 – 850 KW
Velocidad (m/s) N° de horas Potencia del
aerogenerador 850 kW (kW)
Producción teórica sin perdidas
(kWh) Producción real (kWh)
1 125 0 0 0
2 440 0 0 0
3 750 0 0 0
4 980 10 9 800 9 506
5 1 090 50 54 500 52 865
6 990 100 99 000 96 030
7 1 050 200 210 000 203 700
8 850 300 255 000 247 350
9 720 400 288 000 279 360
10 610 550 335 500 325 435
11 480 700 336 000 325 920
12 300 800 240 000 232 800
13 200 850 170 000 164 900
14 80 850 68 000 65 960
15 50 850 42 500 41 225
16 40 850 34 000 32 980
17 5 850 4 250 4 123
18 0 850 0 0
19 0 850 0 0
20 0 850 0 0
2 146 550 2 082 154
Tabla 6: Producciones energéticas del aerogenerador G58 – 850 kW
Obtenemos una producción energética anual de 2 082 154 kWh por este tipo de aerogenerador. NB: Para cada tabla, los números de horas se obtienen gracia a la distribución del viento
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19 19
encontrado en el grafico 13 y las potencias del aerogenerador en función del diámetro son los
datos del constructor. Para obtener la producción energética anual real, multiplicamos la
producción teórica por el factor de disponibilidad Fd que sirve para tener en cuenta puestas fuera
de servicio de la maquinas por razones tales como averías, operación de mantenimiento. El valor
de Fd está estimado a 0,97.
II. 2. b. Aerogenerador Ecotecnia62 – 1,3 MW
Grafico 20: Curva de potencia del aerogenerador Ecotecnia62 – 1,3 MW
Velocidad (m/s)
N° de horas
Potencia del aerogenerador
1300kW (en kW)
Producción energética teórica
sin perdidas (kWh)
Producción energética real
(kWh)
1 125 0 0 0
2 440 0 0 0
3 750 7 5 250 5 093
4 980 42 41 160 39 925
5 1 090 96 104 640 101 501
6 990 173 171 270 166 132
7 1 050 262 275 100 266 847
8 850 403 342 550 332 274
9 720 583 419 760 407 167
10 610 785 478 850 464 485
11 480 980 470 400 456 288
12 300 1 128 338 400 328 248
13 200 1 239 247 800 240 366
14 80 1 306 104 480 101 346
15 50 1 338 66 900 64 893
16 40 1 350 54 000 52 380
17 5 1 343 6 715 6 514
3 127 275 3 033 457
Tabla 7: Producciones energéticas del aerogenerador Ecotecnia62 – 1,3 MW
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20 20
II. 2. c. Aerogenerador G80 – 2MW y G90 – 2MW
Grafico 21: Curva de potencia de los aerogeneradores G80 – 2 MW y G90 – 2 MW
Velocidad (m/s)
N° de horas
Potencia (kW) del aerogenerador 2MW D = 80m
Producción real (kWh)
Potencia (kW) del aerogenerador 2MW
D = 90m
Producción real (kWh)
1 125 0 0 0 0
2 440 0 0 0 0
3 750 0 0 0 0
4 980 60 57 036 61 57 987
5 1 090 100 105 730 149 157 538
6 990 200 192 060 296 284 249
7 1 050 400 407 400 472 480 732
8 850 650 535 925 736 606 832
9 720 1 000 698 400 1 032 720 749
10 610 1 300 769 210 1 345 795 837
11 480 1 600 744 960 1 591 740 770
12 300 1 800 523 800 1 845 536 895
13 200 2 000 388 000 1 940 376 360
14 80 2 000 155 200 1 968 152 717
15 50 2 000 97 000 1 989 96 467
16 40 2 000 77 600 1 994 77 367
17 5 2 000 9 700 2 000 9 700
18 0 2 000 0 2 000 0
19 0 2 000 0 2 000 0
20 0 2 000 0 2 000 0
4 762 021 5 094 198
Tabla 8: Producción energética real del aerogenerador de 2 MW con dos diámetros diferentes
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21 21
Ahora, para seleccionar el aerogenerador a emplear, se realiza en base a cual da un mayor
número de horas equivalentes anuales (h.e.a)
h.e.a =
Para él de 850 kW, h.e.a 850 kW = = 2449,6 horas
Para él de 1,3 MW, h.e.a 1,3MW = = 2333,4 horas
Para él de 2MW, D = 80m, h.e.a 2MW = = 2381 horas
Para él de 2MW, D = 90m, h.e.a 2MW = = 2561,7 horas
Entonces, la solución más optima seria instalar un aerogenerador de 2MW con un diámetro
de 90m. Sin embargo, es posible que la población de Alanís no acepte la instalación de un
aerogenerador tan grande porque el paisaje se verá modificado y como su ubicación está situada
en el Parque Natural de la Sierra Norte, quizás existen restricciones legislativas para la protección
del medio ambiente. Además, vamos a ver que no podemos cubrir la demanda eléctrica del pueblo
con un aerogenerador de 2 MW pero que es posible con 4 aerogeneradores de 850 kW instalados
en el sitio.
II. 2. d. Plan de inversiones
La inversión que debe soportar un proyecto de parque eólico esencialmente se limita a la
instalación y al mantenimiento.
Para la instalación, contamos cerca de 1000 euros por kW. Un tercio del valor se destina a la
obra y la conexión a la red mientras que el valor restante se destina a la financiación del motor
eólico.
El alquiler del terreno se ha estimado en 15 000€ por cada aerogenerador instalado.
Por otro lado, según la normativa RD 661/2007, al ser un 2 MW o un 850 kW, nos
encontramos en el grupo b.2.1 para la venta de energía:
- Primeros 20 años: 7,3228 c€/kWh.
- A partir de entonces: 6,12 c€/kWh.
Estos datos no dependen de la potencia de los aerogeneradores.
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Plan de inversión para la instalación de un aerogenerador de 2 MW
Las diferentes partes de inversión de un parque eólico:
Costes de explotación % Coste total €
Pago de terreno 18 15 000 Mano de obra mantenimiento 4 3 333,3
Operación 2 1 666,7
Mantenimiento contratado 37 30 833,2 Administración 5 4 166,7
Seguros 10 8 333,3 Reposiciones 14 11 666,6
Perdidas energía activa 2 1 666,7 Otros 8 6 666,6
100 83 333
Parte de inversión
% Coste total en €
Adquisición del motor eólico con garantía constructor de edad de 2 años
67 1 340 000
Conexión a la red eléctrica 13 260 000
Ingeniería civil y conjunto del motor eólico 8 160 000
Ingeniería 6 120 000
Otros 6 120 000
100 2 000 000
Ingresos
Producción anual (kWh) Tarifa Total anual en €
5094197,5 0,073238 373 088,8
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Ahora, comparamos la inversión y el tiempo de retorno con subvenciones de la Junta de
Andalucía o cuando una empresa privada financia.
Subvenciones à 100%
Coste de explotación 83 333 €/año
Coste de inversión 2 000 000 €
Interés 0%
Ingresos 373 088,8 €/año
Años de pago 6,9 años
Entre 7 y 20 años, ganancias 289 755,8 €/año
Al cabo de 20 años 228431,9 €/año
Empresas privadas
Coste de explotación 83 333 €/año
Coste de inversión 2 000 000 €
Créditos 75 %
1 500 000 €
Interés 5 %
75 000 €
Capital aportado por la empresa 25 %
500 000 €
Ingresos 373 088,8 €/año
TOTAL 1 575 000 €
Años de pago 5,4 años
Entre 6 y 20 años, ganancias 289 755,8 €/año
Al cabo de 20 años 228 431,9 €/año
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Plan de inversión para la instalación de 4 aerogeneradores de 850 kW
Costes de explotación
% Coste total €
Pago de terreno 18 60 000
Mano de obra mantenimiento 4 13 333
Operación 2 6 667
Mantenimiento contratado 37 123 333
Administración 5 16 667
Seguros 10 33 333
Reposiciones 14 46 667
Perdidas energía activa 2 6 667
Otros 8 26 667
100 333 333
Parte de inversión
% Coste unitario total en € Coste total en €
Adquisición del motor eólico con garantía constructor de edad de 2 años
67 569 500 2 278 000
Conexión a la red eléctrica 13 110 500 442 000
Ingeniería civil y conjunto del motor eólico 8 68 000 272 000
Ingeniería 6 51 000 204 000
Otros 6 51 000 204 000
100 850 000 3 400 000
Ingresos
producción anual (kWh) tarifa total anual en €
8 328 652 0,073238 609 973,8
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Seguimos con la comparación entre los dos casos dichos anteriormente: subvenciones o
inversión por una empresa.
Subvenciones à 100%
Coste de explotación 333 333 €/año
Coste de inversión 3 400 000 €
Interés 0%
Ingresos 609 973,8 €/año
Años de pago 12,3 años
Entre 13 y 20 años, ganancias 276 640,8 €/año
Al cabo de 20 años 176 380,5 €/año
Empresas privadas
Coste de explotación 333 333 €/año
Coste de inversión 3 400 000 €
Créditos 75 %
2 550 000 €
Interés 5 %
127 500 €
Capital aportado por la empresa 25 %
850 000 €
Ingresos 609 973,8 €/año
TOTAL 2 677 500 €
Años de pago 9,7 años
Entre 10 y 20 años, ganancias 276 640,8 €/año
Al cabo de 20 años 176 380,5 €/año
Cuando una empresa invierte, pide el 75 % del precio de inversión a los bancos que
ofrecen, por término medio, un tipo de interés del 5 %. En efecto, cada tipo de inversión es
diferente y depende de los riesgos vinculados a muchos factores.
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26 26
III. Cogeneración
A finales de 2005, en Andalucía se encontraban en funcionamiento 85 plantas de
cogeneración, con una potencia global de 924 MWe. La potencia media es del orden de 11 MW, lo
que significa que la cogeneración de baja y media potencia está muy poco representada en la
región. La mayoría del parque de cogeneración pertenece al sector industrial, donde se encuentra
más del 93% de las plantas y más del 99% de la potencia instalada.
Desde un punto de vista estrictamente técnico, el candidato, en nuestro caso Alanís, que
tiene simultáneamente demandas de energía eléctrica y térmica (vapor, agua caliente, agua fría,
aire para secado, etc…) es un posible candidato para la cogeneración. Indudablemente, cuanto más
el número de horas sea elevado mejor el interés de la cogeneración será. Generalmente las horas
anuales de operación exceden de 4000.
La cogeneración es un procedimiento de generación de energía en el que se genera
simultáneamente electricidad y calor. Es un sistema altamente eficiente, ya que el calor es
producido durante el proceso de generación de la electricidad y supone, por tanto, el
aprovechamiento de un calor residual. Las centrales de cogeneración de electricidad-calor pueden
alcanzar un rendimiento energético del orden del 90%. El procedimiento es más ecológico, ya que
durante la combustión el gas natural libera menos dióxido de carbono (CO2) y óxido de nitrógeno
(NOX) que el petróleo o el carbón. El desarrollo de la cogeneración podría evitar la emisión de 127
millones de toneladas de CO2 en la UE en 2011 et de 258 millones de toneladas en 2020,
ayudando a cumplir los objetivos fijados en el Protocolo de Kioto.
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III. 1. Composición y dimensiones de la cogeneración Una central de cogeneración de electricidad/calor funciona con turbinas o motores de gas.
El gas natural es la energía primaria más utilizada corrientemente para hacer funcionar las
centrales de cogeneración. Pero también pueden utilizarse fuentes de energía renovables y
residuos, como la biomasa en nuestro caso. Por eso, utilizaremos una turbina de vapor.
La comparación entre una turbina de vapor y una turbina de gas está en los Anexos 4 y 5.
La justificación se encuentra en las ventajas e inconvenientes. En efecto, elegimos una turbina de
vapor porque se utiliza con un combustible sólido.
Una central eléctrica de vapor consiste en una caldera, una turbina, un condensador y un
equipo de bombeo y utiliza el ciclo termodinámico de Rankine como podemos verlo en el Anexo 5.
El elemento que circula en circuito cerrado es agua. En la caldera, se obtiene vapor de agua
sobrecalentado, que se expande en la turbina. Esta expansión hace girar una turbina que,
conectada a un generador, produce energía eléctrica. El vapor que sale de la turbina se encuentra
normalmente en equilibrio vapor-líquido (entre un 80 a un 95 % de vapor y el resto es líquido). En
el condensador pasa a líquido. Este fluido pierde calor, lo puede recuperar otro fluido en un
intercambiador de calor, que se calienta. Este fluido caliente (energía térmica) puede utilizarse
como agua caliente sanitaria, calefacción, etc. El sistema genera menos energía eléctrica
(mecánica) por unidad de combustible que su equivalente con turbina de gas; sin embargo el
rendimiento global de la instalación es superior.
Existen 2 tipos de turbinas de vapor:
- las turbinas a condensación, en las cuales el vapor es completamente aflojado hasta una presión
vecina de 0,02 o 0,04 bar, luego licuado en un condensador enfriado o sea por el aire ambiente, o
sea por el agua. Este tipo de turbina es utilizado sobre todo en las instalaciones de producción de
fuerza motriz.
- las turbinas a contra presión, en las cuales el vapor es aflojado por la presión (> 40 bares) hasta
una presión baja (del orden de 4 bares). Este tipo de turbina permite producir de la potencia
mecánica o de la electricidad gracias a altas temperatura y presión que se puede obtener en una
caldera.
En práctica, la temperatura etás limitada a 550 o 580°C y el máximo posible es de 650°C. En
nuestro caso, utilizaremos una turbina a contra presión porque produce electricidad y porque
trabajamos a temperaturas altas.
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Para una turbina de contra presión, el rendimiento eléctrico está comprendido entre un 15
y un 20%. Para los cálculos, tomaremos un rendimiento eléctrico de 18% que corresponde a un
rendimiento térmico comprendido entre 50% y 68%.
Energía producida al año = P * ηter*ηel
E = 28 780*0,68*0,18 = 3 522,672 MWh/año
Suponemos un funcionamiento para producir electricidad y ACS de 3400 horas, es decir
entre el 20 de octubre y el 10 de marzo, periodo durante el cual la producción solar es menos
importante.
Potencia producida = 3522,672 MWh/3400h = 1,03608 MW
Grafico 22: Perfil anual de potencia producida por la cogeneración
La viabilidad de este tipo de plantas se discute en base al rendimiento eléctrico equivalente
cuyo valor mínimo viene fijado por el Real Decreto 661/2007 de 25 de Mayo de 2007 en función del
tipo de combustible de la instalación de cogeneración.
Tabla 9: Rendimiento eléctrico equivalente mínimo según R. D. 661/2007
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III. 2. Ingresos por venta de energía eléctrica
A continuación, se calculan los ingresos por esta venta de energía eléctrica producida a la
red. Nos basamos en los datos contenidos en RD 661/2007 de 25 de Mayo.
Tabla 10: Tabla de los tarifas en función de la potencia y de combustible
El subgrupo a.1.3, combustible b.6.2 corresponde a las cogeneraciones que utilicen como
combustible principal biomasa procedente de residuos de las actividades agrícolas o de jardines.
Una central de producción en régimen especial puede optar, de acuerdo con el Real
Decreto 661/2007, por dos opciones a la hora de vender su producción de energía eléctrica:
- ceder la electricidad a la empresa distribuidora. En este caso el precio de venta de la energía
vendrá dado en forma de tarifa regulada, única para todos los periodos de programación, que
consistirá en un porcentaje de la tarifa eléctrica media o de referencia de cada año.
- vender la electricidad libremente en el mercado, a través del sistema de ofertas gestionado por el
operador del mercado, del sistema de contratación bilateral o a plazo, en cuyo caso el precio de
venta de la energía será el precio que resulte en el mercado libre, complementado por un incentivo
por participación en dicho mercado y, en su caso, por una prima. Cabe destacar que en el caso de
que un titular opte por vender la energía libremente en el mercado, se le imputarán costes de
penalización por desvíos.
En nuestro caso, optaremos por la primera opción.
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31 31
Además de lo anteriormente citado, toda instalación de régimen especial recibirá algunos
complementos independientemente de la opción de venta elegida. Por tanto, para nuestro
proyecto, el régimen económico está formado por los siguientes conceptos:
- Venta a Tarifa Regulada: la instalación pertenece a la categoría y al subgrupo a.1.3 al cual
corresponde un valor de 12,79 c€/kWh producido para una potencia inferior a 2MW.
- complemento de energía reactiva de un 4% sobre el precio de 7,84 c€/kWh producido, por lo que
un valor de 0,3137 c€ por kWh producido.
- complemento por Eficiencia de 1,7217 c€/kWh dado por la fórmula
Cef = 1,1*(1/REEmin – 1/REEi)*Cmp
de acuerdo con lo establecido en la ITC/3519/2009.
Cef = 0,00429449 €/kWh producido
Tipo de venta de la energía Tarifa regulada 0,10754 €/kWh
Tarifa grupo b.6.2
Complemento por reactiva Valor de la energía %
0,07884 4 0,0043016 €/kWh
Complemento por eficiencia
REEmin 44,1 %
REEi 49 %
Cmp 1,7217 c€/kWh
Cef 0,00429449 €/kWh
Total ganancias = (0,10754+0,0043+0,0042)*3 522 MWh/año
Las administraciones ofrecen ayudas y subvenciones para este tipo de sistemas debido a su
contribución a la protección del medio ambiente y de los recursos naturales.
Inversion
% 1 036 kW-
precios en €
Obra civil 12,59 40 7625,5 Equipos 54,97 1 779 759,6 Tuberías, bombas y montaje mecánico 7,86 254 482,6 Sistema eléctrico media y baja tensión 7,23 234 085,2 Instrumentación y control 7,57 245 093,3 Instalaciones auxiliares 7,92 256 425,2 Seguridad y salud 0,74 23 958,9
Legalizaciones 1,13 36 585,9
TOTAL EJECUCIÓN MATERIAL 100 3 237 692,5
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32 32
Con un precio de 3100€ aproximadamente por kW de potencia instalada, obtenemos un
precio total de inversión de 3 237 692,5 €.
Se considerará que el precio del combustible es de 126 000€ por año. Además, habrá que
considerar en unos 10000€ de coste de mantenimiento, y los pagos para encender y apagar la
caldera. Las ganancias al año representan 409109,3€ – 136000€.
Estudiamos ahora la comparación de los dos tipos de inversión.
Subvenciones a 100%
Total inversiones 3 237 692,5 €
Mantenimiento y gastos anexos 136 000 €/año
Total ganancias 273 109,4 €/año
Vuelta sobre inversion 11,9 años
Entre 12 y 15 años 273 109,4 €/año
Al cabo de 15 años 178 419,9 €/año
Empresas privadas
Coste de explotación 136 000 €/año
Coste de inversión 3 237 692,5 €
Créditos 75 %
2 428 269,4 €
Interés 6 %
145 696,2 €
Capital aportado por la empresa 25 %
809 423 €
Ingresos 273 109,4 €/año
TOTAL 2 573 965,5 €
Años de pago 18,8 años
Al cabo de 19 años 137 109,4 €/año
Una vez transcurridos un poco más de 19 años y en caso de que se hiciesen trabajos de
mantenimiento regulares se les podría sacar un rendimiento de 137 110€.
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33 33
Conclusión Con las diferentes soluciones propuestas, obtenemos los siguientes resultados:
Para un año
Grafico 23 : Produccion de ACS al año con las instalaciones propuestas
Grafico 24 : Energia electrica disponible al año con las instalaciones propuestas (1 aerogenerador 2 MW) construido a partir de la tabla de calculos en Anexo 6
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34 34
Como indican los gráficos, los recursos de Alanís y las tecnologías propuestas hacen posible
la respuesta a la demanda de ACS y de electricidad durante el año. Durante los meses de invierno
(Octubre a Marzo), se utiliza la cogeneración para la calefacción y la producción de ACS. En efecto,
lo más interesante sería obtener el máximo de potencia disponible de la manera más eficiente, es
decir, reduciendo el número de horas de funcionamiento. Durante los meses restantes, es decir de
Abril a Septiembre, la energía hidráulica funciona.
Sin embargo, si consideramos la demanda en calefacción actualmente no colmada por
electricidad, no tenemos bastantes recursos para responder a la demanda total. En efecto, si
consideramos la demanda anual y la producción anual y que pensamos en el facto que toda la
electricidad producida está vendida a la red, podemos decir que la sobreproducción de los meses
entre Marzo y Octubre puede añadirse a la producción de los cuatro meses más desfavorables para
responder la demanda del pueblo, lo que está representado por la curva “repartición”. Cuando los
habitantes necesitan electricidad, la tienen porque proviene de la red y no porque lo producimos y
lo distribuimos directamente. Considerando esto, es decir la producción anual y el consumo anual,
todavía nos faltan 1 543 901 kWh.
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35 35
Al no ser capaces de abastecer en su totalidad la demanda, se ha pensado en reemplazar el
aerogenerador 2MW por 4 aerogeneradores de 850 kW de menor diámetro. Este tipo de
aerogeneradores son más aceptables debido a su menor tamaño (se puede ver en la segunda
posibilidad considerando la h.e.a). Considerando la producción anual que se obtendría basándonos
en los cálculos del anexo 7 se produciría más energía con esta solución utilizando menos cantidad
de energía hidráulica. Además y como se puede observar en la gráfica siguiente, se produce más
energía de la necesaria (285 020 kWh).
Grafico 25: Energia electrica disponible al año con las instalaciones propuestas
(4 aerogeneradores de 850 kW)
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36 36
Para el día más desfavorable
Grafico 26: Potencia disponible gracias a las instalaciones propuestas para responder a la demanda con la
tabla de cálculos en Anexo 8
Consideramos el día el más desfavorable, es decir un día de Enero cuando la demanda de
calefacción es máxima. Vemos que la potencia disponible teniendo en cuenta las instalaciones
propuestas (campo fotovoltaico, 4 aerogeneradores de 850 kW, recuperación hidráulica y
cogeneración), no responde a la demanda una vez incluida la demanda energética producida por el
uso de la calefacción. Por eso, como se ha visto anteriormente para un año, necesitamos repartir
la energía total producida en el sitio para poder utilizarla durante los días más desfavorables con el
propósito de responder a toda la demanda incluida la de calefacción.
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37 37
Bibliografía Junta de Andalucía Agencia Andalucía de la Energía Biomasa http://informacion.alanis.es/index.php/El-Municipio/Economia/
http://www.portalolivicola.com/2009/10/05/olivar-andaluz-gran-fuente-de-biomasa/
http://www.afidoltek.org/index.php/Olea_2020_-_Valorisation_énergétique_des_grignons_d’olive
Eólico http://www.gamesa.es/recursos/doc/productos-servicios/aerogeneradores/catalogo-gamesa/catalogue-
gamesa-g9x-eng.pdf
http://www.construnario.com/ebooks/9482/Aerogeneradores/Ecot%C3%A8cnia%2062/files/publication.pdf
http://sitestest.uclouvain.be/elee/FR/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereEolienne/Generalites/Etud
eappliquee/EtudeappliqueeEolien8.htm
http://wikanda.sevillapedia.es/wiki/Alan%C3%ADs
http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0718-07642009000300006&script=sci_arttext
http://www.gamesa.es/recursos/doc/productos-servicios/aerogeneradores/catalogo-gamesa/gamesa-g5x-
catalogue-eng.pdf
http://www.agenciaandaluzadelaenergia.es/agenciadelaenergia/portal/com/bin/contenidos/biblioteca/200
61121_Energia_eolica_2006/1164110113148_e.eolica-idae.pdf
http://www.energiepropre.net/eofonction.htm
http://www.cismamagina.es/pdf/23-08.pdf
http://www.leconomiste.com/article/tarifa-le-vent-souffle-et-produit-de-lelectricite
http://www.escuelaendesa.com/pdf/0_PREDICCIONES%20DE%20VIENTO%20260907.pdf
http://www.parc-eolien.com/
http://www.aeeolica.es/doc/NP_080111_Retribucion_energia_eolica_en_2007.pdf
Cogeneracion : http://www.miliarium.com/monografias/energia/Eficiencia_Energetica_Renovables/Cogeneracion.htm
http://www.bepita.net/materiels/cogeneration/cogeneration_principe.pdf
http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_combinado
http://noticias.juridicas.com/base_datos/Admin/o3519-2009-itc.html#anexo1
http://www.energie-plus.com/news/fullstory.php/aid/1454.html
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38 38
Tabla de figuras
Grafico 1: Demanda durante el 15 de Enero (Invierno)………………………………………………………………………………..…………….p 6 Grafico 2: Demanda durante el 15 de Abril (Primavera)……………………………………………………………………………..……………..p 6 Grafico 3: Demanda durante el 15 de Julio (Verano)…………………………………………………………………………………………..……..p 7 Grafico 4: Demanda durante el 15 de Octubre (Otoño)………………………………………………………………………………..……………p 7 Grafico 8: Estructura de generación……………………………………………………………………………………………………………..…………...p 9 Grafico 10: Perfil diario y anual de velocidad del viento para una altura de 10m………………………………………..……………p 10 Grafico 11: Perfil diario y anual de velocidad del viento para una altura de 40m………………………………………..……………p 10 Grafico 12: Perfil diario y anual de velocidad del viento para una altura de 80m………………………………………..……………p 10 Grafico 17: Rosas de viento en Alanís…………………………………………………………………………………………………………………..….p 16 Grafico 18: Distribución del viento en Alanís y distribución de Weibull……………………………………………………………………p 17 Grafico 19: Curva de potencia del aerogenerador G58 – 850 KW…………………………………………………………………………….p 18 Grafico 20: Curva de potencia del aerogenerador Ecotecnia62 – 1,3 MW……………………………………….……………………….p 19 Grafico 21: Curva de potencia de los aerogeneradores G80 – 2 MW y G90 – 2 MW……………………….………………………p 20 Grafico 22: Perfil anual de potencia producida por la cogeneración………………………………………………………….……………..p 29 Grafico 23: Produccion de ACS al año con las instalaciones propuestas……………………………………………………….…………..p 33 Grafico 24: Energia electrica disponible al año con las instalaciones propuestas (1 aerogenerador 2 MW)……..……….p 33 Grafico 25: Energía electrica disponible al año con las instalaciones propuestas (4 aerogenerador 850 kW)…………...p 35 Grafico 26 : Potencia disponible gracias a las instalaciones propuestas para responder a la demanda con la tabla de cálculos en Anexo 8…………………………………………………………………………………………………………………………………………………p 36
Tabla 4: Composición de la aceituna y proceso de obtención……………………………………………………………………………..……p 13 Tabla 5: Cantidad de madera en funccion del tipo de poda y de la edad del olivo………………………………………….…………p 14 Tabla 6: Producciones energéticas del aerogenerador G58 – 850 Kw……………………………………………………………………….p 18 Tabla 7: Producciones energéticas del aerogenerador Ecotecnia62 – 1,3 MW……………………………………………….…………p 19 Tabla 8: Producción energética real del aerogenerador de 2 MW con dos diámetros diferentes…………………….……….p 20 Tabla 9: Rendimiento eléctrico equivalente mínimo según R. D. 661/2007………………………………………………….……………p 29 Tabla 10: Tabla de los tarifas en función de la potencia y de combustible………………………………………………………………..p 30 Mapa 1: Localización de Alanís………………………………………………………………………………………………………………………….……….p 5
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39 39
Anexos Anexo 1: Potencias disponibles de biomasa en Andalucía Anexo 4: Instalación de cogeneración con una turbina de gas Anexo 5: Instalación de cogeneración con una turbina de vapor Anexo 6: Tabla de cálculos de la energía disponible al año gracias a las instalaciones propuestas con un aerogenerador de 2 MW Anexo 7: Tabla de cálculos de la energía disponible al año gracias a las instalaciones propuestas con 4 aerogenerador de 850 kW Anexo 8: Tablas de cálculos de potencia disponible gracias a las instalaciones propuestas por el día el más desfavorable Anexo 9: Repartición del trabajo entre los autores
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40 40
Anexo 1: Potencias disponibles de biomasa en Andalucía
Mapa 3: Potencial disponible de cultivos arbóreos en Andalucía
Mapa 4: Potencial disponible de cultivos herbáceos en Andalucía
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41 41
Mapa 5: Potencial disponible de residuos forestales en Andalucía
Mapa 6: Distribución de plantas de energía eléctrica con biomasa en Andalucía
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42 42
Anexo 4: Instalación de cogeneración con una turbina de gas
El esquema general de funcionamiento consiste en la combustión de un combustible en
una cámara, introduciéndose en la turbina los gases resultantes, donde se extrae el máximo de su
energía, transformándola en energía mecánica. La energía residual, en forma de un caudal de gases
calientes a elevada temperatura (sobre los 500°C) puede ser aprovechada para satisfacer, total o
parcialmente, las necesidades térmicas de proceso.
El esquema siguiente muestra una instalación convencional de cogeneración con turbina de gas,
para generación de vapor con caldera de recuperación.
Señalar por último que las turbinas de gas pueden utilizar como combustible, no solamente
gas, sino también combustibles líquidos, principalmente derivados ligeros del petróleo.
VENTAJAS:
Amplia gama de aplicaciones.
Muy fiable.
Elevada temperatura de la energía térmica.
Rango desde 0,5 a 100 MW.
INCONVENIENTES:
Limitación en los combustibles.
Tiempo de vida relativamente corto.
Adrien CARRIERE Laura DELSAUX Justine GASNIER
43 43
Anexo 5: Instalación de cogeneración con una turbina de vapor El esquema siguiente muestra una instalación convencional de cogeneración con turbina de
vapor.
VENTAJAS:
Rendimiento global muy alto.
Extremadamente segura.
Posibilidad de emplear todo tipo de combustibles.
Larga vida de servicio.
Amplia gama de potencias.
INCONVENIENTES:
Baja relación electricidad / calor.
No es posible alcanzar altas potencias
eléctricas.
Puesta en marcha lenta.
Coste elevado.
44
Anexo 6: Tabla de cálculos de la energía disponible al año gracias a las instalaciones propuestas con un aerogenerador de 2 MW
Demanda eléctrica
Solar fotovoltaico
Eólico 2 MW
Cogen Total
producción Excedente
Energía debida la calefacción
no eléctrica
Lo que tenemos gracias al hidráulico disponible
Demanda eléctrica
+ calefacción no
eléctrica
TOTAL disponible
Lo que falta
Meses del año
% kWh kWh kWh kWh kWh kWh kWh kWh kWh kWh
1 9,10 654898 100901 424516 524174 1049591 394692 1 944 359,6 751 233,3 2 599 258,1 1800824,1 798 434
2 8,37 602441 126585 424516 473447 1024548 422107 1 749 842,3 678 533,3 2 352 283,3 1703081,5 649 201,8
3 8,74 629347 165824 424516 169088 759429 130081 0 0 629 347,2 759428,5 -130 081,3
4 7,61 548069 183558 424516 0 608074 60006 0 0 548 068,8 608074,3 -60 005,6
5 7,81 562275 206694 424516 0 631210 68935 0 0 562 275,4 631210,2 -68 934,8
6 7,76 559075 222899 424516 0 647415 88340 0 0 559 075 647415,5 -88 340,4
7 8,92 642448 234008 424516 0 658525 16076 0 0 642 448,4 658524,7 -16 076,3
8 8,23 592833 227078 424516 0 651594 58761 0 0 592 833,3 651594,2 -58 760,9
9 7,94 571343 182029 424516 0 606546 35202 0 0 571 343,3 606545,5 -35 202,3
10 7,93 571302 140548 424516 185997 751061 179759 0 0 571 301,9 751061,2 -179 759,3
11 8,55 615713 105487 424516 507265 1037268 421555 1 263 955,8 727 000 1 879 669,3 1764268,4 115 400,9
12 9,03 650254 82148 424516 524174 1030838 380584 1 749 842,3 751 233,3 2 400 096 1782070,9 618 025,2
TOTAL /recursos
100 7200000 1977758 5094197 2384144 9456099 2256099 13908000 2 908 000 13 908 000 12364099 1 543 901
Adrien CARRIERE Laura DELSAUX Justine GASNIER
45 45
Anexo 7: Tabla de cálculos de la energía disponible al año gracias a las instalaciones propuestas con 4 aerogeneradores de 850 kW
Demanda eléctrica
Solar fotovoltaico
Eólico 4*850 kW
Cogen TOTAL
producción Excedente
Energía debida la calefacción
no eléctrica
Lo que tenemos gracias al hidráulico disponible
Demanda eléctrica
+ calefacción no
eléctrica
TOTAL disponible
Lo que falta
Meses del año
% kWh kWh kWh kWh kWh kWh kWh kWh kWh kWh
1 9,10 654898 100901 694054 524174 1319129 664230 1 944 359,6 751 233,3 2 599 258,1 2070362,1 528 896
2 8,37 602441 126585 694054 473447 1294086 691645 1 749 842,3 0 2 352 283,3 1294086,1 1 058 197,2
3 8,74 629347 165824 694054 169088 1028966 399619 0 0 629 347,2 1028966,4 -399 619,2
4 7,61 548069 183558 694054 0 877612 329543 0 0 548 068,8 877612,3 -329 543,5
5 7,81 562275 206694 694054 0 900748 338473 0 0 562 275,4 900748,1 -338 472,7
6 7,76 559075 222899 694054 0 916953 357878 0 0 559 075,0 916953,4 -357 878,4
7 8,92 642448 234008 694054 0 928063 285614 0 0 642 448,4 928062,7 -285 614,2
8 8,23 592833 227078 694054 0 921132 328299 0 0 592 833,3 921132,1 -328 298,8
9 7,94 571343 182029 694054 0 876083 304740 0 0 571 343,3 876083,5 -304 740,2
10 7,93 571302 140548 694054 185997 1020599 449297 0 0 571 301,9 1020599,1 -449 297,2
11 8,55 615713 105487 694054 507265 1306806 691093 1 263 955,8 0 1 879 669,3 1306806,3 572 863
12 9,03 650254 82148 694054 524174 1300375 650122 1 749 842,3 751 233,3 2 400 096 2051608,8 348 487,3
TOTAL /recursos
100 7200000 1977758 8328652 2384144 12690554 2256099 13908000 1 502 466,7 13 908 000 14193020,7 -285 020,7
Adrien CARRIERE Laura DELSAUX Justine GASNIER
46 46
Anexo 8: Tablas de cálculos de potencia disponible gracias a las instalaciones propuestas por el día el más desfavorable
Horario Potencia
fotovoltaica (kW)
Potencia eólica (kW)
Potencia hidráulica (kW)
Potencia de cogeneración
(kW)
Demanda eléctrica
kW)
Demanda eléctrica + calefacción no eléctrica
(kW)
Potencia TOTAL disponible
(kW)
0 0 956 580 680 1 339 3 668 2 216
1 0 956 580 680 1 192 3 521 2 216
2 0 956 580 680 1 100 3 429 2 216
3 0 956 580 680 1 045 3 374 2 216
4 0 956 580 680 1 046 3 375 2 216
5 0 956 580 680 1 048 3 377 2 216
6 0 956 580 680 1 100 3 429 2 216
7 0 956 580 680 1 274 3 603 2 216
8 133 956 580 680 1 476 3 805 2 349
9 298 956 580 680 1 561 3 890 2 514
10 441 956 580 680 1 624 3 953 2 657
11 542 956 580 680 1 620 3 949 2 758
12 578 956 580 680 1 586 3 915 2 794
13 542 956 580 680 1 574 3 903 2 758
14 441 956 580 680 1 535 3 864 2 657
15 298 956 580 680 1 497 3 826 2 514
16 133 956 580 680 1 514 3 843 2 349
17 0 956 580 680 1 542 3 871 2 216
18 0 956 580 680 1 678 4 007 2 216
19 0 956 580 680 1 734 4 063 2 216
20 0 956 580 680 1 750 4 079 2 216
21 0 956 580 680 1 727 4 056 2 216
22 0 956 580 680 1 652 3 981 2 216
23 0 956 580 680 1 537 3 866 2 216
24 0 956 580 680 1 374 3 703 2 216
47
Anexo 9: Repartición del trabajo entre los autores
I. Presentación del sitio y de sus recursos
I. 3. a. Demanda eléctrica Adrien CARRIERE I. 3. b. Demanda de calefacción Laura DELSAUX I. 3. c. Demanda para Agua Caliente Sanitaria Laura DELSAUX I. 4. a. Radiación solar Adrien CARRIERE I. 4. b. Viento Justine GASNIER I. 4. c. Hidráulico Laura DELSAUX I. 4. d. Biomasa Justine GASNIER
II. Utilización de los recursos renovables II. 1. a. Fotovoltaico Adrien CARRIERE II. 1. b. Solar térmico Laura DELSAUX II. 2. Eólico Justine GASNIER II. 3. Hidráulico Laura DELSAUX
III. Cogeneración Justine GASNIER
Las partes no indicadas son comunes.
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