LA ENERGÍA EÓLICA...Se requiere un aerogenerador de 3 m. de diámetro de rotor, en un lugar, donde...
33
LA ENERGÍA EÓLICA
Transcript of LA ENERGÍA EÓLICA...Se requiere un aerogenerador de 3 m. de diámetro de rotor, en un lugar, donde...
LA ENERGÍA EÓLICA
Definición.
Energía eólica, es la energía obtenida del viento, es decir, la
energía cinética generada por efecto de las corrientes de
aire, y que es transmitida en otras formas útiles de energía,para las actividades. humanas.
La Energía eólica
➢El hombre usa por primera vez la energía del viento en
Egipto, 3000 a.c. para propulsar barcos de vela.
➢Hammurabi, usaba molinos de viento para irrigación en
2000 a.c. Los primeros molinos conocidos de Seistan, del
siglo VII.
➢1400, el papa Celestino III reclama la propiedad del viento:
los molinos pueden usarlo pagando una cuota.
➢1854, Halladay introduce un molino de viento ligero,
barato, que se erige como uno de los símbolos de las
granjas americanas.
Antecedentes históricos de la energía eólica.
➢1888, Brush construye la primera turbina eólica para generacióneléctrica, mejorada por Poul La Cour.
➢El primer molino de viento de grandes dimensiones parageneración de electricidad, la turbina Smith-Putnam, fueconstruida en Vermont en 1945.
➢2005, generadores que producen más de 5 MW y grandesparques (o “granjas”) eólicas instaladas en el mar.
Antecedentes históricos de la energía eólica (continuación).
¿De dónde viene la energía eólica?Todas las fuentes de energía renovables(excepto la mareomotriz y lageotérmica), incluyendo la energía de loscombustibles fósiles, provienen, del sol(temperatura: 5600 °C). La cantidad deenergía que llega a nuestra atmósferaexterior equivale a una potencia de 1,4kW por cada m². Alrededor de un 1 a un2% de la energía proveniente del sol esconvertida en energía eólica.
Industria energética con mayor ritmo de crecimiento en la última
década
Método rápido para calcular la energía producida
por un aerogenerador.
Al decidir la ubicación del aerogenerador y estimar la
disponibilidad del viento, se determina la cantidad de
energía del aerogenerador, para saber si satisface las
necesidades energéticas que se plantean.
Se puede calcular la energía anual producida (EAP) por
el aerogenerador.
Es empleado en pequeños aerogeneradores.
Este método tiene 3 pasos:
1. Determinar la densidad de potencia (P/A) en W/m2 del área de barrido del rotor en el lugar y a la altura del eje del aerogenerador por instalar.
2. Calcular el área de barrido (A) del rotor del aerogenerador en metros cuadrados.
3. Asumir un valor del rendimiento total del sistema eólico.
La energía anual producida (EAP) en kWh/año:
EAP = (P/A) x (A) x (rendimiento total) x (8 760 h/año) / (1000 W/kW)
Densidad de potencia (P/A).
Los mapas eólicos suministran valores de la densidad de
potencia, generalmente por regiones o áreas determinadas,
se pueden emplear para calcular la energía anual
producida por un aerogenerador.
Cuando no es posible; se usa la velocidad media del viento,
y un adecuado factor cúbico (FC).
P/A= ½ ρ FC V3
V: velocidad media anual en el sitio seleccionado.
El factor cúbico se asume como una distribución de Rayleigh
(FC = 1,91). Cuando se conoce la distribución de frecuencia de
velocidades, el factor cúbico a emplear es el correspondiente a
esa distribución de frecuencias.
Considerando que la temperatura media en Cuba es 25,5 °C y que la densidad de aire a nivel del mar es 1,2 kg/m3
Un lugar con una velocidad media anual de 4 m/s, tendrá una densidad de potencia de 73 W/m2.
P/A = ½ x (1,2) x (1,91) x 43 = 73,344 W/m2
P/A = 73,344 W/m2
Con P/A, se estima la densidad de energía anual en kilowatt-
hora-año por metro cuadrado (kWh/año/ m2 ), multiplicando la
densidad de potencia anual, por las 8 760 horas que tiene el
año.
Área de barrido del rotor (A).
El área de barrido es el área del círculo desarrollado por dicho
rotor.
A = Π r2
r, radio del rotor.
Por ejemplo, en un aerogenerador cuyo rotor posee un
diámetro de 3 m, el área de barrido del rotor es:
A = Π r2
A = Π (1,5)2
A= ~ 7 m2 (área de barrido del rotor)
Ejemplo.
Se requiere un aerogenerador de 3 m. de diámetro de rotor, en un
lugar, donde la velocidad media anual del viento, a la altura del eje
del rotor, se estima en 4 m/s.
Determinar, aproximadamente, cuánta energía es capaz de entregar
el aerogenerador; si el rendimiento total del sistema es 28%.
La energía anual producida (EAP) por el aerogenerador:
EAP = (P/A) x (A) x (rendimiento total) x (8 760 h/año) / (1 000 W/kW)
P/A = 73 W/m2 para velocidad media anual de 4 m/s, considerando
una distribución de frecuencias de velocidades de Rayleigh, el
rendimiento es de 28%.
A = Π r2
A= 7 m2
EAP = 73 x 7 x 0,28 x 8 760 / 1 000 = 1 253 kWh/año.
Este método no es exacto, pero contribuye a determinar de manera
aproximada, la energía de un aerogenerador. No olvidar que se ha
empleado una distribución de frecuencias de velocidades de Rayleigh.
Un valor más aproximado se espera cuando se conozca la distribución
de frecuencias de las velocidades del viento en el sitio, con la cual se
determina la densidad de potencia con mayor exactitud.
El rendimiento, depende del tipo de aerogenerador y del régimen de viento del lugar.Se diseñan para trabajar en determinadas condiciones del viento.
El rendimiento global del aerogenerador, comprende el rendimiento del rotor.
La potencia máxima que puede capturar un rotor, está limitada por el “límite de Betz”
(Albert Betz-Alemania).
El límite de Betz es 59,3% de la potencia disponible del viento de aproximación al
rotor.
Realmente, los rotores capturan menos potencia que la máxima que expresa el
límite de Betz.
* Doctor en Ciencias Técnicas. Profesor
Titular del Centro de Estudio de Tecnologías
Energéticas Renovables (CETER), La
Habana, Cuba.
e-mail: [email protected]
Rendimiento total del sistema eólico.
Los pequeños aerogeneradores se
ubican donde existe la necesidad.
Por lo general, donde hay necesidad,
no se producen altas velocidades del
viento, lo más probable es que sean
bajas.
Debido a esto, se diseñan para que
trabajen mejor a bajas velocidades del
viento..
En sitios con vientos altos, la eficiencia
de los pequeños aerogeneradores
será baja.
En sitios con velocidades bajas (4 m/s)
puede llegar a casi 30%, en lugares
con altas velocidades (7 m/s) sólo
convierte entre 15 y 16%.
Para valores intermedios, como 5-6
m/s, puede ser alcanzable un valor de25 y 21%, respectivamente.
Los grandes aerogeneradores con
mejores diseños aerodinámicos
llegan como máximo a 40%.
En general, los rendimientos de los
aerogeneradores se mueven entre
12 y 40%.
El rendimiento total de los pequeños
aerogeneradores se estima entre 15y 30%.
Dptos. % Prom. (m/s)
15% 8 9 8,5
30% 7 8 7,5
55% 6 7 6,5
7,2
Velocidades (m/s)
Velocidad Promedio (m/s)
Ica y Piura
Perú es un país apto para generar energía eólica en la costa.
A causa de una zona de alta presión en el Pacífico Sur que varía su posición muy poco durante el año, el viento en la costa es constante y considerablemente fuerte, en el norte y sur.
Aprovechando esta fuente de energía, Perú en el 2010 licitó la instalación de los primeros tres parques eólicos. El primero fue inaugurado en Mayo 2014. El cuarto parque fue conectado a la red en Febrero 2016 y otros tres están adjudicados.
Energía eólica en Perú
1989, Electroperú S.A. inicia estudios de investigación de energía eólica en ellitoral, definiendo la potencialidad eólica en Puerto Malabrigo (PuertoMalabrigo, Distrito Razuri, Provincia Ascope, Departamento de La Libertad), SanNicolás y San Juan de Marcona (Departamento de Ica).1996, MINEM, implementó los proyectos de Malabrigo de 250 kW, y en 1999 elproyecto piloto San Juan de Marcona de 450 kW.
Energía eólica en Puerto Malabrigo
Bosque Eólico en Malabrigo y San Juan de Marcona.Los bosques eólicos, están constituidos por un conjunto de aerogeneradoresubicados en un área cuya suma total representa la potencia instalada, launiformidad de la velocidad del viento dependerá de la característica delterreno, la geografía de Malabrigo y San Juan de Marcona son muy parecidos,del tipo eriazo, los registros de velocidad del viento sirven para estimar elpotencial eólico del lugar, las potencias aproximadas serían para Malabrigo de30 MW con una extensión de terreno de 413Ha transferidas por el ProyectoChavimochic y San Juan de Marcona 100 MW con una extensión de 1200 Ha.
GRACIAS
