Proyecto de fin de carrera - Biblioteca de Ingeniería

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
El Embalse de José Torán
Escuela Técnica Superior de Ingenieros
Universidad de Sevilla
1
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
2
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
3
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.
4
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
2
http://www.iea.org/stats/pdf_graphs/29PROD.pdf
http://www.iea.org/stats/pdf_graphs/ESPROD.pdf
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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
Longitud
Número de habitantes
Consumo anual
Consumo anual por habitante
Potencia instalada3
Contratos
38,033
-5,717
1780
7200 MWh
4,04 MWh
47, 85 MW
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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5
I. 3. Perfiles de la demanda energética
I. 3. a. Demanda eléctrica
Valores del año 2010 para toda España
6
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
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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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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8
I. 4. Recursos renovables
La producción de
electricidad
a
escala
nacional en 2011 es la
siguiente:
9
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.
Grafico 8: Estructura de generación
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.
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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)
10
40
80
Velocidad media (m/s)
4,39
5,9
6,28
Energía (W/m2)
779
1 873
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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10
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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11
 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.
12
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
Prensado
100kg
aceituna
Composición %
Agua
Aceite
Hueso seco
Otro
27
15,4
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:
Jóvenes
Adultos
Mayores
78*1828 Has = 142584 olivos
Tipo de
poda
Cantidad de
madera por
olivo(kg/árbol)
severo
ligero
severo
severo
12
25
70
88
TOTAL
Porcentaje Números Toneladas Toneladas
de
de olivos de poda
de poda
o
presencia
en 1 año el 2o año
5%
40%
40%
55%
7 129
57 033
57 033
78 421
85,5
3 992
6 901
100%
142 584
10 978,5
1 425
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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14
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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15
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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16
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
18
Grafico 19: Curva de potencia del aerogenerador G58 – 850 KW
Velocidad (m/s)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Potencia del
aerogenerador 850 kW
(kW)
0
0
0
10
50
100
200
300
400
550
700
800
850
850
850
850
850
850
850
850
Producción teórica
N° de horas
sin perdidas
Producción real (kWh)
(kWh)
125
0
0
440
0
0
750
0
0
980
9 800
9 506
1 090
54 500
52 865
990
99 000
96 030
1 050
210 000
203 700
850
255 000
247 350
720
288 000
279 360
610
335 500
325 435
480
336 000
325 920
300
240 000
232 800
200
170 000
164 900
80
68 000
65 960
50
42 500
41 225
40
34 000
32 980
5
4 250
4 123
0
0
0
0
0
0
0
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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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
19
Grafico 20: Curva de potencia del aerogenerador Ecotecnia62 – 1,3 MW
Potencia del
Producción
Producción
aerogenerador energética teórica
N° de horas
energética real
1300kW
sin perdidas
(kWh)
(en kW)
(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
Velocidad
(m/s)
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II. 2. c. Aerogenerador G80 – 2MW y G90 – 2MW
20
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
125
440
750
980
1 090
990
1 050
850
720
610
480
300
200
80
50
40
5
0
0
0
0
0
0
60
100
200
400
650
1 000
1 300
1 600
1 800
2 000
2 000
2 000
2 000
2 000
2 000
2 000
2 000
Producción real
(kWh)
Potencia (kW) del
Producción real
aerogenerador 2MW
(kWh)
D = 90m
0
0
0
0
0
0
0
0
0
57 036
61
57 987
105 730
149
157 538
192 060
296
284 249
407 400
472
480 732
535 925
736
606 832
698 400
1 032
720 749
769 210
1 345
795 837
744 960
1 591
740 770
523 800
1 845
536 895
388 000
1 940
376 360
155 200
1 968
152 717
97 000
1 989
96 467
77 600
1 994
77 367
9 700
2 000
9 700
0
2 000
0
0
2 000
0
0
2 000
0
4 762 021
5 094 198
Tabla 8: Producción energética real del aerogenerador de 2 MW con dos diámetros diferentes
Adrien CARRIERE
Laura DELSAUX
Justine GASNIER
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
21
Para él de 1,3 MW,
h.e.a 1,3MW =
Para él de 2MW, D = 80m,
h.e.a 2MW =
Para él de 2MW, D = 90m,
h.e.a 2MW =
= 2333,4 horas
= 2381 horas
= 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.
Adrien CARRIERE
Laura DELSAUX
Justine GASNIER

Plan de inversión para la instalación de un aerogenerador de 2 MW
Las diferentes partes de inversión de un parque eólico:
Costes de explotación
Pago de terreno
Mano de obra mantenimiento
Operación
Mantenimiento contratado
Administración
Seguros
Reposiciones
Perdidas energía activa
Otros
%
18
4
2
37
5
10
14
2
8
100
Coste total €
15 000
3 333,3
1 666,7
30 833,2
4 166,7
8 333,3
11 666,6
1 666,7
6 666,6
83 333
%
Coste total en €
67
1 340 000
13
8
6
6
100
260 000
160 000
120 000
120 000
2 000 000
Tarifa
0,073238
Total anual en €
373 088,8
Parte de inversión
Adquisición del motor eólico
con garantía constructor de edad de 2 años
Conexión a la red eléctrica
Ingeniería civil y conjunto del motor eólico
Ingeniería
Otros
Ingresos
Producción anual (kWh)
5094197,5
Adrien CARRIERE
Laura DELSAUX
Justine GASNIER
22
Ahora, comparamos la inversión y el tiempo de retorno con subvenciones de la Junta de
Andalucía o cuando una empresa privada financia.
23
Subvenciones à 100%
Coste de explotación
Coste de inversión
Interés
Ingresos
Años de pago
Entre 7 y 20 años, ganancias
Al cabo de 20 años
83 333
2 000 000
0%
373 088,8
6,9
289 755,8
228431,9
€/año
€
83 333
2 000 000
75
1 500 000
5
75 000
25
500 000
373 088,8
1 575 000
5,4
289 755,8
228 431,9
€/año
€
%
€
%
€
%
€
€/año
€
años
€/año
€/año
€/año
años
€/año
€/año
Empresas privadas
Coste de explotación
Coste de inversión
Créditos
Interés
Capital aportado por la empresa
Ingresos
TOTAL
Años de pago
Entre 6 y 20 años, ganancias
Al cabo de 20 años
Adrien CARRIERE
Laura DELSAUX
Justine GASNIER

Plan de inversión para la instalación de 4 aerogeneradores de 850 kW
24
Pago de terreno
Mano de obra mantenimiento
Operación
Mantenimiento contratado
Administración
Seguros
Reposiciones
Perdidas energía activa
Otros
Costes de explotación
%
18
4
2
37
5
10
14
2
8
100
Coste total €
60 000
13 333
6 667
123 333
16 667
33 333
46 667
6 667
26 667
333 333
Parte de inversión
%
Coste unitario total en €
Adquisición del motor eólico
con garantía constructor de edad de 2 años
Conexión a la red eléctrica
Ingeniería civil y conjunto del motor eólico
Ingeniería
Otros
Ingresos
producción anual (kWh)
8 328 652
Adrien CARRIERE
Coste total en €
67
569 500
2 278 000
13
8
6
6
100
110 500
68 000
51 000
51 000
850 000
442 000
272 000
204 000
204 000
3 400 000
tarifa
0,073238
total anual en €
609 973,8
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Justine GASNIER
Seguimos con la comparación entre los dos casos dichos anteriormente: subvenciones o
inversión por una empresa.
25
Subvenciones à 100%
Coste de explotación
Coste de inversión
Interés
Ingresos
Años de pago
Entre 13 y 20 años, ganancias
Al cabo de 20 años
333 333
3 400 000
0%
609 973,8
12,3
276 640,8
176 380,5
€/año
€
333 333
3 400 000
75
2 550 000
5
127 500
25
850 000
609 973,8
2 677 500
9,7
276 640,8
176 380,5
€/año
€
%
€
%
€
%
€
€/año
€
años
€/año
€/año
€/año
años
€/año
€/año
Empresas privadas
Coste de explotación
Coste de inversión
Créditos
Interés
Capital aportado por la empresa
Ingresos
TOTAL
Años de pago
Entre 10 y 20 años, ganancias
Al cabo de 20 años
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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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.
Adrien CARRIERE
Laura DELSAUX
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26
27
Adrien CARRIERE
Laura DELSAUX
Justine GASNIER
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.
Adrien CARRIERE
Laura DELSAUX
Justine GASNIER
28
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
29
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.
30
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.
Adrien CARRIERE
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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
Complemento por reactiva
Complemento por eficiencia
Tarifa regulada
grupo b.6.2
Valor de la energía
0,07884
REEmin
REEi
Cmp
Cef
%
4
0,10754
€/kWh
0,0043016
44,1
49
1,7217
0,00429449
€/kWh
%
%
c€/kWh
€/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
12,59
54,97
7,86
7,23
7,57
7,92
0,74
1,13
1 036 kWprecios en €
40 7625,5
1 779 759,6
254 482,6
234 085,2
245 093,3
256 425,2
23 958,9
36 585,9
100
3 237 692,5
%
Obra civil
Equipos
Tuberías, bombas y montaje mecánico
Sistema eléctrico media y baja tensión
Instrumentación y control
Instalaciones auxiliares
Seguridad y salud
Legalizaciones
TOTAL EJECUCIÓN MATERIAL
Adrien CARRIERE
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31
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€.
32
Estudiamos ahora la comparación de los dos tipos de inversión.
Subvenciones a 100%
Total inversiones
Mantenimiento y gastos anexos
Total ganancias
Vuelta sobre inversion
Entre 12 y 15 años
Al cabo de 15 años
3 237 692,5
136 000
273 109,4
11,9
273 109,4
178 419,9
€
€/año
€/año
años
€/año
€/año
136 000
3 237 692,5
75
2 428 269,4
6
145 696,2
25
809 423
273 109,4
2 573 965,5
18,8
137 109,4
€/año
€
%
€
%
€
%
€
€/año
€
años
€/año
Empresas privadas
Coste de explotación
Coste de inversión
Créditos
Interés
Capital aportado por la empresa
Ingresos
TOTAL
Años de pago
Al cabo de 19 años
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€.
Adrien CARRIERE
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Conclusión
Con las diferentes soluciones propuestas, obtenemos los siguientes resultados:
 Para un año
33
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
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.
Adrien CARRIERE
Laura DELSAUX
Justine GASNIER
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)
Adrien CARRIERE
Laura DELSAUX
Justine GASNIER
35
 Para el día más desfavorable
36
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.
Adrien CARRIERE
Laura DELSAUX
Justine GASNIER
Bibliografía
Junta de Andalucía
Agencia Andalucía de la Energía
Biomasa
37
http://informacion.alanis.es/index.php/El-Municipio/Economia/
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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/cataloguegamesa-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-g5xcatalogue-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
Adrien CARRIERE
Laura DELSAUX
Justine GASNIER
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
38
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
Adrien CARRIERE
Laura DELSAUX
Justine GASNIER
Anexos
Anexo 1: Potencias disponibles de biomasa en Andalucía
Anexo 4: Instalación de cogeneración con una turbina de gas
39
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
Adrien CARRIERE
Laura DELSAUX
Justine GASNIER
Anexo 1: Potencias disponibles de biomasa en Andalucía
40
Mapa 3: Potencial disponible de cultivos arbóreos en Andalucía
Mapa 4: Potencial disponible de cultivos herbáceos en Andalucía
Adrien CARRIERE
Laura DELSAUX
Justine GASNIER
41
Mapa 5: Potencial disponible de residuos forestales en Andalucía
Mapa 6: Distribución de plantas de energía eléctrica con biomasa en Andalucía
Adrien CARRIERE
Laura DELSAUX
Justine GASNIER
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:
INCONVENIENTES:
Amplia gama de aplicaciones.
Limitación en los combustibles.
Muy fiable.
Tiempo de vida relativamente corto.
Elevada temperatura de la energía térmica.
Rango desde 0,5 a 100 MW.
Adrien CARRIERE
Laura DELSAUX
Justine GASNIER
42
Anexo 5: Instalación de cogeneración con una turbina de vapor
El esquema siguiente muestra una instalación convencional de cogeneración con turbina de
vapor.
43
VENTAJAS:
INCONVENIENTES:
Rendimiento global muy alto.
Baja relación electricidad / calor.
Extremadamente segura.
No es posible alcanzar altas potencias
Posibilidad de emplear todo tipo de combustibles.
eléctricas.
Larga vida de servicio.
Puesta en marcha lenta.
Amplia gama de potencias.
Coste elevado.
Adrien CARRIERE
Laura DELSAUX
Justine GASNIER
Anexo 6: Tabla de cálculos de la energía disponible al año gracias a las instalaciones propuestas con un aerogenerador de 2 MW
Demanda
Solar
eléctrica fotovoltaico
Meses
del año
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
TOTAL
/recursos
Eólico
2 MW
Cogen
Total
producción
Lo que
tenemos
gracias al
hidráulico
44
disponible
Demanda
eléctrica
+
calefacción no
eléctrica
TOTAL
disponible
Lo que falta
kWh
kWh
kWh
kWh
kWh
Energía debida
Excedente la calefacción
no eléctrica
%
kWh
kWh
kWh
kWh
kWh
9,10
8,37
8,74
7,61
7,81
7,76
8,92
8,23
7,94
7,93
8,55
9,03
654898
602441
629347
548069
562275
559075
642448
592833
571343
571302
615713
650254
100901
126585
165824
183558
206694
222899
234008
227078
182029
140548
105487
82148
424516
424516
424516
424516
424516
424516
424516
424516
424516
424516
424516
424516
524174
473447
169088
0
0
0
0
0
0
185997
507265
524174
1049591
1024548
759429
608074
631210
647415
658525
651594
606546
751061
1037268
1030838
394692
422107
130081
60006
68935
88340
16076
58761
35202
179759
421555
380584
1 944 359,6
1 749 842,3
0
0
0
0
0
0
0
0
1 263 955,8
1 749 842,3
751 233,3
678 533,3
0
0
0
0
0
0
0
0
727 000
751 233,3
2 599 258,1
2 352 283,3
629 347,2
548 068,8
562 275,4
559 075
642 448,4
592 833,3
571 343,3
571 301,9
1 879 669,3
2 400 096
1800824,1
1703081,5
759428,5
608074,3
631210,2
647415,5
658524,7
651594,2
606545,5
751061,2
1764268,4
1782070,9
798 434
649 201,8
-130 081,3
-60 005,6
-68 934,8
-88 340,4
-16 076,3
-58 760,9
-35 202,3
-179 759,3
115 400,9
618 025,2
100
7200000
1977758
5094197
2384144
9456099
2256099
13908000
2 908 000
13 908 000
12364099
1 543 901
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
Lo que
tenemos
gracias al
hidráulico
disponible
Demanda
eléctrica
+
calefacción no
eléctrica
TOTAL
disponible
Lo que falta
kWh
kWh
kWh
kWh
kWh
Energía debida
la calefacción
no eléctrica
45
Meses del
año
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
TOTAL
/recursos
%
kWh
kWh
kWh
kWh
kWh
9,10
8,37
8,74
7,61
7,81
7,76
8,92
8,23
7,94
7,93
8,55
9,03
654898
602441
629347
548069
562275
559075
642448
592833
571343
571302
615713
650254
100901
126585
165824
183558
206694
222899
234008
227078
182029
140548
105487
82148
694054
694054
694054
694054
694054
694054
694054
694054
694054
694054
694054
694054
524174
473447
169088
0
0
0
0
0
0
185997
507265
524174
1319129
1294086
1028966
877612
900748
916953
928063
921132
876083
1020599
1306806
1300375
664230
691645
399619
329543
338473
357878
285614
328299
304740
449297
691093
650122
1 944 359,6
1 749 842,3
0
0
0
0
0
0
0
0
1 263 955,8
1 749 842,3
751 233,3
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
751 233,3
2 599 258,1
2 352 283,3
629 347,2
548 068,8
562 275,4
559 075,0
642 448,4
592 833,3
571 343,3
571 301,9
1 879 669,3
2 400 096
2070362,1
1294086,1
1028966,4
877612,3
900748,1
916953,4
928062,7
921132,1
876083,5
1020599,1
1306806,3
2051608,8
528 896
1 058 197,2
-399 619,2
-329 543,5
-338 472,7
-357 878,4
-285 614,2
-328 298,8
-304 740,2
-449 297,2
572 863
348 487,3
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
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
0
0
0
0
0
0
0
0
133
298
441
542
578
542
441
298
133
0
0
0
0
0
0
0
0
956
956
956
956
956
956
956
956
956
956
956
956
956
956
956
956
956
956
956
956
956
956
956
956
956
580
580
580
580
580
580
580
580
580
580
580
580
580
580
580
580
580
580
580
580
580
580
580
580
580
680
680
680
680
680
680
680
680
680
680
680
680
680
680
680
680
680
680
680
680
680
680
680
680
680
1 339
1 192
1 100
1 045
1 046
1 048
1 100
1 274
1 476
1 561
1 624
1 620
1 586
1 574
1 535
1 497
1 514
1 542
1 678
1 734
1 750
1 727
1 652
1 537
1 374
3 668
3 521
3 429
3 374
3 375
3 377
3 429
3 603
3 805
3 890
3 953
3 949
3 915
3 903
3 864
3 826
3 843
3 871
4 007
4 063
4 079
4 056
3 981
3 866
3 703
2 216
2 216
2 216
2 216
2 216
2 216
2 216
2 216
2 349
2 514
2 657
2 758
2 794
2 758
2 657
2 514
2 349
2 216
2 216
2 216
2 216
2 216
2 216
2 216
2 216
Adrien CARRIERE
Laura DELSAUX
Justine GASNIER
46
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
47
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
II. 1. b. Solar térmico
Adrien CARRIERE
Laura DELSAUX
II. 2. Eólico
Justine GASNIER
II. 3. Hidráulico
Laura DELSAUX
III. Cogeneración
Justine GASNIER
Las partes no indicadas son comunes.