CURSO TECNOLOGA Y SERVICIOSINDUSTRIALES 2

ENERGAS RENOVABLES:

ENERGA ELICA.

DOCENTE ING. QUM. DARIO HUELMO

MATERIAL BASE POR ING. (ACAD.) RAUL PRANDO

2015

ENERGIA ELICAVIENTO ORIGEN MODELOS

INTRODUCCIN.La Energa Elica es una forma convertida de la Energa Solar(alrededor del 2% de la recibida en la Tierra se transforma en sta),originada en la circulacin del aire atmosfrico, consecuencia de:

Mayor calentamiento relativo de la superficie terrestre y de laatmsfera en el Ecuador, que en los Polos (la radiacin solar incidentees 2.4 veces mayor en aqul que en stos).

Calentamiento desparejo de la superficie de la tierra debido acondiciones superficiales diferentes (mar, bosques, hielo, desiertos).

Ello, induce una diferencia de presiones en la atmsfera que da origenal Viento, es decir, aire atmosfrico en movimiento con masa y conenerga cintica.

INTRODUCCIINTRODUCCINN,, Cont.Cont.

INTRODUCCIN, Cont. .

A diferencia de la radiacin solar, que es relativamenteuniforme en una regin y durante un perodo de tiempo dados,el viento es inconstante cambiando de lugar en lugar ysoplando con fuerzas fluctuantes en el tiempo.

Es decir, que la atmsfera es dinmica: siempre hay flujos deaire en movimiento entre zonas que tienen gradientes depresin.

Estos flujos de aire en movimiento pueden tener lugar endiferentes escalas geogrficas y de tiempo, tales como:

los monzones, que son estacionales y ocurren sobre unaescala continental o

la brisa tierra-mar que se siente localmente en zonas costerasy que tiene un ciclo diario.

CIRCULACICIRCULACIN ATMOSFN ATMOSFRICARICA..

ESCALAS DE CIRCULACIESCALAS DE CIRCULACINNATMOSFATMOSFRICA.RICA.

TIPOS DE VIENTO.

Se distinguen:

Vientos Globales o Geotrficos: Se encuentran a alturas superiores alos 500/1000 m. Son generados por diferencias de temperatura y depresin, pero, dada su altura (> 500m), no estn influenciados en suvelocidad por la rugosidad de la superficie terrestre.

Vientos Locales o Superficiales: Ubicados a alturas menores que losvientos anteriores en la zona denominada capa lmite planetaria(planetary boundary). En ella, la friccin juega un papel ms o menosimportante y, por lo tanto, estn influenciados por la rugosidad,orografa y obstculos del suelo.

VIENTO: ESCALAS DE VELOCIDAD.Velocidad (m/s)* Esc. Beaufort** Tipo

0.0 - 0.4 0 Calmo

0.4 - 1.8 1

1.8 - 3.6 2 Suave

3.6 - 5.8 3

5.8 - 8.5 4 Moderado

8.5 - 11 5 Moderado Fuerte

11 - 14 6

14 - 17 7 Fuerte

17 - 21 8 Ventarrn

21 - 25 9

25 - 29 10 Ventarrn Fuerte

29 - 34 11

> 34 12 Huracn

* Medido a 10 m de altura. ** Escala discontinuada.

AIRE SECO: Densidad a PresinAtmosfrica Normal, 101.325 kPa

Temperatura C kg aire seco/m Agua mx. kg/m - 5 1.317 -- 0 1.292 0.005 5 1.269 0.007 10 1.247 0.009 15 (+) 1.225 0.013 20 1.204 0.017 25 1.184 0.023 30 1.165 0.030 35 1.146 0.039 40 1.127 0.051

NOTA: (+) Valor usado como referencia en generacin elica (288 K).El aire hmedo es levemente menos denso que el aire seco pero, en general, no serealizan correcciones por humedad.En cualquier sitio, las fluctuaciones, diarias y estacionales, de temperatura afectan msla densidad del aire que los cambios de presin y humedad.

TURBULENCIA.

Fluctuaciones aleatorias, de la velocidad instantnea del viento conrespecto a su velocidad media, en una escala corta de tiempo(segundos).

Se deben a la disipacin de energa cintica en trmica, mediante lacreacin y destruccin progresiva de rfagas cada vez ms pequeas.

Se caracterizan por su amplitud y variacin mxima en velocidad, ysus tiempos de desarrollo y de cada.

Ocurren en todas las direcciones: longitudinal (en la direccin delviento), lateral (perpendicular a la del viento medio) y vertical.

Las rfagas afectan estructuralmente a los aerogeneradores por loque se tiene en cuenta en su diseo, en particular, su incidencia sobre lafatiga de su mecanismo de orientacin y del material de las palas.

INTENSIDAD DE TURBULENCIA, TI.

Es la relacin entre la desviacin standard de la velocidad de viento,o y la velocidad media de viento, U en un sitio dado y para unintervalo de tiempo que, por convencin, es de 10 minutos.

TI = o/Uo = 1/(N-1) x Suma (Ui U)

N: es el nmero de medidas en ese intervaloUi: los valores de velocidad instantneos medidos en el sitio.

Los valores habituales: varan entre 0.1 y 0.4; los mayores,corresponden a las velocidades de viento ms lentas pero, los lmites,en un sitio dado, dependen de la orografa y rugosidad de la superficieterrestre en l.

IEC 61400-1:2005 (Clasificacin de los Aerogeneradores), da valoresde Intensidad de Turbulencia, para cada clase y una velocidad deviento de 15 m/s (0.16, 0.14 y 0.12 respectivamente).

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MODELOS NORMALES DETURBULENCIA.

TURBULENCIA: FACTORES.

Su intensidad y escalas de tiempo estn determinadas por: Factores meteorolgicos: temperatura y presin atmosfrica.Variabilidad Temporal, asociada a la turbulencia presente en

intervalos de corta duracin entre 3s a 10 minutos y a otras causasnaturales de mayor duracin diaria, interanual y de largo plazo(tales como ENSO, El Nio Southern Oscillation y PDO, PacificDecadal Oscillation).

Velocidad media del viento. Es la variable ms relevante. Presentaimportantes variaciones espaciales y temporales, que determinan elcomportamiento peculiar del viento en un sitio dado. Se deben alefecto combinado de la Topografa, Rugosidad del terrenocircundante y Cambios de Temperatura del Suelo.

RUGOSIDAD TERRESTRE: CLASES YLONGITUDES.

.Clase Long, m Energa % Tipo de Paisaje

0 0.0002 100 Superficie cuerpos de agua 0.5 0.0024 73 Terreno completamente despejado con superficie suave

Pistas de aterrizaje de hormign.Gramilla Cortada.

1 0.03 52 reas agrcolas sin cercas y sin cercas de abrigo.Construcciones separadas y colinas redondeadas.

1.5 0.055 45 Suelos agrcolas con algunas casas y cercas deabrigo de 8 m de altura, en una distancia de 1250m.

2 0.1 39 Suelos agrcolas con algunas casas, etc. en unadistancia de 500 m.

2.5 0.2 31 dem, en una distancia de 250 m. 3 0.4 24 Centros poblados pequeos, suelos agrcolas con

muchos cercos de abrigo, bosques y suelos escabrosoy desnivelados

3.5 0.8 18 Ciudades grandes con edificios altos. 4 1.6 13 Ciudades muy grandes, con rascacielos.Fuente: Wind Energy Reference Manual, Danish Wind Industry Association

RUGOSIDAD TERRESTRE:CLASES Y Longitudes, (Cont.)

Longitud de Rugosidad, Lrug: Altura o distancia sobre el nivel del suelo a la que lavelocidad del viento es cero.

Clases: definidas en base a la longitud de Rugosidad.

Si Lrug 0.03 Clase = 1.699823015 + ln Lrug/ln 150Si Lrug > 0.03 Clase = 3.912489289 + ln Lrug/ln 3.3333333

Se distingue entre la rugosidad del terreno, la influencia deobstculos porosos (por ej., bosques, que reducen su velocidad y slidos( por ej. construcciones, que generan turbulencia) y la orografa del terreno(alturas, con pendientes suaves, aceleran el viento; alturas, bruscaso pronunciadas, crean turbulencia).

Tomado de Wind Energy Reference Manual, Danish Wind Industry Association(www.windpower.org) .Otros autores, simbolizan la longitud de rugosidad como Zo y la expresan en mm (Verlmina siguiente)

VALORES APROXIMADOS DE LONGITUDDE RUGOSIDAD Zo (mm)

Tipo Zo Superficie suave (Hielo, barro) 0.01 Mar abierto calmo 0.20 Mar con oleaje 0.50 Superficie con nieve 3.00 Suelo con csped 8.00 Suelo con pastura 10.00 Campo descuidado 30.00 Campo cultivado 50.00 Pocos rboles 100.00 Muchos rboles, cercas, pocas construcciones 250.00 Bosques y suelos arbolados 500.00 Suburbios urbanos 1500.00 Centro de ciudades con edificios altos 3000.00

Fuente: J.F. Manwell, J. G. Mcgowan & A.L. Rogers, Wind energy explained, Theory design andapplication, J Wiley, USA 2009

Variacin Escala Horaria (Turbulenta).Fuente: Evaluacin de Energa Elica, Setiembre 2006. DNETN,MIEM

Ejemplo: Fluctuaciones en Velocidad horaria en Sierrade Caracoles (Medidas a 10 m de altura)

Numero de horas

CARACTERIZACICARACTERIZACIN DEL VIENTON DEL VIENTO..

Variacin Interanual.Nota: La tendencia decreciente verificada puede estar asociada a crecimiento de bosquesaledaos y a construcciones realizadas en el entorno de la estacin meteorolgica.Fuente: Evaluacin de Energa Elica; Setiembre 2006. DNETN, MIEM

CARACTERIZACICARACTERIZACIN DEL VIENTO,N DEL VIENTO, Cont.Cont.

ESTABILIDAD ATMOSFRICA. Tendencia a resistir el movimiento vertical del aire en la atmsfera

o a suprimir la turbulencia existente, causada por la distribucinvertical del aire debida al calentamiento y enfriamiento radiante dela superficie de la tierra y su interaccin por conveccin con elaire adyacente a sta.

Como consecuencia de ello, la velocidad, temperatura y humedadrelativa del aire, varan en funcin del espacio y del tiempo.

La estabilidad atmosfrica determina los gradientes de velocidad(cizallamiento del viento, wind shear en ingls) que se dan en losprimeros cientos de metros por encima de la superficie terrestre.

CIZALLAMIENTO DEL VIENTO(WIND SHEAR).

Se denomina as al hecho que el perfil de velocidades del viento tiende a valoresmenores a medida que nos acercamos al nivel del suelo terrestre.

Para una clase de suelo determinada, conocida la velocidad de viento a una alturadada, puede calcularse la que corresponde a otra altura aplicando la Ley Potencial deCizallamiento (Wind Shear formula), a saber:

V1 = Vc ln (z1/Lrugc)/ln (zc/Lrugc)Donde:

V1 es la velocidad del viento a la altura z1Vc es la velocidad de viento conocida a la altura zcLrugc es la longitud de rugosidad que corresponde al tipo de paisaje

prevaleciente en la direccin habitual del viento en ese sitio ln es la funcin logaritmo natural.

Ejemplo : Sea 7.7 m/s la velocidad de viento a 20 m de altura y se desea conocersu valor V1 a 60 m de altura. La Lrugc prevaleciente es 0.1 (clase 2).

V1 = 7.7 x ln (60/0.1)/ln (20/0.1) = 7.7 ln 600/ln 200 = 7.7 x 6.3969/5.2983 = 9.3 m/sLa relacin de alturas suele estar afectada de un exponente que, segn distintosautores vara entre 0.1 a 0.3; la gran mayora la considera una herramientaemprica y que se aplique el valor que mejor se alinee a los datos reales.

VELOCIDAD EXTREMA DEL VIENTO.

Mxima velocidad de viento esperada en un sitio dado. Interesa parael diseo y fabricacin de los aerogeneradores que deben soportarla.

Es el valor de velocidad extrema promediada durante un perodo de tiempoapropiado con una probabilidad de ocurrencia de 1/N aos. La mayor velocidad deviento medio durante 10 min para un perodo de recurrencia de 50 aos tiene unaprobabilidad de ocurrencia de 1/6 x 8760 h x 50 aos = 3.8 x 10E-7.

Se estima a partir de medidas extremas verificadas en perodos cortos de tiempo yaplicando la distribucin estadstica de Gumbel, por ej.

En nuestro pas, los vientos extremos son causados por Ciclones Extratropcales(sistemas de baja presin que giran en sentido horario y orientados generalmente alSE y alcanzan unos 100 km/h a 10 m) y Tormentas Convectivas (corrientesdescendentes intensas con velocidades de hasta 180 km/h entre 30 y 100 m de altura).

CICLONES EXTRATROPICALES.

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TORMENTAS CONVECTIVAS SEVERAS.

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TORMENTAS CONVECTIVAS SEVERAS,Cont.

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TORMENTAS CONVECTIVAS SEVERAS,Cont.

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CORRIENTES DESCENDENTES.

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APLICACIN A SELECCIN DEAEROGENERADORES.

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EFECTOS DESTRUCTIVOS DELVIENTO.

Tormenta con vientos a 124 km/h afect 8 aero-generadores IMPSA-Argentina en Parque Elico en Sur del Brasil (Santana do Livramento),21-12-2014.

EL VIENTO: RECURSO ELICO.Flujo de aire atmosfrico, entre sistemas de alta y baja presin,

consecuencia del calentamiento diferencial de la superficie terrestre porel sol.

Este flujo, transporta calor desde el Ecuador a los Polos, flujohorizontal influenciado por la rotacin de la tierra que induce laFuerza de Coriolis, debida a esa rotacin.

sta, opera siempre en ngulo recto con respecto a la velocidad de uncuerpo en movimiento, en consecuencia los vientos en vez de ir haciael N o el S en los hemisferios S y N, sufren desviaciones hacia laderecha y la izquierda respectivamente

El viento, como recurso elico, tiene un valor que: a) cambiafsicamente en el tiempo en un sitio dado y, b) evoluciona con eldesarrollo tecnolgico y con las consideraciones ambientales ysociales que inciden en la densidad y localizacin de aerogeneradores.

EL VIENTO: RECURSO ELICO, Cont. Parte de la energa cintica del aire en movimiento o viento , puedeser convertida en energa mecnica o elctrica.

Al presente, se cuenta, para ello, con una tecnologa madura enevolucin permanente, que permite obtener potencia buscando elmximo aprovechamiento del viento, competiendo con otras fuentesde energa disponibles, en particular si se tiene en cuenta el costoambiental resultante de las emisiones de GEI que muchas de ellasgeneran.

Se dispone de potencias entre

EL VIENTO: RECURSO ELICO, Cont.

Fuente de energa renovable, autctona, distribuida y sin costo delrecurso.

Recurso disponible y abundante, tcnicamente evaluado yreconocido en nuestro pas.

Permite la generacin de energa elctrica con muy bajos impactosnegativos sobre el ambiente receptor.

No emite GEI, no genera residuos ni requiere el empleo de agua/airepara enfriamiento/condensacin.

Genera beneficios a distintos grupos (creacin de empleo, ingresospor uso de la tierra, desarrolla infraestructura).

Compatible con la explotacin agropecuaria, con una bajaocupacin del suelo.

Es intermitente y la potencia generada cae rpidamente cuando lavelocidad del viento disminuye (< 2 - 3 m/s).

La entrada en operacin se logra con un solo aerogenerador.

CLASIFICACIN SISTEMAS ELICOS:CRITERIOS TIEMPO-DISTANCIA.

Basada en criterios de Tiempo y de Distancia, a saber:

Clasificacin Escala Tiempo - Distancia EjemplosMacro EscalaPlanetaria Semanas Aos -- 1.000 - 40.000 km CiclonesSinptica Das Semanas -- 100 - 5.000 km Huracanes

Meso Escala MinutosDas -- 1 - 100 km Brisas Tierra-MarTormentas

Micro Escala SegundosMinutos -- < 1km Turbulencias/Rfagas

CLASIFICACIN DE SISTEMAS ELICOS:REPRESENTACIN CARTESIANA.

aerogeneradores

aerogeneradores

AEROGENERADORES:Diseos Bsicos Se distinguen aerogeneradores horizontales, HAWT y verticales, VAWT. De ambos diseos, los horizontales constituyen la casi totalidad de los modelos

comerciales con potencias que van desde 100 Kw en adelante. Aerogeneradores VAWT: Inspirados en el diseo Darrieus, ao 1931, presentan 2 3

paletas en forma de C que asemejan a un batidor de huevos. Ventajas relativas:

No requieren torre el generador y la caja de engranajes se colocan al nivel del suelo no requieren mecanismo de orientacin para guiar el rotor hacia la direccin del

viento Inconvenientes relativos:

No son de autoarranque (suele emplearse el generador como motor para queaporte energa desde la red elctrica),

requieren riendas de cable para mantenerlas erectas, (condicin que no esapropiada en caso de conjuntos de aerogeneradores) y,

para el reemplazo del rodamiento principal, debe quitarse el rotor lo que requierevoltear toda la unidad al piso.

AERO-GENERADORES:DISEOS BSICOS, Cont.

.

AEROGENERACIN.Equipamiento que convierte parte de la energa cintica del aire

atmosfrico, que acta sobre las palas de su rotor, en energamecnica.

Combina los aportes de mltiples disciplinas (aerodinmica,meteorologa, ingeniera estructural, mecnica, elctrica y electrnica,instrumentacin, etc.).

La potencia del viento P, transferida al rotor de estos equipos:

P = 0.5 x Das x A x V donde: P es la potencia (W) Das es la densidad del aire seco a la temperatura ambiente (kg/m) A rea circular barrida por las paletas del rotor (m) V velocidad del aire (m/s).

AEROGENERADORES:NUEVO DISEO?

Vortex, Espaa, est diseando un prototipo para absorber la energade los vrtices o remolinos que se generan en el viento al pasar junto auna estructura. sta, consta de un elemento hueco de seccin circular,soportado por una varilla elstica circular capaz de cimbrear empotradaen el suelo. Sus oscilaciones se transformaran en energa elctricaempleando materiales piezoelctricos o induccin electromagntica. Se

estima que se dispondra deun prototipo de1MW para elao 2018. Ventajas: menorcosto de O&M, silenciosos yamigables con las aves.

AEROGENERACIAEROGENERACIN:N:EVOLUCIEVOLUCIN DEL TAMAN DEL TAMAO Y POTENCIAO Y POTENCIA

LA AEROGENERACINA NIVEL MUNDIAL.

Es una Fuente de energa, que se est adoptando a nivel mundial engran escala pero que era conocida desde hace muchos siglos atrs:el emperador babilonio Hammurabi, plane el empleo de molinos parairrigacin, siglo VII AC),

Actualmente, su desarrollo est orientado a introducir generacinelica fuera de tierra firme offshore, (la UE estima que puede aportarun 17% de la demanda de EE en el ao 2030) y a mejorar laprediccin del recurso para lograr un despacho que asegure mayoresniveles de penetracin en la red elctrica.

China (lder a partir del 2010), USA, Alemania, Espaa e India sonlos pases que cuentan con mayor potencia elica instalada.

Desde los noventa hasta ahora, su crecimiento ha sido exponencial ypoco afectado por signos de recesin y crisis financiera, salvo en elao 2010 en la que se incorpor una potencia algo menor al 2009.

AEROGENERACIN MUNDIAL: EVOLUCIN DELPOTENCIAL INSTALADO, en MW,2011-2014.

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ENERGA ELICA: NUEVA CAPACIDAD INSTALADAMUNDIAL, en MW, Ene-Jun 2014.

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AEROGENERACIN EN URUGUAY:EVOLUCIN 2011- 2014.

La totalidad de los parques instalados en el pas, a fines de 2014,incluyendo los que se encontraban en etapa de ensayos, suman unacapacidad instalada de 493 MW..

AEROGENERACIN Y VARIACIN DEVELOCIDAD DEL VIENTO EN EL TIEMPO.

El diseo y operacin de los aerogeneradores, se basa en elconocimiento de la variacin de la velocidad del viento en funcin deltiempo

El anlisis estadstico se emplea para determinar el potencial deenerga elica en un sitio y para estimar, en base a ste, laproduccin de energa mediante la instalacin de aerogeneradores.

Para un sitio dado, la variacin de velocidades en el tiempo se describeusando la Distribucin Estadstica de Weibull o la de Rayleigh, casoparticular de la anterior.

La distribucin de velocidad de vientos vara de un lugar a otro(depende de condiciones climticas locales, paisaje y superficie delsuelo) por lo que la Distribucin Weibull de velocidades puedecambiar su forma y su valor medio.

DISTRIBUCIN ESTADSTICA DEWEIBULL: Generalidades.

Es una funcin de densidad de probabilidad que permite modelar la distribucin enel tiempo de distintas variables aleatorias que no pueden tener valores negativos,entre ellas, la frecuencia de ocurrencia velocidades del viento en un sitio dado.

Al no surgir de la estadstica clsica suele no incluirse en los cursos de Estadstica. Su ecuacin general es:

f(y) = / . y E ( -1)e E [-y E (/)] donde: 0 < o = y < infinito, > 0 y > 0 Alfa (): parmetro de forma, si cambia, es posible generar un conjunto variado

de curvas que modelan distribuciones en el tiempo de distintas variables.Tambin se identifica con la letra k

Beta (): parmetro de escala, extensin a lo largo del eje de las abscisas ovelocidades. Refleja el tamao de las unidades en que se mide la variablealeatoria y. Tambin suele identificarse con la letra c.

Si = 1 se transforma en la distribucin exponencial muy aplicada para medir laduracin de equipos industriales sometidos a mantenimiento peridico y recambio depiezas.

F (y) = (e E y/) / donde 0 < o = y < infinito y > 0

DISTRIBUCIN DE WEIBULL, DENSIDADDE PROBABILIDADES DE VIENTO.

La distribucin de densidad de probabilidades de viento es asimtrica, es decir,sesgada, porque los vientos fuertes son poco frecuentes.

El rea comprendida entre la curva y el eje de las abscisas vale uno por abarcartodas las probabilidades del viento incluyendo el valor cero (No hay viento).

Se distinguen: velocidad modal (valor ms usual de velocidad) velocidad mediana de la distribucin (valor de velocidad para el

que un 50% de los vientos tendrn velocidades menores y el otro50% mayores). Es la que se indica en la Lmina siguiente.

velocidad media (promedio de la suma de los productos de cadauna de las velocidades por su probabilidad de ocurrencia), basadaen las mediciones de velocidad en el sitio.

Si el parmetro de forma vale 2, lo que es habitual en la distribucin de velocidadesde viento, se conoce como distribucin de Rayleigh o lineal; es la normalmenteutilizada por los fabricantes de turbinas para informar sobre su desempeo.

Si vale 3, se tiene la distribucin normal.

Vel. Nodal 5.5 m/s

Vel. Mediana 6.6 m/s

Vel Media 7 m/s

DISTRIBUCIDISTRIBUCIN DE DENSIDAD DEN DE DENSIDAD DEPROBABILIDADES DE VELOCIDAD DE VIENTOPROBABILIDADES DE VELOCIDAD DE VIENTO

SEGSEGN WEIBULL: EJEMPLON WEIBULL: EJEMPLO..

RECURSO ELICO: DISTRIBUCIN DEPROBABILIDAD DE WEIBULL,

Weibull: Usa los dos parmetros ya mencionados, k y c; ambos son funcin de la velocidad

media del viento en un sitio dado y de su desviacin standard. En este caso, lafuncin de densidad de probabilidad y la funcin de distribucin acumulada son lassiguientes:

p(U) = (k/c) x (U/c)E(k-1) exp [ - (U/c)E2]

F(U) = 1 exp [-(U/c)E2]

Con la primer ecuacin, puede determinarse la velocidad media Um = cT(1 +1/k),donde T(x) es la funcin gamma (Ver lmina siguiente para calcularla).

Para determinar k y c, a partir de la velocidad media y la desviacin standard de sta,puede emplearse la siguiente aproximacin analtica/emprica:

Para 1 k < 10, una buena aproximacin es k= (o/U) E-1.086 Obtenida k, puede calcularse c mediante la aproximacin

c/ U = (0.568 + 0.433/k)E -1/k

RECURSO ELICO: CLCULOS.

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TEOREMA DE BETZ.

Formulado por Betz, fsico alemn en 1919 y publicado en 1926 (Wind Energie).Establece que solo el 59% de la energa cintica del viento puede transformarse enenerga mecnica en un aerogenerador.

La masa de aire que pasa por unidad del rea barrida por las paletas del rotor de unaturbina (m), es igual a:

M = Da (v1 + v2) / 2 donde: M masa aire (kg/s), Da densidad aire (kg/m), v1 y v2 velocidades del aire antes

y despus de pasar por la turbina (m/s) y v1 > v2 Sea Po la potencia total por unidad de rea (W/m) de la corriente de aire asumiendo

que no choca con el rotor del aerogenerador es:

Po = 0.5 Da v1

La potencia P (W/m), a ser tomada por la turbina por unidad de rea barrida por elrotor, calculada aplicando la Ley de Newton, es:

P = 0.5 M (v1 v2) = 0.5 Da x (v1 + v2) / 2 (v1 v2)

TEOREMA DE BETZ:Ilustracin.

TEOREMA DE BETZ:Representacin Grfica

TEOREMAS DE BETZ Y DE SCHMITZ.

La eficiencia de aprovechamiento de la energa cintica de lacorriente de aire, P/Po puede expresarse, reordenando trminos,como sigue: P/Po = 0.5 [ 1 (v2/v1) (1 + (v2/v1)] = 0.59

Su valor mximo se obtiene para (v2/v1) = 0.33 lo que correspondea una P/Po mxima del 59%.

El Teorema de Schmitz determina las prdidas de eficienciadebidas a la friccin por rotacin de las palas del aerogeneradoren base a la velocidad de la punta de palas con respecto a lavelocidad axial v1 del viento.

Define la relacin Lambda = 3.14 x D (m) x vueltas por seg/ v1(m/s). (D: dimetro del rotor del aerogenerador)

Para Lambda >10 la rel P/Po alcanza valores asintticos a 0.6

Zona gris: Potencia elica/m disponible en unsitio

Zona azul: Potencia elica/m que tericamentepuede transformarse en Energa mecnica (Leyde Betz)

Zona roja: Potencia elctrica/m a obtenerse enese sitio con un Aerogenerador.

La mayor cantidad de energa elica a emplear proviene de lasvelocidades de viento mayores que la media del sitio considerado.

Tener presente tambin las velocidades de viento mnima de conexin (2 a5 m/s) y mxima de corte de generacin elctrica en el equipo (25 m/s).

POTENCIA EPOTENCIA ELICA OBTENIBLE ENLICA OBTENIBLE ENUN AEROGENERADORUN AEROGENERADOR..

ESTIMACIN DE LA MXIMA POTENCIADE UN GENERADOR IDEAL.

Asumiendo un aerogenerador ideal y que es aplicable ladistribucin de Raileigh al recurso viento en un sitio dado, P.W. Carlin, 1997, desarroll la siguiente ecuacin, conocidacomo 1,2,3 por las potencias crecientes de sus trminos, quepermite estimarla en base al dimetro de barrido de sus palas:

Pw = d.(2/3 D)E2. (V)E3Donde: Pw potencia media del aerogenerador

d densidad media del aire en el sitioD dimetro del rea de barrido del aerogenerador yV velocidad media anual del viento en el sitio

AEROGENERADORES TRADICIONALES:Componentes

Rotor de 3 palas (constituye la configuracin ms estable y equilibrada del punto devista dinmico) que se conecta mediante un acople al eje de baja rotacin que,mediante una caja de engranajes eleva la velocidad de rotacin a la del generadorelctrico y se dispone de un freno de disco en el eje de velocidad elevada.

Sistema hidrulico para accionar la inclinacin de las palas. Orientacin de la turbina para enfrentar la direccin del viento, mediante dos

pequeos motores elctricos de engranajes, que permiten su rotacin alrededor de uneje vertical montado en la parte superior de una torre de construccin tubular enacero.

Sensores de direccin y de velocidad de viento montados en la parte trasera de lacarcasa del aerogenerador (envan seales al sistema de control mediantemicroprocesadores.

A partir de 1990 se introdujeron turbinas sin caja de engranajes consistentes engeneradores sincrnicos de polos mltiples operados a velocidad variable medianteelectrnica de potencia.

La inclinacin de las palas con actuadores elctricos montados en ellas.

AEROGENERADORES TRADICIONALES:Curvas de Potencia Caractersticas.

Indica la potencia de un aerogenerador a diferentes velocidades de viento. Se determina experimentalmente. La turbulencia y la posible complejidad del

terreno en un sitio pueden determinar apartamientos con respecto a la curva depotencia de un aerogenerador.

La curva de potencia no dice cunta potencia se va a generar en unemplazamiento dado. Para ello, deben superponerse la curva de potencia y lacurva de distribucin de densidades de probabilidad de eventos de velocidad deviento en el sitio seleccionado.

La potencia media a generar se estima calculando el producto de la curvacaracterstica del aerogenerador por la curva de densidad de probabilidad develocidad de viento en el sitio dado.

Ello, tambin, permite comparar aerogeneradores y optar por el ms convenientetcnica y econmicamente.

Velocidad (m/s) Potencia (Kw)

3 9,7

4 31,2

5 78,4

6 148,2

7 242,7

8 368,8

9 525,3

10 695,0

11 798,4

12 844,1

13 850,0

14 849,5

15 849,9

16 850,0

17-21 850,0

22 819,3

23 791,1

AEROGENERADORES TRADICIONALES:AEROGENERADORES TRADICIONALES:EjemploEjemplo deCurvadeCurva de Potencia, Gamesa G58de Potencia, Gamesa G58--850850 KwKw

SELECCIN DE AEROGENERADORESImplica:

Conocer Caractersticas y Requerimientos Elctricos de la red. Clasificar Emplazamiento (Norma IEC 61.400. 12-1).

Criterio Clase I Clase II Clase III Clase IV

Vel. Prom. m/s mxima 10.0 8.5 7.5 6.0

x 5

Vel viento 10 min/50aos 50.0 42.5 37.5 30.0

x 1.4

Vel mx 50 aos 70.0 59.5 52.5 42.0

Curva de potencia y de estela del aerogenerador para la densidad objetivo.

AEROGENERADORES:Interconexin Elctrica.

La potencia elctrica individual en equipos de 100 Kw o ms, esgenerada normalmente en corriente alterna en cada turbina a 690VA y, mediante un transformador, instalado, generalmente, en labase de c/u de ellas se aumenta esa tensin a la empleada en ladistribucin subterrnea que vincula al conjunto en un parqueelico, por lo general 20/30kV

Una SE toma la potencia de varios cables de distribucin y,mediante un transformador, se alimenta a la red elctrica a latensin que corresponda.

Todo proyecto de instalacin elctrica de aerogeneradores debeincluir protecciones de tensin, cortocircuito, frecuencia ypararrayos con su debido sistema de puesta a tierra (Norma IEC61024-1).

AEROGENERADORES:Conexin a la Red.

Cada proyecto debe ser analizado en funcin de las reglas de despacho de carga y decaractersticas de la red local (Ver norma IEC 61400-21).

El anlisis a realizar depende de las caractersticas especficas del punto deconexin.

Pot. mxima a conectar: 8% valor potencia de cortocircuito en la red en el puntode conexin (Regla del pulgar).

Se toma como parmetro de caracterizacin del punto de conexin a la red, laRelacin, Rcc, entre la Potencia de Cortocircuito de la red en el punto de conexin(Scc) y la Potencia Aparente de la generacin elica (See) a saber:

Rcc = Scc/See.

Si Rcc > 20: analizar el perfil de tensin en el ramalSi 10 < Rcc < 20: hacer el anlisis esttico del nivel de tensin en el ramal dedistribucin asociado a la generacin elicaSi Rcc < 10: efectuar anlisis dinmicos de la tensin en los ramales dedistribucin asociados a la red

AEROGENERADORES:Parmetros Caractersticos.

Factor de Capacidad, FC (Capacity Factor) Es la relacin entre la energa realmente producida durante un ao

(365 das x 24 horas = 8760 horas anuales) y la energa resultantede haberse generado ese tiempo a 100% de su capacidad nominal.

Tericamente puede variar entre 0% y 60% (Teorema de Betz) y, en laprctica, est comprendido entre 20% y 50%. (S. de los Caracoles49.5% Jul 2009). Las turbinas slo generan cuando hay viento.

El FC est relacionado al diseo y seleccin de los aerogeneradores. La mayor generacin por unidad de inversin se logra acoplando un

rotor menor y un generador grande. La eleccin tiene en cuenta lascondiciones de viento locales y el precio de las distintas unidadesaerogeneradoras disponibles.

AEROGENERADORES:Parmetros Caractersticos (Cont.)

Factor de Disponibilidad, A (Availability) Caracterstica de un equipo que expresa su habilidad para operar sin problemas. Depende de los atributos de su sistema tcnico y de la eficiencia y eficacia de la

gestin de mantenimiento. A = MTTF / (MTTF + MWT + MTTR) 100 donde:

MTTF: Confiabilidad expresada como el tiempo medio entre fallasconsecutivas.

MTTR: Mantenibilidad expresada como tiempo medio para reparar unafalla.

MWT: Tiempo medio de espera de los insumos requeridos en unareparacin.

La Disponibilidad se refiere al % de tiempo que un aerogenerador est encondiciones de generar energa elctrica, independientemente de que hayaviento o no.

Al presente, los aerogeneradores tienen una disponibilidad A 98%, resultado dedcadas de mejora continua en su diseo y construccin.

AEROGENERADORES:BASE DE FUNDACIN.

Debe ser capaz de soportar el peso del aerogenerador completo, yevitar que se produzcan vuelcos por accin del viento sin sufrirdeformaciones que generen desniveles y/o hundimientos en el suelo.Se construyen de hormign (tipo C300, 300 kg/cm2, 2400 kg/m3),atendiendo las reglas del buen arte.La carga aplicada es una combinacin del peso del aerogenerador y dela base asegurando que lamitad de su peso compense la carga devuelco producida por el viento sobre el aerogenerador, usando unfactor de seguridad, FS > 3.El esfuerzo total ejercido sobre el suelo debe sermenor a su capacidadportante (en kg/cm2). Ejemplo: Generador Vestas 2 MW: 250 ton; pesobase 400 m3: 960 ton, FS = 3.84.

NORMAS TECNICAS RELACIONADAS

NORMAS INTERNACIONALESAPLICABLES, IEC 61.400

IEC 61400-1:2005 + AMD 1:2010 CSV: Wind Turbines, Requirements.IEC 61400-2:2013; Wind turbines, Small Wind Turbines.IEC 61400-3:2009; Design Requirements for Offshore Wind Turbines.IEC 61400-4:2012; Design Requirements for Wind Turbine Gearboxes.IEC 61400-11:2012; Accoustic Noise Measurements Techniques.IEC 61400-12-1: 2005; Power Performance Measurements of ElectricityProducing Wind Turbines.IEC 61400-12-2: 2013; Power Performance of Electricity-producing WindTurbines Based on Nacelle Anemometry.IEC 61400-13:2001; Measurement of Mechanical Loads.

NORMAS INTERNACIONALESAPLICABLES, IEC 61400, Cont.

IEC 61400-14: 2005; Declaration of Apparent Sound Power Level andTonality Values.IEC 61400-21:2008; Measurement and Assessment of Power QualityCharacteristics of Grid Connected Wind Turbines.IEC 61400-22: 2010; Conformity Testing and Certification.IEC 61400-23: 2014; Full Scale Structural Testing of Rotor Blades.IEC 61400-24: 2010; Lightning Protection.IEC 61400-25-1:2006; Communications for Monitoring and Control ofWind Power Plants - Overall Description of Principles and Models.IEC 61400-25-2:2015 PRV; Ibid-Information Models.IEC 61400-25-3:2015 PRV; Ibid-Exchange Models.

NORMAS INTERNACIONALESAPLICABLES, IEC 61400, Cont.

IEC 61400-25-4:2008; Ibid-Mapping to Communication Profile.IEC 61400-25-5:2006; Ibid-Conformance testing.IEC 61400-25-6:2010; Ibid-Logical Node Classes and Data Classes forCondition Monitoring.IEC 61400 26-1:2011; Time Based Availability for Wind turbineGenerating System.IEC 61400 26-2:2014; Production-Base Availability for Wind Turbines.IEC 61400 27-1:2015; Electrical Simulation Models-Wind Turbines.

CICLO EOLICO

EVALUACIN DEL RECURSO ELICO.

Es predecir la energa elica susceptible de obtenerse comoelectricidad en un sitio, zona o territorio dado.

Permite a los interesados en aprovechar este recurso tomar la decisinde hacerlo o no.

Permite, a los gobiernos y organismos internacionales, evaluar supotencial y la conveniencia o no de establecer marcos adecuados parasu aprovechamiento.

Permite la seleccin del tipo adecuado de aerogenerador. Tenerpresente que IEC clasifica las turbinas, en funcin de los valores desus velocidades medias anuales, en cuatro clases (I a IV, entre 10 y 6m/s ) segn el rgimen de viento imperante en un sitio dado.

EVALUACION DE RECURSO ELICO

EVALUACIN DEL RECURSO ELICO,Cont.

Se distinguen:A nivel de proyecto. Anlisis detallado con la posicin delaerogenerador o de cada uno de los aerogeneradores (parque elico),en el sitio en estudio.Requiere conocer las caractersticas del sitio, velocidades y pautas devariacin de los vientos en l.La aplicacin demltiples turbinas, formando un parque elicoimplica mayor complejidad en los estudios correspondientesA nivel macro, tambin denominado estudio de mapa en meso-escala. Su objeto es conocer el recurso a nivel global, de un pas oregin, para evaluar su potencial y planificar o no polticas conducentesa su aprovechamiento.

EVALUACIN DEL RECURSO ELICO:MEDICIONES DE CAMPO.

. Como la variacin de la velocidad del viento es aleatoria, deben

determinarse estadsticamente sus valores medio y lmites.

Para ello, se requiere realizar mediciones de la velocidad ydeterminacin de sus direcciones a distintas alturas en el lugar olugares en estudio.

Requisitos: Perodo de realizacin: Durante un ao corrido. Instrumentos: Emplear anemmetros (

EVALUACIN DEL RECURSO ELICO:MEDICIONES DE CAMPO, Cont.

Normas Internacionales Vigentes aplicables:11. Wind Speed Measurement and Use of Cup Anemometers 1stEdition 1999, 2nd Print 2003, International Energy Agency, IEA.IEC 61400-12.

Comentarios: Es imprescindible realizar siempre una campaa de medicin.

Su costo, es una fraccin pequea de la inversin en un proyecto deaerogenerascin elica y reduce el riesgo en la toma de decisionespor minimizar las incertidumbres en los datos en caso de proceder defuentes secundarias.

LIDAR (Laser Doppler sensor), es un sensor aplicable a mediciones alas alturas requeridas por los nuevos aerogeneradores.

EVALUACIN DEL RECURSO ELICO:MEDICIONES DE CAMPO, Cont.

Estrategia:Mstil/es de Medicin: cantidad, emplazamiento y altura (Extensin,

complejidad, rugosidad del terreno, altura del buje de aerogenerador/es, etc.).Linealidad del mstil/les: evitar errores de inclinacin de brazos, sensores,

estabilidad.Sensores: (diseo y calibracin anemmetros, alturas medicin, redundancia de

anemmetros y veletas, medidores de temperatura, presin y precipitacin, etc.).Proteccin contra Rayos.

Errores frecuentes que deben evitarse :No realizar calibraciones. Instalacin de mstil/les y sensores con inclinaciones, interferencias

electromagnticas, efecto estela del mstil, cables, etc.).Cambiar sensores, no filtrar datos ni correlacionar sensores.Huecos de datos.

EVALUACIN DEL RECURSO ELICO:MEDICIONES DE CAMPO, Cont.

EVALUACIN DEL RECURSO ELICO:MEDICIONES DE CAMPO, Cont.

.

EVALUACIN DEL RECURSO ELICO.Se aplica la metodologa Measure-Correlate-Predict, MCP, que

comprende los pasos siguientes: 1er. Paso: Medir (datos del sitio de corto plazo, 1 ao) 2eo. Paso: Correlacionar las mediciones, mediante el empleo de

modelos o no, con datos de referencia de largo plazo de estaciones decalidad, preferentemente con un rgimen de vientos similar al sitio o,en su defecto, emplear datos de referencia sintticos (NumericalWeather Prediction models, NWP), basados, por ej. en el GlobalWeather Archive, 1948 en adelante, y analizarlos y depurarlosaplicando modelos estadsticos, (tales como Model Output Statistics,MOS) y

3er. Paso: Predecir al recurso elico en el sitio y a largo plazo.En la lmina siguiente se detallan los pasos haciendo referencia al

empleo de modelos reconocidos a nivel intl. aplicables a parques:Wind2Pro, 3 TIER, MOS y WAsP (EAPC Sur SRL)

Metodologia paso a paso

EVALUACIN DEL RECURSO ELICO:PARQUES ELICOS.

.

SOFTWARE PARA EVALUACIN DELPOTENCIAL ELICO.

Windpro: Permite desarrollar y definir el proyecto elico ingresandolos datos de rugosidad y orografa del predio. Correlaciona a largoplazo los datos medidos con diferentes fuentes disponibles yconfiables en funcin de sus ubicaciones.

3 Tier: Correlacionar mediciones y registros de largo plazomediante modelo de mesoescala adaptado, mediante tcnicasestadsticas, a microescala.

WAsP (Wind Atlas Analysis & Application Program): Calcula elrendimiento de energa elica (basado en mediciones de corto plazoy correlacin a largo plazo mediante informacin de referencia).Permite extrapolar las estadsticas de viento, correlacionadas a largoplazo con el modelo de meso-escala y optimizar la distribucin delparque, reduciendo prdidas y aumentando el FC.

EVALUACIN MACRO DEL RECURSOELICO: MAPAS A MESO-ESCALA.

Requiere realizar una Simulacin Atmosfrica a Meso-Escala, MASS.sta, puede basarse en un:Modelo Dinmico basado en la dinmica de fluidos que simula lafsica atmosfrica incluyendo conservacin de masa, cantidad demovimiento y energa oModelo de Capa Lmite que aplica sus conceptos fsicos a unaplataforma de Sistema de Informacin Geogrfica, GIS.Para su corrida, se alimenta el modelo usado con a) datos de entrada,referidos al clima y al suelo en la regin de inters, proporcionados porbases, reconocidas internacionalmente, y con b) el conjunto de medidasdel recurso realizadas en lla.Los resultados obtenidos se verifican y, una vez validados, con ellos seelabora el mapa correspondiente.

EVALUACIN GLOBAL DEL RECURSOELICO: MAPAS A MESO-ESCALA, Cont.

NCEP:Nat. Center for EnvironmentalPredictionNCAR:Nat. Center for AtmosphericResearchSRTM;Shuttle Radar Topography MissionUSGS: Geological SurveyEROS: Earth ResourcesObservation & ScienceDTM: Digital Terrain ModelMAST: Mstil mediciones en sitio

RECURSO EOLICORECURSO EOLICOMAPAMAPAPOTENCIALPOTENCIALAEROGENERACIONAEROGENERACIONINDUSTRIALINDUSTRIAL

POTENCIAL ELICO LOCAL:ANTECEDENTES.

Hasta mediados del siglo pasado, Uruguay tuvo un desarrolloimportante de lamicro-generacin elica vinculada con laalimentacin de electricidad en las zonas rurales.En los aos 50 y 60 se realiz el primer relevamiento delpotencial elico del pas siguiendo las normasmeteorolgicas vigentes, es decir, medidas medidashorarias y a 10 m de altura sobre el nivel del suelo.A medida que el sistema interconectado detransmisin/distribucin nacional fue creciendo y lageneracin hidro/termoelctrica fue llegando a todos lospuntos del pas, lamicro-generacin elica fuedesapareciendo.

POTENCIAL ELICO LOCAL:ANTECEDENTES, Cont..

1963: Primer mapa de isoviento del pas. Elaborado con el apoyo de UNESCO,colaboracin de OSE, UTE y la Direccin Nacional Meteorologca, MDN, bajo ladireccin del Ing. E. Cambilargiu. Se emple informacin de 25 estaciones derelevamiento de viento distribuidas en el pas.

La Aerogeneracin en el Uruguay. Ings. O. Maggiolo y F. Wald, Facultad deIngeniera, UdelaR Revista de Ingeniera, N 7, 2da. poca, Mayo 1973, pgs.17 ysigs., expresa que:la energa elica es una fuente de energa aprovechable en el pas

que puede contribuir a aumentar apreciablemente la potenciaelctrica instalada.

Conclusiones relevantes: Zona costera del Ro de la Plata y Sierra de Minas:

velocidades = y >7 m/s (Valor medio anual) El FC anual de generacin en estas zonas es elevado Los diagramas diarios de velocidad de viento muestran desfasajes en las horas

que garantizan una cierta potencia de generacin elctrica constante deelevada probabilidad

Variacin temporal diaria de velocidades de viento en Colonia, Montevideo y Puntadel Este y de la Velocidad Equivalente de este conjunto.Tomado de Aerogeneracin en el Uruguay, Ings. Maggiolo y Wald, 1973

POTENCIAL EPOTENCIAL ELICO LOCALLICO LOCAL::ANTECEDENTESANTECEDENTES,, Cont.Cont.

POTENCIAL ELICO LOCAL:ANTECEDENTES, Cont.

Oportunidades en el Desarrollo de la Energa Elica en el Uruguay. Ing. J. Cataldo, Facultad de Ingeniera, UdelaR. Seminario Encuentro

Regional s/Biocombustibles; 5ta. Reunin del Comit de Energa,HUGM, abril 2009.

Enumera: Estudios de evaluacin del potencial elico nacional realizados

por la Facultad de Ingeniera, UdelaR, desde 1993 a esa fecha,con el apoyo de UTE, BID-CONYCIT, algunas IntendenciasMunicipales, algunas empresas industriales privadas y

Estudios ejecutados por empresas privadas con mediciones deviento en distintos sitios del pas (Sowitec, Innovent, Fortuny,etc.)

URUGUAY: MAPA ELICO. Disponible desde 09/2009 en la pg. web DNE, MIEM. Acceder a

http://www.energiaeolica.gub.uy Incluye los datos siguientes:

Velocidad media anual para distintas alturas (15 m, 30 m, 50 m y80 m).Velocidad medial anual a 90 m de altura expresado segn DivisinDepartamental del territorio.Mapa con velocidad media anual a 90 m de altura complementadocon Rosas de Viento *cubriendo todo el territorio.Mapa con las Lneas de Transmisin de Energa Elctrica Nacionalde la poca y velocidad media anual de viento a 90 m de altura.*Rosa de los Vientos: Diagrama circular dividido en 12 sectores de30 c/u, que muestra la distribucin de la velocidad y de la frecuenciade direcciones de vientos en un sitio dado o a sta ltima.

Resultados: elaboracin de un Mapa Elico Nacional identificacin de zonas de posible aprovechamiento con un potencial

de 1500 MW de potencia instalada (Sierra de los Caracoles, Sierras delas nimas, de Rocha, Cerro Largo, Cuchilla de Haedo, etc.).

Valores del FC (Factor de Capacidad) del orden y superiores al 35%.Velocidades de vientos entre 5 m/s (10 m altura) y 7 m/s (60 m) en

zona costera y, entre 7 m/s y 9 m/s, en colinasDireccin mas frecuente cuadrante E.

Conclusin: La disponibilidad del recurso elico en el pas es significativa, abarca

a casi todo el territorio y est demostrada tcnicamente, tiene valoresde FC superiores a los que se consideran internacionalmenteaprovechables (Ej. 20% en Espaa).

Cuenta con aleatoriedad, caracterstica intrnseca del recurso.

POTENCIAL ELICO LOCAL:Antecedentes Cont.

URUGUAY: MAPA ELICO

.

ESTIMACION DE ENERGIAELICA ANUAL EN UN SITIO.

FUENTE: B. THRESCHER, WIND ENERGY SCIENCE AND TECNOLOGY.IEEE PES 2009 General Meeting, Calgary CANADA

HERRAMIENTA DE CLCULO DEGENERACIN ELICA, DNE-MIEM.

La DNE, MIEM, en su pgina web www.energiaeolica.gub.uypone a disposicin Herramientas para calcular la aerogeneracinde energa elctrica a partir de estimaciones del recurso en un sitioparticular del territorio nacional.

Son aplicables para realizar estudios de pre-factibilidad deproyectos concretos.

De las herramientas ofrecidas, se recomienda Clculo degeneracin de Energa Basada en Datos del Mapa Elico.Facilita la realizacin de los clculos enumerados en la lminaanterior.

Paralelamente, la pgina web tambin proporciona direcciones defabricantes de aerogeneradores.

AEROGENERACINCOSTOS DE INVERSIN Y OPERACIN.

Oscilan entre U$S 1900/2700 el KW Para instalaciones pequeas es mayor. En general, la distribucin porcentual de costos es la siguiente:

Aerogeneradores 75%, Obras civiles 8% , Instalaciones electro-mecnicas 12% yOtros 5%

Los costos de Operacin y Mantenimiento, O&M, son funcin del diseo delaerogenerador y de las condiciones del sitio.

Los aerogeneradores grandes cuentan con Sistema Mantenimiento Predictivo (mejorade disponibilidad de los equipos y de las primas a pagar a las empresasaseguradoras).

Es frecuente que el suministrador de aerogeneradores proporcione un servicio O&Mde 2 a 5 aos, requisito a veces requerido por las instituciones que financian estetipo de inversiones.

Criterios aplicables a instalaciones pequeas y domiciliarias: disponer develocidades medias de viento = > 4m/s y costo unitario de la energa elctrica >U$S 0.10/kwh.

AUTOGENERACIN ELICA INDUSTRIAL. Basada en los Dto. PE 158/012. Promueve la celebracin de contratos de compraventa de energa entre UTE y

Consumidores Industriales (Cdigo Clasificacin Intl. Industrial Uniforme, CIIU,Sec C, Divs. 10-33, Rev. IV), que produzcan energa elctrica usando energa elicacomo fuente primaria.

Reconoce 3 modalidades: Generacin en el propio predio, fuera del predio y enasociacin (bajo modalidad de sociedad de hecho).

Establece las condiciones de contratacin con UTE; entre ellas, potencia mxima ainstalar entre 150 kW y 60 MW, etc.

Plazo de Vigencia: 2 aos a partir de su promulgacin o hasta completar una potenciacontratada total de 200 MW.

Esta convocatoria finaliz el 28-05-2014; no obstante, es aplicable el Dto 144/014(Ver en Mdulo 5).

.

AUTOGENERACIN ELICA INDUSTRIAL, Cont. Dto PE 433/012 del 28/12/2012. Indica, en su Anexo I, la metodologa de clculo del precio de la energa elctrica

demandada al sistema y, en el Anexo II, el valor del precio de cada uno de loscargos aplicables a la fecha de su promulgacin.

Anexo I: El precio de la energa demandada se compone de distintos cargos fijadosen el pliego tarifario vigente para el nivel de tensin que corresponda, a saber:

Cargo por Energa: precio por kWh consumido ($/kWh) Cargo por Potencia: ($/kW mx mensual contratado, horas P y Llano). Cargo Fijo Mensual: ($/mes). Cargo por Potencia Excedentaria. Cargo de Transicin Total, CTT, ($/kW) Anexo II: Indica los valores aplicables para los distintos niveles de tensin de

conexin. Su actualizacin se hace en cada oportunidad de ajuste tarifario. El vigente(mayo 2015) es el indicado en el Dto, 66/015 (23-02-2015).

AUTOGENERACIN ELICA INDUSTRIAL:EJEMPLO.

AUTOGENERACIN ELICA INDUSTRIAL:EJEMPLO(ENGRAW S.A.), Cont.

AUTOGENERACINELICA INDUSTRIAL:EJEMPLO(ENGRAW S.A.), Cont.

PENETRACIN DE ENERGA ELICAEN LA RED ELCTRICA Cont.

Se distinguen: Penetracin < 10% de la potencia total del sistema.

No implica dificultades mayores. Penetracin del 20%. Empleo de sistemas de prediccin de vientos y ajustes al software

de despacho de cargas basados en que el viento suele variar suvelocidad gradualmente.

Generacin de respaldo para compensar la variabilidad de esterecurso. sta, se atena disponiendo de parques elicos ubicados ensitios distantes entre s; en conjunto, aportan una potencia al firmemucho ms pareja.

Penetracin > 20% y hasta un 50%.

Pronstico/previsin de vientos.

Gestin del lado de la demanda (Redes inteligentes) y de la oferta(equipos de generacin de respaldo).

Almacenamiento de energa que acta de pulmn entre oferta ydemanda:

Hidroelctrica. Regla del pulgar: un sistema admite tanta elicacomo disponga de hidrulica.

Produccin de H2. La experiencia mundial es muy limitada.

PENETRACIPENETRACINN DE ENERGDE ENERGA EA ELICALICAEN LA RED ELEN LA RED ELCTRICACTRICA (Cont.)(Cont.)

LA ENERGA ELICA EN EL SISTEMAELCTRICO URUGUAYO.

Dado su carcter de recurso intermitente distribuido (variabilidad enperodos cortos de tiempo, transitorios de conexin/desconexin, etc.) ,los proyectos de generacin elica requieren que se conozcan susimpactos en la red a la que se conecta.

Ello, puede limitarla a zonas de prioridad elica o, afectarla porlimitaciones operativas resultantes de las restricciones existentes en lasredes.

Se entiende, que, en nuestro pas, con la red actual puede integrarseuna potencia elica instalada del orden de 1500 MW. Puedemanejarse en forma confiable y poco compleja por la disponibilidadde los lagos de las represas que permiten absorber las fluctuacionespropias de la generacin elica.

POTENCIALIDAD DE LA ENERGAELICA EN URUGUAY.

Se estima entre 6500 MW y 14000 MW (

POTENCIALIDAD DE LA ENERGAELICA EN URUGUAY, Cont.

.

POTENCIALIDAD DE LA ENERGAELICA EN URUGUAY, (Cont.)

Existe reserva operacional abundante: generacin de base de respaldoexistente, que, excluyendo la basada en biomasa, est constituida por500 MW, turbinas de gas, y 80 MW motores diesel, adicionadaactualmente por generadores arrendados (Mdulo 5, lmina 26)

Se cuenta con capacidad de intercambio regional: buenainterconexin elctrica con Argentina y Brasil; sta ltima en procesode ampliacin. No obstante, las perspectivas de disponibilidad deenerga en ambos pases, no son halageas.

Las dos condiciones anteriores, por otros motivos, representan para elpas un costo ya incurrido.

Nota: La energa trmica seguir siendo necesaria, aunque, se prevuna participacin pequea, en aos hidrolgicos medios, para respaldary complementar la hidrulica.

POTENCIALIDAD DE LA ENERGAELICA EN URUGUAY, Cont.

Aporte horario registrado por DNC entre la 01h,12/08/2014 y las13h,13/08/2014.

POTENCIALIDAD DE LA ENERGAELICA EN URUGUAY, Cont.

Aporte horario registrado DNC entre la 01h,02/07/2015 y las 13h,03/07/2015.

PARQUES ELICOS: REA OCUPADA.

El rea ocupada es funcin de la distribucin y espaciado delos aerogeneradores y las condiciones topogrficas del sitio.Por lo general oscila entre valores extremos de 4 a 32Ha/MW; no obstante, la gran mayora requiere entre 9 y 14Ha/MW.No obstante, el rea realmente ocupada, incluyendocaminera de servicio, es del orden del 3-5% de la superficietotal de los parques.

CONSIDERACIONESAMBIENTALES

CONSIDERACIONES AMBIENTALES.

Reduccin de emisiones de GEI:Depende de las contribuciones de distintas fuentes en la matriz

energtica elctrica. En grandes lneas, 1 Kwh de electricidad generado mediante

energa elica, evita 1 kg de emisiones gaseosas de CO2e cuandose emplea C como combustible, 0.75 kg cuando se empleapetrleo y 0.5 kg cuando se utiliza GN.

Estudios de aplicacin del Anlisis de Ciclo de Vida al uso deaerogeneradores, incluyendo su fase de construccin, muestranque su empleo reduce las emisiones de GEI un 99% con respectoal uso de C y 98% utilizando GN.

Sombras Fluctuantes: Suelen aparecer en las maanas soleadas y en las tardes,

constituyendo una preocupacin al disearse proyectos degeneracin elica.

CONSIDERACIONES AMBIENTALES, Cont.

Impacto Visual: Es la preocupacin ambiental ms importante al proyectarse su

empleo, en particular en parques elicos. Es habitual la preparacin de fotomontajes para evaluarlo dado que,

pese a su esbeltez y la levedad de su aspecto, el mayor impactoambiental deriva de su altura.

Las torres y palas carecen de colores vivos (suelen ser de colorblanco mate para facilitar su integracin al entorno), no obstante sibien de lejos apenas se reconocen, de cerca, generan un efecto visualpor incorporar un elemento antropognico poco voluminoso y esbeltopero explcito en el paisaje.

Los conjuntos de aerogeneradores pueden ubicarse en una lnea(cresta de una colina) o en varias paralelas (distribucin entresbolillo).

Debe evitarse la instalacin en paisajes frgiles o reas protegidas.

CONSIDERACIONES AMBIENTALES,Cont.

Uso del suelo.Se distingue:

Fase de Construccin: No hay un cambio ambiental significativo en lamedida que el movimiento de tierra es de escasa entidad, apenas lonecesario para la fundacin de las torres (depende de la potencia delaerogenerador) por lo que los impactos sobre la fauna y flora sonmnimos.Fase de Operacin: El rea ocupada por los aerogeneradores es delorden de 140 m/Kw 14 ha/MW, pero la superficie de terrenorealmente utilizada es del orden de 0.43 m/Kw (plataforma), llegandoa un 5% de aqulla si tambin se considera la caminera (entre 4 m y 7m para aerogeneradores de 850 Kw y entre 6 m y 9 m para 2 MW) deacceso y equipos complementarios, no inhabilitando el resto del suelopara otros uso (actividades agropecuarias, por ejemplo).

CONSIDERACIONES AMBIENTALES, Cont.

Uso del Suelo:

En el Estado de Texas, USA, donde la generacin de energa elica esmuy importante, el valor de la tierra se determina por suscaractersticas de suelo, agua y por la existencia o no de condicionesfavorables de viento.

Los propietarios de tierras arriendan el uso del suelo por aerogeneradorinstalado o por un % de los ingresos anuales generados por venta deenerga.

Una expresin habitual es The wind farm is profit without work.

CONSIDERACIONES AMBIENTALES(Cont.)

Ruido:

Se trata de ruidos de bajas frecuencias (

CONSIDERACIONES AMBIENTALESCont.

Efecto sobre Aves y Mamferos Voladores:

Pueden producirse colisiones con los aerogeneradoresespecialmente durante los crepsculos.

Si bien el riesgo de colisiones est siempre presente, se hademostrado que una especie no desaparece por el hecho de quemueran individuos de la misma a largo de un tiempo dado.

Segn el estudio Summary of Antropogenic Causes of BirdMortality, Erikson y colaboradores, 2002, los aerogeneradoresson responsables de la muerte de un ave/10000 mientras que losfelinos causan las de 1000/10000, las lneas de AT 800/10000 yla aplicacin de pesticidas unas 700/10000. Otros autores indicanuna mortandad de 0.3 Aves/GWh generado.

CONSIDERACIONES AMBIENTALESCont.

Interferencias electromagnticas, EMI: Si bien no generan radiaciones de este tipo, las palas de los rotores

pueden reflejar o absorber seales, en particular de microondas. Se evita esta interferencia asegurando que las ondas no sean

interrumpidas por la seccin del rotor de los aerogeneradores, salvolos residenciales que no estn construidos con elementos metlicospor lo que no crean este tipo de interferencia.

Interferencias con seales de Radar: Existe, no deben interferir con aeropuertos ni bases militares.

Consumo de Agua: Salvo en climas ridos, donde es necesario lavar las palas para retirar

polvo e insectos que pueden deformarlas y afectar su desempeoaerodinmico, no requieren uso de agua.

CONSIDERACIONES AMBIENTALESCont.

Percepcin Social: En general la instalacin de parque elicos tiene el apoyo de la sociedad civil, por

tratarse una fuente de energa renovable no contaminante.

Sin embargo, hay cierta resistencia por parte de algunas ONG por los posiblesefectos negativos sobre algunas poblaciones de murcilagos y aves migratorias y,tambin, por los impactos visuales generados por parques elicos de gransuperficie.

A nivel local, la experiencia de Sierra de los Caracoles y otros parques, no hacreado resistencias siendo tomado como ejemplo de una generacin de EE limpia.

No obstante, se han dado situaciones de rechazo, en particular referidas a lainstalacin de Parques Elicos.

DINAMA exige para que el MVOTMA otorgue la Autorizacin Ambiental Previa,AAP a este tipo de emprendimientos comprendidos por el Dto. PE 349/005 que secumplan los Criterios Establecidos para la Instalacin y Operacin de ParquesElicos, 13/03/2012. Tambin hay Criterios Municipales,CELA; Maldonado, 2010.