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Etiquetado y Certificación de Aerogeneradores

Luis Cano

JORNADAS TÉCNICAS GENERA 2012PER 2011-2020, Bases para el Desarrollo de la Minie ólicaMadrid, 24 de Mayo de 2012

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• La proliferación masiva de pequeños aerogeneradores (PA) fiables es todavía poco importante a nivel mundial.

• Hay actualmente diferentes normas disponibles para la certificación de PA’s , que están en continuo cambio debido a la aparición de nuevos requerimientos de las máquinas.

• Los PA’s tienen un gran potencial tanto en sitios aislados como en conexión a red por la creación de programas específic osen algunos países (EEUU, Gran Bretaña, Italia, Portugal, Dinamarca, Irlanda, Japón, España, Francia..).

• No existe a veces un control de calidad del mercado en este sector a nivel internacional.

AntecedentesAntecedentes

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• Actualización de los estándares internacionales para PA`s– IEC 61400-2 Ed 3 (2012)

• Normas industriales ya existentes en algunos países (AWEA (EEUU), BWEA (GB)).

• Recomendaciones Prácticas Internacionales para PA’s ya se han desarrollado (IEA Task 27).

Iniciativas para la mejora de la situaciIniciativas para la mejora de la situaci óón actualn actual

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¿Qué es un PA?Se define según la norma IEC 61400-2 2nd Ed:2006 como aquel aerogenerador cuya área barrida no supera los 200 m2, esto es para una máquina de eje horizontal 16 m de diámetro de rotor (50-60 kW)

Estado de la Estado de la tecnologtecnolog ííaa

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Internacionales : Certificación de acuerdo a:– Requisitos de diseño.

• UNE/EN 61400-2:2007

– Curva de potencia.• UNE/EN 61400-12-1:2007 Anexo H

– Emisión de ruido acústico.• UNE/EN 61400-11:2004 Anexo F

– Conformidad y certificación tipo.• UNE/EN 61400-22:2011.

RevisiRevisi óónn de de laslas normasnormas

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• British Wind Energy Association BWEA Small Wind Turbine Performance and Safety Standard - 29 Feb 2008.

• American Wind Energy Association AWEA Small Wind Turbine Performance and Safety Standard . AWEA 9.1-2009.

• Danish Energy Agency. Certification of SWT .

Desarrollada por RISO-DTU Wind Division (P< 25 kW o A < 200 m2) Versión Simplificada A < 40 m2.

RevisiRevisi óónn de de laslas normasnormas

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• Porque es muy costoso para el fabricante o las ventas para recuperar los costes de la certificación son muy elevadas.

• Porque no es obligatorio , exceptuando los casos en los que está subvencionado .

• Porque s posible vender PA’s en la mayoría de países con pocos requerimientos de calidad .

• Porque no se requieren garantías . • Porque la mayoría de los usuarios potenciales

tiene un gran desconocimiento de la tecnología de PA’s.

……pero la mayorpero la mayor íía de las ma de las m ááquinas no estquinas no est áán n certificadas. certificadas. ¿¿Por quPor qu éé??

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• A nivel nacional o local , establecer los requisitos necesarios (p.e. certificación) para estableces los regimenes de ayudas a la minieólica.

• Promocionar la existencia de plantas de ensayo cualificadas. Ya existen varias entidades certificadoras y ensayadoras independientes y se prevé la aparición más a corto/medio plazo.

• Subvencionar la certificación de PA’s.• ¿y por qué no establecer un sistema de etiquetado

aprobado y válido a nivel internacional?

¿¿QuQuéé habrhabr íía que hacer para aumentar el a que hacer para aumentar el nnúúmero de mero de PAPA’’ss certificados?certificados?

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• Debido a que el mercado de los PA’s se estáincrementando, es necesario establecer criterios que permitan a los usuarios de este tipo de tecnología poder comparar los diferentes productos disponibles en el mercado de una manera sencilla .

• Porque el desarrollo de procedimientos acordados internacionalmente para el ensayo y la evaluación de PA’s es necesario para dar soporte a la industria, aumentar la confianza en esta tecnología y evitar un posible caos en el mercado que sería nefasto para todos.

¿¿Por quPor qu éé esta etiqueta internacional?esta etiqueta internacional?

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En estas Recomendaciones Prácticas se describe un método para generar la IEA Consumer Label for SmallWind Turbines .

Esta es una etiqueta internacional cuyos resultados están obtenidos a partir de ensayos basados en normas IEC y que permite comparar de una manera simple y condensada los resultados de los PA’s independientemente de donde se hayan realizado estos.

IEA Wind Task 27

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• Dotar de información relevante al usuario para poder tomar decisión de compra (energía estimada, clase de durabilidad, parámetros acústicos, etc.);

• Resumir los resultados de los ensayos en medidas comparables;

• Fomentar los ensayos de alta calidad para obtener una etiqueta basada en normas y sistemas internacionales; y

• Colocar las etiquetas y los informes de resumen de los ensayos en Internet en un sitio único.

Objetivos de la etiquetaObjetivos de la etiqueta

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La etiqueta resume los resultados de los siguientes 3 ensayos, que se han tenido que realizar siguiendo los requerimientos de la norma de laboratorios ISO/IEC 17025 :

– Test de Duración según UNE/EN 61400-2, (punto 9.4);

– Curva de potencia según UNE/EN 61400-12-1; y

– Emisión de ruido acústico según UNE/EN 61400-11.

Ensayos requeridosEnsayos requeridos

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Funcionamiento fiable del PA durante todo el periodo de ensayo;Al menos 6 meses de operación;Al menos 2500 horas de producción de energía en vientos de cualquier velocidad;Al menos 250 horas de producción de energía en vientos de 1,2 Vave y mayores;Al menos 25 horas de producción de energía en vientos de 1,8 Vave y mayores

La velocidad de viento se define como el promedio diezminutal de los datos medidos a la altura de buje con un periodo de muestreo de al menos 0,5 Hz.

MesTodos 2704.9 710.6 215.0 41.9 19.0 255.0 7094.0 172.5 152.0 624.6 90.8Jun-2008 238.2 36.2 3.8 28.6 18.5 5.0 518.0 11.3 7.8 3.3 99.3Jul 256.0 8.5 0.3 23.9 - - 744.0 78.2 2.2 38.8 94.1Aug 115.8 4.5 0.0 19.2 - - 744.0 6.3 20.0 323.0 55.0Sep 120.5 11.7 1.8 22.4 - - 720.0 36.2 30.3 174.7 73.3Oct 236.0 45.0 12.2 32.8 17.3 10.0 744.0 0.7 1.3 0.0 100.0Nov 348.0 98.7 22.5 37.0 20.9 40.0 720.0 22.1 0.0 0.0 100.0Dic 339.7 160.5 54.8 41.4 17.4 68.0 744.0 7.9 27.2 32.8 95.4Ene-2009 385.0 155.5 56.0 38.8 19.9 76.0 744.0 4.9 32.0 36.5 94.8Feb 333.2 107.3 36.8 41.9 20.0 23.0 672.0 3.2 27.0 0.0 100.0Mar 332.5 82.7 26.8 18.0 18.0 33.0 744.0 1.7 4.2 15.5 97.9

TN(horas)

O(%)

NºDatos

Horas de produccion de energíaI15(%)

TT(horas)

TU(horas)

TE(horas)

(1.2* Vave)9 m/s

(1.8* Vave)13.5 m/s

Vave > 0 m/s

Máx rafaga(m/s)

Ensayo DuraciEnsayo Duraci óónn

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La velocidad de viento se define como el promedio minutal de los datos medidos a la altura de buje con un periodo de muestreo de al menos 0,5 Hz.

Ensayo Curva de PotenciaEnsayo Curva de Potencia

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Energía anual de ReferenciaEs la energía total que se produciría en un año en un sitio de velocidad media de 5.0 m/s a la altura de buje, asumiendo una distribución de Rayleigh para la velocidad de viento, una disponibilidad de100% y la curva de potencia calculada según la norma UNE/EN 61400-12-1, donde se hace referencia al término “Energía Anual Producida” (EAP). En la norma se hace referencia a la “EAP-medida” y la “EAP-extrapolada”; y deben ser normalizadas a la densidad del sitio de ensayo y a nivel del mar. En las recomendaciones y la consiguiente etiqueta se usaría la EAP-medida y normalizada a nivel del mar.

Velocidad mediaanual a la altura

de bujeEAP medida EAP extrapolada

Completo si la EAP medida es al menos

el 95% de la EAP extrapolada

m/s kWh kWh % kWh4 7884 1717 22% 7884 Completo 5 15327 1948 13% 15329 Completo6 23516 2144 9% 23572 Completo7 30967 2271 7% 31330 Completo8 36718 2325 6% 37924 Completo9 40459 2314 6% 43158 Incompleto10 42350 2254 5% 47047 Incompleto11 42770 2160 5% 49696 Incompleto

Incertidumbre estandar en la EAP medida

Ensayo Curva de Potencia. CEnsayo Curva de Potencia. C áálculo de la EAPlculo de la EAP

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40

50

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100

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150

160

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200

210

220

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240

250

win

d s

pe

ed

(m

/s)

Distance from rotor centre (m)

Immission Noise Map

85-90

80-85

75-80

70-75

65-70

60-65

55-60

50-55

45-50

40-45

35-40

30-35

NO DATA ABOVE 15 m/s

Nivel de Potencia Sonora DeclaradoEl nivel de potencia sonora declarado en dB(A) a una velocidad de 8 m/s siguiendo las medidas establecidas en UNE/EN IEC 61400-11 y calculada según la norma IEC 61400-14.

Ensayo de EmisiEnsayo de Emisi óón de Ruido Acn de Ruido Ac úústicostico

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• Los centros y/o organizaciones que ensayen PA’s deben cumplir los requerimientos de la norma ISO/IEC 17025 y las normas correspondientes de cada ensayo o alguna entidad acreditada debe operar como testigo durante todo el proceso de ensayo.

• En el informe resumen del ensayo debe aparecer una breve descripción de cómo los requerimientos de la norma ISO/IEC 17025 y las normas correspondientes de cada ensayo (p.e. UNE/EN 61400-12-1) han sido cumplidos, indicando como mínimo si alguna entidad acreditada ha estado involucrada.

Requerimientos de los centros de ensayoRequerimientos de los centros de ensayo

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IEA Etiqueta IEA Etiqueta

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Cada país/provincia/municipio tienen diferentes ordenanzas y leyes, como por ejemplo en el valor de los niveles de ruido admisibles o en los requerimientos legales de un producto. Así que sería recomendable que a los valores dados en la etiqueta se uniera una investigación por parte del usuario de algunas ordenanzas como por ejemplo

– Requerimientos constructivos y urbanísticos;

– Requerimientos de los instaladores;

– Requerimientos eléctricos, reglamentos de baje tensión, uso de la red;

– Requerimientos de ruido;

– etc.

InterpretaciInterpretaci óón de la Etiqueta n de la Etiqueta

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• Una organización independiente se encargaráde publicar los resultados en la etiqueta , para que los usuarios puedan comparar en un mismo sitio los diferentes productos que tienen expedida la etiqueta.

• Cuando la organización considere que los requerimientos para el etiquetado están completados se publicará un informe resumencon los principales resultados del PA así como una copia de la etiqueta emitida en una página web.

AdministraciAdministraci óón de la Etiqueta n de la Etiqueta

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• Esta etiqueta está solo basada en ensayos (no se requiere una revisión del diseño).

• La influencia de todas las variantes que haya en la estructura y cimentación no están incluidas . Por ejemplo, la interacción dinámica que hay entre la turbina y la torre.

• El ensayo de Funcionamiento y Seguridadsegún UNE/EN 61400-2 no está incluido.

Desventajas de la Etiqueta Desventajas de la Etiqueta

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• Provee de información que es muy relevante para el usuario a la hora de tomar decisiones de compra de un PA (energía producida estimada, indicador de la durabilidad, parámetros acústicos).

• Ayuda a depurar responsabilidades entre los fabricantes y los instaladores de PA’s en caso de insatisfacción del usuario final.

• Reduce costes porque está basada solo en ensayos .

Ventajas de la Etiqueta Ventajas de la Etiqueta

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• Se ha desarrollado un sistema de etiquetado internacional a un coste más razonable y compatible con las normas IEC .

• Las Recomendaciones Prácticas escritas pretenden ser una referencia internacional que sean tomadas de base para futuros requerimientos de calidad y sistemas de certificación y etiquetado de PA’s en todos los países.

• El borrador de la 3ª edición de la norma IEC 61400-2, incluye en el Anexo Informativo N un sistema de etiquetado muy similar, con lo que, todas las actividades de etiquetado van a ser compatibles con la nueva norma.

• Ya que no es posible hoy en día un control de calidad de todo el mercado, está previsto que todas las subvenciones que se den a PA’s van a estar ligadas a la aprobación de la máquina por una entidad independiente y los datos de la operación deber ser públicos.

Conclusiones Conclusiones

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Muchas gracias por su atención