energÍa eÓlica josé luis galante martín ruymán hernández herrera

ENERGÍA EÓLICAENERGÍA EÓLICA

José Luis Galante MartínJosé Luis Galante Martín

Ruymán Hernández HerreraRuymán Hernández Herrera

TECNOLOGÍA ENERGÉTTECNOLOGÍA ENERGÉTICAICA

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HistoriaHistoria

• Primer aprovechamiento: Egipcios• En el siglo VII d.C. surgen molinos elementales

en Persia para el riego y moler el grano • A partir de los siglos XII-XIII empieza a

generalizarse el uso de los molinos de viento• Estos molinos se mantienen hasta el siglo XIX • En1802, Lord Kelvin, asoció un generador

eléctrico para obtener energía eléctrica.


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• En la segunda mitad del siglo XIX aparece el Molino multipala tipo americano que sentará las bases para el diseño de los modernos generadores eólicos

• Entre las guerras mundiales cuando aparecieron los proyectos de grandes aerogeneradores de dos o tres palas

• El bajo precio del petróleo determina la suspensión de los grandes proyectos en todo el mundo

• Con la primera crisis del petróleo se reinician los proyectos


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Características generalesCaracterísticas generales

• La energía eólica es una energía renovable, es decir que nunca se acaba

• Forma indirecta de energía solar, las diferencias de temperatura y presión en la atmósfera por absorción de la radiación generan el viento

• Las zonas más favorables, regiones costeras y grandes estepas, donde hay vientos constantes, velocidad media >30 Km/h


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Disposición a lo largo de la Disposición a lo largo de la línea de costalínea de costa


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Cuantificación de la energía Cuantificación de la energía existente en el vientoexistente en el viento

• Un aerogenerador obtiene su potencia de entrada convirtiendo la fuerza del viento en un par actuando sobre las palas del rotor

• Depende de la densidad del aire, del área de barrido del rotor y de la velocidad del viento.


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Ecuación de la potenciaEcuación de la potencia

P = 1/2ρAv3

P = Potencia en W

ρ = densidad del aire en Kg/m3

A = Superficie en m2

V = Velocidad del viento en m/s


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Coeficiente de potenciaCoeficiente de potencia

Cp = PA(v) / (1/2ρAv3 )

Limite de Beltz = 59%


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Variables a tener en cuentaVariables a tener en cuenta

• Velocidad media del viento y distribución de frecuencias de la velocidad

• Distribución de frecuencias en las diferentes direcciones (rosa de vientos)

• Variación del viento con la altura.

• Valores extremos (ráfagas).

Expresión para evaluar la Expresión para evaluar la velocidad del vientovelocidad del viento

V=VV=V00 (h/h (h/h00))nn

V= velocidad del viento, a la altura h respecto al sueloV= velocidad del viento, a la altura h respecto al sueloVV00= velocidad del viento conocida a un altura h= velocidad del viento conocida a un altura h00 h= altura a la que se desea estimar la velocidad del viento.h= altura a la que se desea estimar la velocidad del viento.hh00= altura de referencia.= altura de referencia.n= valor que depende de la rugosidad del terreno.n= valor que depende de la rugosidad del terreno.


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Valores de nValores de n

Tipo de terrenon

Liso (mar,arena,nieve) 0,10-0,13

Moderadamente rugoso 0,13-0,20

Rugoso (bosques, barrios) 0,20-0,27

Muy rugoso

(ciudades, edificios altos) 0,27-0,40


1212


1313

Tipos de aerogeneradoresTipos de aerogeneradores

• Eje horizontal

• Eje vertical

Darreius

Giromill


1414

Aerogenerador Darreius Aerogenerador Darreius (eje vertical)(eje vertical)


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¿Cómo funciona un ¿Cómo funciona un aerogenerador de eje horizontal?aerogenerador de eje horizontal? • Componentes

TorreRotorMultiplicadorGeneradorGóndolaSistemas hidráulicoSistemas eléctricoAnemómetro y veleta


1616

Aerogenerador de eje horizontalAerogenerador de eje horizontal


1717

• Góndola• Contiene los componentes clave del aerogenerador • El personal de servicio puede entrar en la góndola desde la torre de

la turbina • A la izquierda de la góndola está el rotor del aerogenerador, es

decir, las palas y el buje

• Palas• Capturan el viento y transmiten su potencia hacia el buje

• En un aerogenerador moderno de 1000 kW cada pala mide alrededor de 27 metros de longitud

• Buje• El buje del rotor está acoplado al eje de baja velocidad del aerogenerador


1818

• Eje de baEje de baja velocidad• Conecta el buje del rotor al multiplicador • El eje contiene conductos del sistema hidráulico para

permitir el funcionamiento de los frenos aerodinámicos

• Multiplicador• Permite que el eje de alta velocidad que está a su derecha gire 50 veces más rápido que el eje de baja velocidad

• Eje de alta velocidad• Gira aproximadamente a 1.500 r.p.m.

• Equipado con un freno de disco mecánico de emergencia


1919

GeneradorGenerador


2020

• Controlador electrónico

• Monitoriza las condiciones del aerogenerador y controla el mecanismo de orientación

• En caso de cualquier disfunción para el aerogenerador y llama al ordenador

• Sistema de orientación• Activado por el controlador electrónico, que vigila la dirección del viento utilizando la veleta


2121

TorreTorre


2222

Tipos de torresTipos de torres

• Torres tubulares de acero

• Torres de celosía

• Torres de mástil tensado con vientos


2323

VeletaVeleta


2424

VentajasVentajas• Es una fuente de energía segura y renovable. • No produce emisiones a la atmósfera ni genera

residuos, salvo los de la fabricación de los equipos y el aceite de los engranajes

• Se trata de instalaciones móviles, cuya desmantelación permite recuperar totalmente la zona

• Rápido tiempo de construcción (inferior a 6 meses)• Es una buena fuente de energía para sitios aislados. • Beneficio económico para los municipios afectados

(canon anual por ocupación del suelo). Recurso autóctono

• Su instalación es compatible con otros muchos usos del suelo

• Se crean puestos de trabajo


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InconvenientesInconvenientes

• Impacto visual: su instalación genera una alta modificación del paisaje

• Impacto sobre la avifauna: principalmente por el choque de las aves contra las palas, efectos desconocidos sobre modificación de los comportamientos habituales de migración y anidación

• Impacto sonoro: el roce de las palas con el aire produce un ruido constante, la casa mas cercana deberá estar al menos a 200 m. (43dB(A))

• Imposibilidad de ser zona arqueológicamente interesante

• Fuente de energía aleatoria e intermitente, resulta arriesgado depender de ella si no se cuenta con algún sistema que la acumule


2626

Contaminación producida por Contaminación producida por diferentes tipos de energíadiferentes tipos de energía


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Evolución de la energía eólica en Evolución de la energía eólica en España (2003-2005)España (2003-2005)

CAHasta 2003

(MW)En 2004

(MW)%04/03

En 2005 (MW)

%05/04TOTAL a

31/12/2005 (MW)

% sobre TOTAL

Andalucía 234,63 127 54,13% 86,61 23,95% 448,24 4,47%

Aragón 1027,845 179,09 17,42% 200,2 16,59% 1407,135 14,03%

Asturias 122,24 23,77 19,45% 18 12,33% 164,01 1,64%

Baleares 0 3,65 0,00% 0 0,00% 3,65 0,04%

Canarias 123,535 5,95 4,82% 0 0,00% 129,485 1,29%

Castilla La Mancha 854,46 731,04 85,56% 432,16 27,26% 2017,66 20,12%

Castilla y León 943,62 579,55 61,42% 293,7 19,28% 1816,87 18,12%

Cataluña 86,45 7,92 9,16% 49,5 52,45% 143,87 1,43%

Comunidad Valenciana 20,49 0 0,00% 0 0,00% 20,49 0,20%

Galicia 1656,265 445,94 26,92% 267,07 12,70% 2369,275 23,63%

La Rioja 271,87 75 27,59% 61,75 17,80% 408,62 4,07%

Murcia 32,47 16,5 50,82% 6 12,25% 54,97 0,55%

Navarra 747,76 102,1 13,65% 49,5 5,82% 899,36 8,97%

País Vasco 84,77 0 0,00% 59,5 70,19% 144,27 1,44%

TOTAL 6206,405 2297,51 37,02% 1523,99 17,92% 10027,905

100%

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