viabilidad de uso de sistemas de acumulación de agua en el

 ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE LA ENERGÍA EÓLICA AUTOR: JULIÁN RIOJA USANO DIRECTOR: FRANCISCO GARCÍA RUBIO Madrid Junio 2011 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL RESUMEN La generación eléctrica basada en energías renovables es uno de los principales retos a los que se enfrenta la humanidad actualmente. Este proyecto se centra en dos cuestiones principales: 1.-­‐ El estudio de las tecnologías eólica e hidráulica y su posibilidad de uso conjunto para procesos de almacenamiento de energía 2.-­‐ El estudio económico y el plan de negocio de una empresa que se dedique a explotar ambas tecnologías. El documento se estructura en 5 partes claramente diferenciadas: El apartado 0, de introducción, en el que se realiza una revisión de las motivaciones que han llevado para el desarrollo de este trabajo, se hace una revisión de los distintos tipos de procedimientos para almacenar energía que existen y se establece una caracterización del mercado eléctrico en España. El apartado 1, relacionado con la energía hidroeléctrica y su aprovechamiento. El apartado 2, centrado en la energía eólica y su utilización. El apartado 3 se centra en el desarrollo de un plan de negocio. En este se estudia la vialidad económico-­‐financiera de creación de una empresa. Para ello se lleva a cabo un plan de marketing, de recursos humanos, un análisis DAFO y un análisis de rentabilidad. El apartado 4 incluye todos los aspectos legales relacionados con la generación eólica e hidroeléctrica. El apartado 5, en el que llevamos a cabo un estudio práctico de implementación de un parque eólico con capacidad de almacenamiento de energía en una zona concreta. Finalmente se presentarán las principales conclusiones obtenidas tras la elaboración del documento. Palabras clave: Almacenamiento, renovable, hidráulico, eólico, energía. 2 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA ABSTRACT UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Electricity generation from renewable energy sources is one of the main challenges that mankind is facing nowadays. This project is focused on two main issues: 1. -­‐ The study of wind and hydroelectric technologies, and the possible use of both for energy storage processes. 2. -­‐ The economic study and business plan of a new company devoted to exploit both technologies. This document consists of five parts clearly differentiated: Part 0, as an introduction where motivations that led to the development of this work are reviewed. Different types of procedures to store energy existing are examined, and it is established a characterization of the electricity market in Spain Part 1, related to hydroelectric power and its use. Part 2, focused on wind power and its use. Part 3, referred to the development of a business plan. Economic and financial feasibility of creating a new company is studied. This will perform a marketing plan, human resources plan, a SWOT analysis and a profitability analysis. Part 4, includes all legal aspects related to wind and hydroelectric generation. Part 5, where it is performed a practical case study of the implementation of a wind farm with energy storage capacity on a particular area. Finally main conclusions are presented, obtained by the development of this document. Key words : Storage, hydraulic, wind, renewable, energy. 3 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL ÍNDICE 0. ASPECTOS PARA FAMILIARIZAR AL LECTOR 12 0.1 MOTIVACIONES GENERALES 13 0.2 METODOLOGÍA A SEGUIR 15 0.3.-­‐INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS 17 0.3.1 IDEA GENERAL DEL ESTUDIO. 19 1. CARACTERÍSTICAS DEL MERCADO ELÉCTRICO EN ESPAÑA. 20 1.1 CARACTERIZACIÓN 21 1.2. CONCEPTOS RELACIONADOS CON LA PRODUCCIÓN EÓLICA. 27 1.3 CARACTERÍSTICAS DEL MERCADO EÓLICO 27 1.3.1 ERRORES DE PREDICCIÓN DE LA PRODUCCIÓN 28 2. ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA. 29 2.1. SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO 30 2.2. INTEGRACIÓN TECNOLOGÍCA (PARQUE EÓLICO-­‐HIDRÁULICO) 32 2.3. EXTERNALIDADES 33 3. APARTADO HIDRÁULICO 35 3.1. TIPOS DE MINICENTRALES HIDROELÉCTICAS 36 3.1.1. CENTRAL DE AGUA FLUYENTE 36 3.1.2. CENTRALES DE PIE DE PRESA 41 3.1.3. CENTRAL HIDROELÉCTRICA EN CANAL DE RIEGO 43 3.2. TIPOS DE TURBINAS 44 3.2.1. TURBINA PELTON 46 3.2.2. TURBINA FRANCIS 48 4 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 3.2.3. TURBINAS TIPO HÉLICE 50 3.2.3.1. TURBINA KAPLAN Y SEMIKAPLAN 50 3.2.4. COMPARATIVA DE LOS DIFIRENTES TIPOS DE TURBINAS 52 ECUACIÓN 1.POTENCIA NOMINAL DE UNA TURBINA 52 3.3. ELEMENTOS DE UNA MINICENTRAL HIDROELÉCTRICA 54 3.3.1. GENERADORES 54 3.3.1.1. GENERADOR SÍNCRONO 55 3.3.1.2. GENERADOR ASÍNCRONO 56 3.3.2. EQUIPO ELÉCTRICO GENERAL 57 3.3.3. ELEMENTOS DE REGULACIÓN, CONTROL Y PROTECCIÓN 59 3.3.4. EQUIPOS AUXILIARES 65 3.3.5 AUTOMATIZACIÓN 67 3.4. CRITERIOS DE DISEÑO 69 3.4.1. DETERMINACIÓN DEL CAUDAL DE EQUIPAMIENTO 69 3.4.2. DETERMINACIÓN DE LA ALTURA DEL SALTO 70 3.4.3. DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA A INSTALAR 71 4. APARTADO EÓLICO 72 4.1. EL VIENTO COMO RECURSO PARA LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA 73 4.1.1. INTRODUCCIÓN 73 4.1.2. ORIGEN DEL VIENTO 75 4.1.3. GRANDIENTE HORIZONTAL DE PRESIÓN 76 4.1.4. ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA 78 4.1.5. ASPEREZA DE LA SUPERFICIE DEL TERRENO 79 4.1.6. VARIACIÓN VERTICAL DEL VIENTO 80 5 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 4.1.7. CIRCULACIÓN GENERAL 81 4.1.8. EFECTOS LOCALES 82 4.1.9. POTENCIA EÓLICA DISPONIBLE 83 4.1.10. POTENCIA EÓLICA APROVECHABLE 84 4.1.11. VARIACIONES DEL VIENTO 85 4.1.12. VARIACIONES TEMPORALES DE VIENTO 85 4.1.13. TURBULENCIA ATMOSFÉRICA 86 4.1.14. RAFAGOSIDAD DEL VIENTO 88 4.1.15 VARIACIONES ESPACIALES DEL VIENTO. VARIACIÓN VERTICAL 89 4.1.16. EFECTOS DEL TERRENO Y PERTURBACIONES DEL FLUJO 90 4.1.17. OBTENCIÓN Y TRATAMIENTO DE DATOS DE VIENTO 93 4.1.18 TRATAMIENTO DE DATOS EÓLICOS 94 4.1.19. EVALUACIÓN DE LA ENERGÍA PRODUCIDA 94 4.1.20. SELECCIÓN DE EMPLAZAMIENTOS 95 4.1.21. ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES 97 4.2. ELEMENTOS DE UN PARQUE EÓLICO Y CONEXIÓN A RED 99 4.2.1. AEROGENERADORES Y AEROTURBINAS 99 4.2.1.1. AEROGENERADOR DE EJE HORIZONTAL 99 4.2.1.1.1. ROTOR 100 4.2.1.1.2. MULTIPLICADOR 101 4.2.1.1.3. GENERADOR 102 4.2.1.1.4. BASTIDOR Y CARCASA 102 4.2.1.1.5. SISTEMAS HIDRÁULICOS 102 4.2.1.1.6. SISTEMAS ELÉCTRICOS 103 4.2.1.1.7. SISTEMAS DE CONTROL 104 6 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 4.2.1.1.8. CONTROL DE POTENCIA Y RÉGIMEN DE GIRO 104 4.2.1.1.9. CONTROL DE LA ORIENTACIÓN 105 4.2.1.1.10. TORRES Y CIMENTACIONES 107 4.2.2. INFRAESTRUCTURA CIVIL 107 4.2.2.1. ACCESOS Y ZANJAS 107 4.2.2.2. EDIFICACIONES 108 4.2.3. INFRAESTRUCTURA ELÉCTRICA 108 4.2.3.1 SISTEMA DE TRANSPORTE 109 4.2.3.2. TRANSFORMADORES DE TENSIÓN 109 4.2.3.3. SISTEMA ELÉCTRICO GENERAL 110 4.2.4. INFRAESTRUCTURA DE CONTROL Y TELEMANDO 111 4.2.5. ASPECTOS DE SEGURIDAD E HIGIENE 112 4.2.6. DIMENSIONAMIENTO DE LA INSTALACIÓN 113 5. EL PLAN DE NEGOCIO 115 5.1.-­‐INTRODUCCIÓN 116 5.2. DESCRIPCION GENERAL DE LA EMPRESA PROPUESTA 116 5.3. ANÁLISIS DE VIABILIDAD 118 5.4. BRANDING 118 5.5. PLAN JURÍDICO MERCANTIL 119 5.6. PLAN DE RECURSOS HUMANOS. 120 5.6.1. PERSONAL NECESARIO 120 5.6.1.1 DESCRIPCIÓN DE FUNCIONES Y RESPONSABILIDADES 120 5.6.2. ORGANIGRAMA EMPRESARIAL 122 5.6.2.1. ACUERDO DE COLABORACIÓN 123 7 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5.6.3. CÁLCULO DE LAS RETRIBUCIONES 123 TABLA 3.GASTOS DE PERSONAL 125 5.7.PLAN ESTRATÉGICO 126 5.7.1. ANÁLISIS INTERNO 126 5.7.1.1. FORTALEZAS 126 5.7.1.2 DEBILIDADES 128 5.7.2. ANÁLISIS EXTERNO 128 5.7.2.1.OPORTUNIDADES 129 5.7.2.2. AMENAZAS. 130 5.8. PLAN DE MARKETING 131 5.8.1. DESCRIPCIÓN DE LOS SERVICIOS. 131 5.8.2. COSTE DE APROVISIONAMIENTO DEL MATERIAL 134 5.8.3. ANÁLISIS SECTORIAL 138 5.8.3.1. AMENAZA DE ENTRADA DE NUEVOS COMPETIDORES 138 5.8.3.2. PODER DE NEGOCIACIÓN DE LOS PROVEEDORES 139 5.8.3.3. PODER DE NEGOCIACIÓN DE LOS COMPRADORES 140 5.8.3.4 AMENAZA DE INGRESO DE PRODUCTOS SUSTITUTIVOS. 141 5.8.3.5. RIVALIDAD ENTRE LOS COMPETIDORES. 141 5.9. ANÁLISIS DE MERCADO. 142 5.9.1. ANÁLISIS DEL MERCADO NACIONAL POR COMUNIDADES AUTÓNOMAS 149 5.9.2. POLÍTICA DE PRECIOS 150 5.10 LOCALIZACIÓN, PUBLICIDAD Y RELACIONES PÚBLICAS 151 5.11 EL PLAN ECONÓMICO FINANCIERO 154 5.11.1 CÁLCULO DE LAS NECESIDADES DE INVERSIÓN 154 8 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5.11.1.1. INMOVILIZADO MATERIAL 155 5.11.1.2. INMOVILIZADO FINANCIERO 157 5.11.1.3. ACTIVO CIRCULANTE 157 5.12. FINANCIACIÓN DE LAS INVERSIONES 158 5.12.1. RECURSOS PROPIOS 158 5.12.2. FINANCIACIÓN AJENA A LARGO PLAZO (EXIGIBLE O DEUDAS A LARGO PLAZO) 159 5.12.3FINANCIACIÓN AJENA A CORTO PLAZO 162 5.13. ANÁLISIS DE COSTES 163 5.13.1. COSTES VARIABLES 164 5.13.2. COSTES FIJOS 164 5.13.3. OTROS GASTOS 166 5.14 CUENTA DE RESULTADOS 167 5.14.1. MARGEN BRUTO 167 5.14.2 BENEFICIO ANTES DE INTERESES E IMPUESTOS 168 5.14.3 BENEFICIO DESPUÉS DE IMPUESTOS (BDI) 168 5.15.PRESUPUESTO DE TESORERÍA 170 5.16 BALANCES DE SITUACIÓN FINAL DE CADA AÑO 177 5.17. ANÁLISIS A TRAVÉS DE RATIOS. 178 5.17.1. RATIOS DE ENDEUDAMIENTO 179 5.17.1.1. RATIO DE ENDEUDAMIENTO TOTAL 179 5.17.1.2. RATIO DE APALANCAMIENTO FINANCIERO 179 5.17.1.3. RATIO DE GARANTÍA 180 5.17.1.4 .RATIO DE AUTONOMÍA FINANCIERA 180 9 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5.17.1.5. COBERTURA DE GASTOS FINANCIEROS 180 5.17.2. RATIOS DE LIQUIDEZ 182 5.17.2.1. RATIO DE CIRCULANTE 183 5.17.2.2. PRUEBA DEL ÁCIDO 183 5.17.2.3. RATIO DE TESORERÍA 183 5.17.3 RATIOS DE RENTABILIDAD 185 5.17.3.1. RENTABILIDAD DE LA ACTIVIDAD EMPRESARIAL 185 5.17.3.1.1. RATIO DE MARGEN OPERATIVO 185 5.17.3.1.2 .RATIO DE MARGEN NETO DE VENTAS 185 5.17.3.2. RENTABILIDAD DEL CAPITAL INVERTIDO 185 5.17.3.2.1. RATIO DE RENTABILIDAD ECONÓMICA 186 5.17.3.2.2. RATIO DE RENTABILIDAD FINANCIERA 186 5.17.3.2.3 RENTABILIDAD DEL CAPITAL EMPLEADO 186 5.17.4. RATIOS DE EFICIENCIA 188 5.17.4.1. ROTACIÓN DEL ACTIVO TOTAL 188 5.17.4.2. ROTACIÓN DEL ACTIVO FIJO 188 5.17.5 ANÁLISIS FINAL DE LOS RATIOS 189 5.18. VAN, TIR Y PERIODO DE RECUPERACIÓN 190 6 .APARTADO LEGAL 191 6.1. GENERALIDADES 192 6.2. REQUISITOS Y AUTORIZACIONES ADMINISTRATIVAS 192 6.3. DERECHOS Y OBLIGACIONES 193 6.4. CONCESIONES DE CAUDALES HIDRÁULICOS PARA USO NO CONSUNTIVO 194 6.5. REQUISITOS LEGALES PARA LA INSTALACIÓN DE UN PARQUE EÓLICO
199 10 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 6.6. REQUISITOS LEGALES PARA LA INSTALACIÓN DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA 200 6.7. OTRA NORMATIVA DE APLICACIÓN 202 6.8. SUBVENCIONES 203 7.ESTUDIOS PRÁCTICOS 204 7.1. ESTUDIO PRÁCTICO: COMUNIDAD DE REGANTES ``VIRGEN DEL AVISO´´
205 8. CONCLUSIONES 230 9. ANEXOS 232 ANEXO 1. TIPOS DE EXCITACIÓN EN UN GENERADOR. 233 ANEXO 2. CONDENSADORES 233 ANEXO 3. CÁLCULO DEL VALOR DE LA KC POR CULTIVO 234 ANEXO 4. TIPOS DE AEROGENERADORES COMERCIALES DISPONIBLES 234 4.1. REPOWERING SOLUTIONS 235 4.1.1 IPOWER 6EKW 235 4.1.2 IPOWER 11KW 236 4.1.3 IPOWER 15KW 237 4.1.4 IPOWER 20 KW 238 4.1.5 IPOWER 50 KW 239 ANEXO 5. MAPA EÓLICO DE CASTILLA Y LEÓN. HORAS EQUIVALENTES EN ZAMORA 240 10. BIBLIOGRAFÍA 242 11. INDICE DE TABLAS 245 12. ÍNDICE DE ILUSTRACIONES 247 11 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 0. ASPECTOS PARA FAMILIARIZAR AL LECTOR 12 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 0.1 MOTIVACIONES GENERALES La utilización de la energía ha sido desde el principio de la humanidad uno de los factores clave para su desarrollo. El hombre ha tratado de facilitar y mejorar su calidad de vida por medio del uso de energía de distintos tipos: uso del fuego, tracción animal para transporte o agricultura, uso de la energía eólica para navegar y para mover molinos de viento, utilización de la energía hidráulica en los molinos y norias medievales. La revolución industrial trajo consigo un nuevo paradigma en las posibilidades que el hombre tenía en este proceso, la invención de la máquina de vapor. Este artilugio pronto fue creciendo en su aplicación a gran cantidad de actividades: Transporte (ferrocarril, barco), Fabricación (uso de máquinas para el movimiento de los procesos). Etc. Pero sin ninguna duda, el gran salto se produjo con el descubrimiento y posterior desarrollo de la energía eléctrica. Hoy en día nadie duda de que ésta forma parte de nuestras vidas, pues la mayor parte de los implementos que utilizamos la necesitan para su funcionamiento: Electrodomésticos, equipos informáticos, motores eléctricos, etc. Sin la energía eléctrica no podríamos realizar actividades tan comunes como navegar por internet, ver la televisión, y algunas más complejas como la fabricación de, piezas, utensilios, automóviles etc. Además de lo anteriormente citado, cabe destacar que el uso que se está haciendo de la energía eléctrica es cada vez más intensivo, viéndose aumentada su demanda año tras año. Por otro lado, el desarrollo de nuevos países hará todavía más patente esta situación. En la actualidad, la mayor parte de la cobertura de la generación eléctrica se realiza mediante combustibles fósiles, energía nuclear o energías renovables. La primera se basa en una tecnología de más de 200 años de vida , si bien con importantes mejoras desde sus inicios ,La energía nuclear lleva utilizándose más de 50 años y mejorando su seguridad. En cuanto a las energías renovables, su uso es mucho más reciente, quedando todavía un amplio campo por explorar. De acuerdo a la situación que viven en la actualidad las materias primas de origen fósil, tanto por su situación de agotamiento como de inestabilidad , hará previsiblemente que en un futuro la generación eléctrica 13 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL mediante esta tecnología resulte cada vez más costosa, además de las desventajas de contaminación y riesgos para el medio ambiente que supone. En cuanto a la energía nuclear, se trata de una fuente que, aunque bien es cierto que no produce emisiones contaminantes, presenta el problema de sus residuos, así como los riesgos propios de este tipo de generación, que no se analizarán en este documento. Por último, se encuentra la generación renovable. Dentro de esta categoría existe una mezcla de tecnologías que se encuentran la mayoría en fase de desarrollo o mejora, tales como energía procedente de biomasa, energía mareomotriz, solar, eólica, hidráulica… De todas ellas, nuestro estudio se centrará en las dos últimas debido fundamentalmente a una poderosa razón: tanto una como otra son actualmente las que mayor nivel de desarrollo tecnológico ofrecen, así como mayores posibilidades de explotación y de resultados favorables. Sin embargo no se pretende un uso típico de las mismas, como se viene realizando hasta ahora, sino dar un paso más, y lograr mediante el uso conjunto de las mismas, la posibilidad de almacenar energía eléctrica. El almacenamiento de energía eléctrica se propone como solución para la eventualidad de generación que presentan las energías renovables, y más en concreto la energía eólica. De esta forma y gracias a esta posibilidad se deja de depender de la variabilidad del recurso eólico y se va más allá en las posibilidades futuras de cubrir la demanda energética únicamente con fuentes de energía del tipo renovable. Para afrontar todo ello, en nuestro trabajo se estudiará la viabilidad económica de una empresa que tenga por principal actividad el desarrollo de infraestructuras relacionadas con el almacenamiento de energía eólica. 14 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 0.2 METODOLOGÍA A SEGUIR Para el desarrollo de este trabajo se ha propuesto la consecución de una serie de hitos, que tengan como resultado conjunto la extracción de conclusiones claras, el estudio de las posibilidades reales de la tecnología de almacenamiento y de una empresa concreta que se dedique a explotar esta tecnología. v Revisión del estado de la tecnología del almacenamiento de energía. Se estudiarán las diferentes alternativas existentes en los procesos de almacenamiento energético. v Estudio de la energía hidráulica. Se llevará a cabo un completo estudio documental, sobre las diferentes posibilidades que ofrece este tipo de tecnología y su aprovechamiento, así como sus características principales. v Estudio de la energía eólica. Se tratará de forma similar al estudio de la energía hidráulica. v Estudio del mercado eléctrico Español en general y del eólico en particular. Este estudio , será realizado con objeto de establecer el marco, el entorno y las características del mercado eléctrico Español y su funcionamiento. También se pretende estudiar las características del mercado eólico y su situación futura, para poder establecer el entorno que se encontrará una empresa que se dedique a explotar esta tecnología. v Elaboración de un plan de negocio. Se analizarán las posibilidades de explotación conjunta de las dos tecnologías que se han estudiado (energía eólica e hidráulica), la creación de la empresa y la rentabilidad de la misma. 15 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL v Estudio de un caso práctico. Servirá para aplicar todos los conocimientos eólicos e hidráulicos adquiridos, y comprobar de forma más fehaciente las posibilidades reales de aplicación de la tecnología de almacenamiento. v Conclusiones. 16 De acuerdo a los resultados del estudio, se pretenderá resumir de forma clara, las principales ideas que se han extraído de la elaboración del trabajo. VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 0.3.-­‐INTRODUCCIÓN y OBJETIVOS La generación eólica presenta como principal problema la irregularidad en su producción energética, pues el viento está sometido a importantes variaciones temporales y espaciales. Una forma de solucionar este problema podría ser el almacenamiento de la energía generada. El almacenamiento será realizado en balsas de regulación, en las que el agua elevada permanecerá almacenada, hasta el momento en el que la demanda sugiera la utilización de la energía potencial contenida en las masas de agua. Este trabajo pretende tener un alcance de estudio de viabilidad, de manera que se aborda como un primer acercamiento al estudio de la viabilidad que tendría la producción de energía eólica en el ámbito de las infraestructuras de almacenamiento. El documento se estructurará en varios ámbitos de conocimiento claramente diferenciados; ámbito eólico, ámbito hidráulico, ámbito legal, plan de negocio y aplicación a un caso real. Se ha llevado a cabo la aplicación a una zona concreta. Los objetivos abordados en el trabajo han sido los siguientes: v Estudio de las características de la energía hidráulica y eólica v Estudio de la variabilidad temporal de la producción eólica y de la demanda eléctrica. v Evaluación económica y estudio de viabilidad del proceso de producción. v Estudio del Marco Legal de la tecnología. v Elaboración de un plan de negocio. v Estudio de las tecnologías disponibles para la generación eólica y la generación hidroeléctrica. 17 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL v Aplicación del estudio a una Comunidad de Regantes (Comunidad de Regantes ``Virgen del Aviso´´ (Zamora). 18 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 0.3.1 IDEA GENERAL DEL ESTUDIO. En este trabajo se estudia la posibilidad de que la energía de origen eólico sea almacenada, utilizando los sistemas de regulación de los recursos hídricos de los que suelen disponer (balsas de regulación, pequeñas presas...). De tal forma que la energía eólica que genera un parque eólico pueda ser almacenada en un elemento regulador, que se encuentre a una cota mayor, respecto a la de captación del agua. De esta forma, parte1 de la energía queda almacenada como energía potencial disponible en la masa de agua. En función de la diferencia de cotas y del volumen almacenado, se dispondrá de una energía potencial, que puede ser transformada en energía eléctrica a través de una turbina. 1Cada transformación de la naturaleza de la energía implica pérdidas y como consecuencia el rendimiento del proceso es menor que la unidad. 19 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 1. CARACTERÍSTICAS DEL MERCADO ELÉCTRICO EN ESPAÑA. 20 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 1.1 CARACTERIZACIÓN En España, desde la promulgación de la Ley 54/1997 de 27 de noviembre del Sector Eléctrico, el mercado eléctrico se encuentra liberalizado, favoreciendo por tanto, la libre competencia entre las empresas. Esto, en teoría, proporciona una mayor calidad de suministro y un mejor servicio al cliente que en los sistemas más alejados de la competencia perfecta. Una de sus características es que los precios no vienen impuestos, sino que vienen dados por la oferta y la demanda. En la actualidad, es la iniciativa privada la que realiza las instalaciones eléctricas, y no es la administración quién toma las decisiones. Las únicas restricciones a las que se encuentran sometidas las compañías privadas, son aquellas que marca la legislación. Por otro lado, los consumidores, en teoría, deciden con qué empresa desean contratar el suministro de electricidad. El Mercado eléctrico en España se encuentra regulado por el Operador del Mercado Eléctrico (OMEL), que es el encargado de la gestión del mercado eléctrico. Cada día se realizan las predicciones del consumo futuro, de tal forma que al día siguiente se dispone, mediante una estimación teórica, del intervalo de consumo de electricidad que se va a producir. Diariamente, se produce una subasta de energía a la que acuden los productores de energía. Cualquier productor de energía eléctrica debe comunicar a OMEL la producción que va a realizar al día siguiente. Esta producción debe estar desglosada por horas, desde las 0 horas hasta las 24 horas. Esto permite a OMEL ajustar la oferta y la demanda de electricidad. Como se ha comentado anteriormente, se produce una subasta diaria, en la que los agentes productores de energía realizan sus ofertas, que comienzan a ser casadas con la demanda. Este proceso empieza por aquellos que ofertan un precio cero (generalmente renovables y nucleares). Posteriormente entran el resto de tecnologías, hasta marcar el precio definitivo. Dos de los problemas de este sistema son, en primer lugar, la posibilidad de que el precio de la energía sea cero en ciertos momentos de 21 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL bajo consumo y, en segundo y como consecuencia, el abaratamiento `ficticio´´ de los costes de generación energética. Se deben asimismo destacar que no todas las formas de producción eléctrica que existen (nuclear, térmica, eólica, etc.) tienen la misma prioridad a la hora de suministrar la energía. En este aspecto se distinguen dos tipos genéricos de productores: -­‐ Productores en régimen ordinario. -­‐ Productores en régimen especial. Primeramente se debe destacar que el régimen especial tiene prioridad sobre el régimen ordinario, de tal forma, que la demanda es cubierta en primer lugar por este tipo de producción, siendo completada la misma por el régimen ordinario. El régimen especial es el comprendido en aquellos casos en los que la energía provenga de centrales de tratamiento de residuos, biomasa, hidráulica, eólica y centrales de cogeneración, siempre y cuando la potencia instalada no exceda los 50 MW. Además, pueden existir otros condicionantes añadidos. Este estudio se centra en la energía proveniente de recursos hidráulicos y eólicos. A continuación se va a distinguir entre el mercado de producción y el mercado a tarifa regulada: Mercado de producción Es el mercado en el compiten el conjunto de productores de energía eléctrica. Para ello estos productores, como se ha dicho anteriormente, deben facilitar sus datos de producción, basándose en su capacidad de generación. En el caso de la energía eólica, además de la capacidad potencia teórica instalada, se debe tener en cuenta las previsiones de viento. a) Mercado diario: El objetivo de este es llevar a cabo las transacciones de energía para el día siguiente. Para ello, y basándose en la demanda previa, el operador del sistema comunica la demanda prevista, de tal forma que los productores deben comunicar, entre 22 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL las 8:30 y las 10 horas, sus previsiones de producción para el día siguiente. Con posterioridad se produce la casación de la oferta y la demanda. Este punto de casación se analiza y se establece el valor para garantizar la seguridad de suministro. Por otro lado se resuelven las restricciones técnicas, a través de la reasignación de los grupos generadores, obteniéndose el Programa Diario Viable Definitivo. b) Mercado intradiario: Una vez fijado el Programa Diario Viable Definitivo, el Operador del Mercado Eléctrico, debe ajustar los desvíos y desajustes que se produzcan en la oferta y la demanda a lo largo del día. Este proceso se realiza en seis sesiones y en el intervienen todos aquellos agentes que hayan participado en la sesión del mercado diario. Una vez que se produce este intercambio, se obtiene el Programa Horario Final, que es revisado por Red Eléctrica de España (REE) para asegurar que se cumplan los criterios de seguridad. c) Mercados de operación: Estos son gestionados por Red Eléctrica de España, pues es la responsable de la operación del sistema. Su objetivo es realizar todos los procesos relacionado con la resolución de los desequilibrios que puedan surgir entre generación y demanda y complementan al mercado de producción. En este mercado se resuelven todas aquellas incompatibilidades que se producen entre las transacciones de energía acordadas y la gestión de su transporte. Para ello se parte de los resultados del mercado diario e intradiario, de las ventas en régimen especial y de los contratos bilaterales. Gracias a todo esto se produce la reasignación de producciones, cuyo objetivo es asegurar la viabilidad del resto. d) Regulación secundaria: Trata de sostener la capacidad del sistema, reequilibrando los desajustes que puedan producirse entre generación y demanda reales. En este caso se negocia la capacidad de subir o bajar la generación eléctrica y se retribuye a partir de dos conceptos: Disponibilidad y utilización. 23 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL e) Regulación terciaria: Se centra en la restitución de la reserva de regulación secundaria cuando esta haya sido utilizada. Para ello se negocia la capacidad de variación de potencia que se es capaz de conseguir, en un tiempo máximo. También se estudia el tiempo que puede ser mantenido esto. f) Gestión de desvíos: Estos tratan de subsanar los desvíos que se producen entre la generación, que se produzcan por averías en los grupos, y el consumo. Para participar en el sistema, los agentes del mercado deben proveer de servicios complementarios que tienen que ser puestos a disposición de la operación del sistema. Estos se activan cuando son necesarios: a) Regulación Primaria: Sirve para corregir de forma automática los desequilibrios instantáneos que tiene lugar entre la generación y el consumo. Se realiza a través de los generadores, gracias a la variación de la potencia de las centrales. b) El control de tensiones: El objetivo es mantener las tensiones en los nudos de transporte dentro de unos valores, con objeto de cumplir con los requisitos de seguridad y calidad. c) El arranque autónomo: En el caso de que se produzcan problemas en el suministro, a causa de fallos o perturbaciones, estos arrancan de forma automática, y mantienen el sistema de forma estable. El objetivo de todos los procesos es el mantenimiento del sistema equilibrado, y garantizar la operación del sistema en todo momento, asegurando el suministro a los consumidores. 24 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA Mercado a tarifa regulada UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Gracias a todos los procesos anteriores, el suministro de la energía a los consumidores queda altamente garantizado. En este mercado las condiciones y los precios máximos están fijados por la autoridad reguladora. Además de lo anteriormente destacado, existen distintos organismos que intervienen en el mercado eléctrico: -­‐ La Comisión del sistema eléctrico: El objetivo de esta institución es proteger los intereses de los consumidores y velar por la transparencia de todo el sistema. Para ello el Ministerio de Industria debe velar por el correcto funcionamiento de las actividades, tanto de producción como de consumo. -­‐ Las comunidades autónomas: También poseen competencias en la regulación del sistema eléctrico. Se debe también destacar la intervención de la Unión Europea, a través de Directivas y Normativas legales, estableciendo el marco general del sistema eléctrico. Como se ha dicho antes, el productor de energía debe determinar la producción que llevará a cabo desglosado por horas. En caso de incumplimiento, se dan dos situaciones posibles: 1. Incumplimiento de la producción de energía a favor de mercado. Esto quiere decir que aunque se haya superado o no se haya llegado a la producción determinada, no se aplicarán penalizaciones, pues el mercado ha seguido el mismo curso. 2. Incumplimiento de la producción de energía en contra del mercado. Este caso es similar al anterior, pero con la diferencia que el mercado se ha comportado a la inversa, de tal forma que sí se aplicarán penalizaciones. 3. El hecho de integrar la producción eólica y el almacenamiento de agua permite eludir los posibles fallos respecto a la producción estimada, pues se puede utilizar el efecto de compensación generado por la energía que se ha logrado almacenar en la balsa de riego disponible. Por otro lado este sistema beneficia al 25 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL funcionamiento general del mercado eléctrico, pues debido a las variabilidades a las que está sometida la producción eólica, hace que sea necesario mantener centrales eléctricas ``a la espera´´, o incluso funcionando al mínimo, con las consecuentes ineficiencias que esto genera. Con carácter general, el día se divide en tres periodos horarios: v Horas Punta, con una duración de 4 horas al día. v Horas Llano, con una duración de 12 horas al día. v Horas Valle, con una duración de 8 horas al día. Estos periodos se encuentran directamente relacionados con la magnitud de la demanda. En función de estos periodos, el precio que se percibe por la venta de energía eólica, será mayor o menor (siempre y cuando no se haya escogido vender a tarifa regulada, como se explica a continuación). El productor de energía eléctrica puede decidir vender esta de dos formas diferentes, a precio de mercado, o a tarifa regulada: a) Precio de mercado: La energía es vendida a la tarifa que determina la oferta y la demanda, si bien, no se permite que el valor de esta tarifa se encuentre fuera de determinados límites, establecidos en función de la tecnología que genera la energía (hidráulica, eólica, solar, etc.). b) Tarifa regulada: El precio al que se vende la energía es constante, y establecido por el gobierno, a través de Reales Decretos, de tal forma que se es independiente de la posición del mercado. Todos los pormenores se encuentran descritos en el Real Decreto 661/2007 de 25 de mayo. 26 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 1.2. CONCEPTOS RELACIONADOS CON LA PRODUCCIÓN EÓLICA. En relación a la producción eólica se van a definir una serie de conceptos previos, que se utilizarán a lo largo de este trabajo. El resto de aspectos no incluidos en este apartado quedarán recogidos en apartados siguientes. Conceptos a destacar: a) Horas equivalentes eólicas: Hace referencia al número de horas de viento disponibles en una región determinada por encima de una velocidad de viento determinada, siendo esta la velocidad mínima de funcionamiento de un aerogenerador tipo. Generalmente se expresa en Horas equivalentes eólicas anuales. b) Curva de potencia de un aerogenerador: A partir de esta, se puede obtener las velocidad mínima de funcionamiento del aerogenerador, la velocidad de desconexión (velocidad del viento por encima de un determinado valor, que hace el aerogenerador no pueda soportar esta intensidad y sea desconectado), y la producción de electricidad en función de la velocidad del viento. Es frecuente aceptar que el periodo de vida de una instalación eólica en funcionamiento es de 20 años, si bien en la actualidad se está reconsiderando que ese periodo puede ser mayor. A efectos de este trabajo, se considerará como periodo útil 20 años. 1.3 CARACTERÍSTICAS DEL MERCADO EÓLICO El gran paso dado por este sector se produjo a raíz de la publicación del Real Decreto 436/2004. Gracias a este se ha visto incrementada la participación de este sector en el mercado eléctrico, gracias al sistema de retribución, que ha hecho que muchos productores se decanten por la opción de la tarifa a mercado. Este paso ha sido esencial, pues ha permitido la participación de la energía eólica y fundamentalmente de una energía renovable, de forma activa y competitiva en el mix de producción. 27 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 1.3.1 ERRORES DE PREDICCIÓN DE LA PRODUCCIÓN La predicción de la producción es una herramienta básica en todo sistema eólico. Esto queda reflejado en el Real Decreto 436/2004, que establece la obligatoriedad de la emisión de programas de energía, teniendo todos los parques eólicos actuales, un sistema de predicción que tiene por objeto mejorar la gestión y la negociación de la venta de energía en el mercado diario. Esta predicción se basa en cálculos meteorológicos y estadísticos tomando datos como la velocidad y dirección del viento, temperatura, presión, humedad, etc. Como se analiza en este mismo trabajo (apartado 3) la producción eólica está relacionada con el cubo de la velocidad del viento, con lo que pequeñas variaciones de este, provocan grandes variaciones en la generación producida. También influyen los efectos locales. 28 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 2. ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA. 29 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 2.1. SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO Debido a todo lo comentado sobre las variaciones en el recurso eólico, puede surgir, como mecanismo para mitigar este problema, el almacenamiento de energía. Entre los objetivos principales de este proceso, está garantizar la continuidad del suministro, si bien estos sistemas de almacenamiento deben ser eficientes y duraderos y deben operar al mínimo coste, también debemos resaltar como características que deben tener estos sistemas, la densidad de energía, la capacidad de transporte y la duración del almacenamiento. Entre los sistemas más utilizados destacan: A) BOMBEO DE AGUA O HIDROBOMBEO Como se comentará a lo largo de este documento, consiste en la impulsión de agua, desde una cota inferior a otra superior. Este sistema se caracteriza por una elevada velocidad de respuesta y por un rendimiento aceptable. B) ALMACENAMIENTO POR AIRE COMPRIMIDO La electricidad sobrante, es utilizada con objeto de comprimir aire, a una presión elevada, que queda almacenado en un recinto situado bajo tierra, ya sea este natural o artificial. El sistema utiliza compresores de dos o más etapas, comprimiendo el aire de forma adiabática. Este proceso tiene lugar durante las horas de baja demanda. Durante las horas punta, el aire es precalentado, a través de intercambiadores. Los gases que se originan se encargan de mover la turbina de accionamiento del generador. Entre las desventajas están el elevado coste y la dificultad de encontrar un emplazamiento adecuado. C) BATERÍAS Se trata de dispositivos capaces de convertir la energía eléctrica en energía química, durante la carga, dándose el proceso contrario durante la descarga de la batería. Para este proceso deben utilizarse baterías recargables. Una de las baterías más utilizadas es aquella que combina plomo con un ácido, dependiendo la capacidad de almacenamiento de la 30 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL tensión. El problema básico es la escasa capacidad de almacenamiento que poseen, necesitando mucho espacio. Otras baterías apropiadas pueden ser las de cloruro de zinc y agua, y las de litio, y las de sulfuro de sodio. Entre las características a estudiar deben estar: la eficiencia de la batería, la energía que pueden proporcionar por unidad de volumen, la duración, la vida útil de la batería, el coste, etc. D) VOLANTES GIRATORIOS Se trata de ruedas realizadas en un material altamente resistente a la tensión, y con una distribución que permite soportar grandes velocidades. En horas valle, la energía generada, se almacena en el volante giratorio, en forma de energía cinética, devolviendo esta, en periodos punta. Para ello cuenta con un dispositivo eléctrico, capaz de actuar como generador y como motor. La energía contenida en el volante, es proporcional al momento de inercia del volante, y por tanto a su masa y al cuadrado de la velocidad. Los volantes giratorios son situados en unidades selladas al vacío, para evitar las pérdidas por fricción con el aire, conectándose a un motor generador. Mediante este sistema, no se logra almacenar gran cantidad de energía, resultando más costoso que el sistema de baterías. Entre los distintos tipos volantes giratorios, se encuentran: volantes formados por anillos concéntricos formados por resinas, ruedas con grosor decreciente, anillos suspendidos magnéticamente. E) SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO DE CALOR LATENTE Y CALOR SENSIBLE En estos sistemas se aprovecha el calor latente o sensible de un medio, para almacenar el calor. Para ello un fluido de trabajo se encarga de transferir el calor de la fuente de almacenamiento. Su funcionamiento se basa en el aprovechamiento del calor que cede una sustancia cuando cambia de fase. Entre los sistemas usados, se encuentran: lechos de roca, agua caliente, líquidos orgánicos, metales, sales, ladrillos, etc. El criterio para seleccionar el material, se basa en que dispongan de una alta capacidad calorífica o de un elevado valor del calor de fusión. También es importante la densidad de energía y la temperatura máxima y mínima. No se trata de un sistema atractivo, pues se caracteriza por su baja eficiencia. 31 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL F) LOS IMANES SUPERCONDUCTORES Se trata de una bobina, que es capaz de conducir una corriente eléctrica elevada, dando lugar a un campo magnético, que a su vez induce una corriente eléctrica. Se debe destacar que existe una corriente crítica y un campo magnético crítico para el que la superconductividad desaparece. En los imanes superconductores, la energía que se almacena es proporcional al cuadrado del campo magnético que se produce. Para su realización, se ha estudiado la posibilidad de almacenar la energía a través de grandes bobinas enterradas bajo tierra, realizadas estas de materiales superconductores. Logrando de esta forma que la corrientes eléctricas sean elevadas y consecuentemente el campo magnético también será elevado. Las bobinas deben contar con un sistema de enfriamiento que permita alcanzar las condiciones de superconductividad. Entre las ventajas de este sistema de almacenamiento, se encuentran la elevada capacidad de almacenamiento así como la elevada eficiencia, si bien para lograrlo se requiere de grandes instalaciones. Cabe destacar que esta tecnología se encuentra en fase experimental. G) HIDRÓGENO El hidrógeno no es una fuente de energía, sino que se trata de un vector energético. Este permite almacenar energía y utilizarla cuando sea necesario. El modo de funcionamiento es el siguiente: En horas valle, la energía producida es utilizada para producir hidrógeno. Cuando la demanda de electricidad así lo necesite, este hidrógeno será introducido en pilas de combustible para generar energía eléctrica. Esta tecnología aun necesita de un mayor desarrollo para ser efectiva. 2.2. INTEGRACIÓN TECNOLOGÍCA (PARQUE EÓLICO-­‐HIDRÁULICO) A continuación se pretende analizar las implicaciones que tendría llevar a cabo una instalación de este tipo. El funcionamiento, se basa en la fluctuación de la demanda a lo largo del día, y por tanto, la fluctuación de la tarifa a la cual se comercializa la energía generada. De forma general, como ya se ha explicado anteriormente, durante el día se consideran tres periodos fundamentales (horas punta, horas llano y horas valle). El funcionamiento teórico del sistema presenta las siguientes hipótesis: 32 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 1. Siempre que sea posible, en periodo punta, será el parque eólico el encargado de suministrar la energía. Respecto a esto se considera, como se ha expuesto anteriormente, que el productor eléctrico debe comunicar al operador del mercado, la energía que va a producir, de acuerdo a un intervalo horario. Si esta energía es capaz de ser suministrada por el parque eólico, la minicentral hidroeléctrica permanecerá parada, en el caso de que esto no sea así, será necesario utilizar el sistema de almacenamiento. 2. Durante las horas llano, caben dos posibilidades en función de la tarifa ofrecida por el mercado, pudiendo por tanto utilizar el sistema para generar energía, o como sistema de bombeo, de tal forma que la energía generada por el parque eólico será almacenada en la balsa disponible. 3. Durante las horas valle, y siempre que no se determine lo contrario, el sistema será utilizado para bombear agua, y de esta forma proceder al almacenamiento de energía. Como se puede suponer fácilmente, el funcionamiento de este sistema lleva asociado unos rendimientos, tanto en la captación de la energía por parte del aerogenerador, como en la producción de energía por parte de la turbina. Además de esto existen pérdidas de carga. De acuerdo a lo anterior, se comprende fácilmente el hecho de que toda la energía que es captada por el aerogenerador, no es almacenada en su integridad, existiendo por tanto pérdidas. A tal efecto estas pérdidas vendrán determinadas por las pérdidas de carga (que son función de las conducciones de las que se dispone y de la distancia, así como de la velocidad de la masa de agua) y por las pérdidas originadas por el rendimiento de la turbina. Así, en el funcionamiento de este sistema, se tiene en cuenta el producto de dos rendimientos: el rendimiento eólico y el rendimiento hidráulico. 2.3. EXTERNALIDADES La posibilidad de almacenar energía eléctrica ha sido estudiada en numerosos trabajos y proyectos científicos (Unesa electricidad, Endesa, Red Temática Española de almacenamiento de energía). Parece evidente que el hecho de que la energía eléctrica demandada deba ser generada en su 33 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL totalidad ``en tiempo real´´, es decir en el preciso momento que se consume, hace que se dependa en extremo del ajuste de la oferta y la demanda diaria que en el caso de España, realiza OMEL ( Operador del Mercado Eléctrico). La posibilidad que se presenta en el estudio, de almacenar energía (en este caso eólica), facilita en gran medida el trabajo anteriormente descrito. Además de esto, existe un conjunto de externalidades que se describen a continuación: 1. Reducción de la dependencia energética exterior: El petróleo como fuente de energía cada vez resulta más costoso, viéndose incrementado su precio y siendo extremadamente sensible a los conflictos en las zonas productoras. 2. Tanto la energía eólica como la energía hidráulica, son tecnologías de generación renovable y respetuosa con el medio ambiente. (Evitan la emisión de gases contaminantes). 3. Permite, lograr de una forma teórica la autosuficiencia en el terreno de las energías renovables, sector en el que hasta hace poco tiempo, tenía un peso muy reducido en el total del mix energético. 4. De acuerdo a los últimos resultados facilitados por OMEL, la energía eólica ha sido capaz de abastecer en torno al 13,8 % de la demanda total. 5. La tecnología eólica se encuentra en la actualidad lo suficientemente madura, siendo incluso capaz de competir, con el resto de tecnologías convencionales (Centrales térmicas, centrales de ciclo combinado, nucleares), sin necesidad de verse subvencionada. 6. En el caso de las Comunidades de Regantes, permite incluso lograr cierta autosuficiencia, sin necesidad de depender de la compra de la energía al mercado, y de esta forma estar sujetas a los vaivenes de los precios energéticos. 34 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 3. APARTADO HIDRÁULICO 35 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 3.1. TIPOS DE MINICENTRALES HIDROELÉCTICAS La finalidad de cualquier tipo de central hidroeléctrica consiste en aprovechar la energía de un curso de agua como consecuencia del caudal fluyente entre dos puntos a distinta cota. El objetivo es convertir parte de la energía mecánica de la corriente de agua en energía eléctrica. Existe una gran variedad de tipos de minicentrales hidroeléctricas, si bien se pueden clasificar en tres grandes grupos: a) Centrales de agua fluyente. b) Centrales de pie de presa. c) Centrales en canal de riego o abastecimiento. 3.1.1. CENTRAL DE AGUA FLUYENTE Se trata de aquellos aprovechamientos, que gracias a una obra de toma y derivación, captan parte del caudal circulante por un río y lo conducen hacia la central hidroeléctrica para ser turbinado. Posteriormente este caudal se devuelve al cauce del río. Existen distintos tipos de centrales de esta clase, según el conjunto de elementos con que suelen contar. No son necesarios todos ellos, pues dependerá del tipo de aprovechamiento. Los elementos más importantes son: -­‐ Azud: Es una especie de muro, o barrera, colocado para elevar el nivel de un caudal o de un río. Sirve para garantizar la captación de un caudal mínimo de alimentación de la central hidroeléctrica y posibilitar la producción de energía. 36 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Ilustración 1.AZUD. Fuente: Murcia y el agua. -­‐
Aliviadero: Elemento previsto para la salida del agua. Evita el desbordamiento de la conducción. Se suelen diseñar para que vierta el caudal aliviado al cauce a pie de azud. Ilustración 2.ALIVIADERO. Fuente: UDO -­‐
Toma o Bocatoma: Es la encargada de recoger el agua y conducirlo hasta la turbina, a través de canales o tuberías. Disponen de compuertas y rejillas (que evitan el paso de componentes extraños). Ilustración 3. TOMA. Fuente: IDAE 37 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL -­‐
Canal de derivación: Su función es conducir el líquido hasta las turbinas. Suele contar con uno o varios aliviaderos. Ilustración 4.CANAL DE DERIVACIÓN. Fuente: SAEM THALES. -­‐
Chimeneas de equilibrio: Su función es atenuar los efectos del golpe de ariete en las conducciones a presión, reduce la magnitud de las sobrepresiones y depresiones en las tuberías y en las turbinas. Se produce como consecuencia de las variaciones de carga del alternador o de otras situaciones imprevistas. Están constituidas por un pozo vertical, situado en las proximidades de las turbinas. Si la presión se sitúa por encima o por debajo de un rango, el nivel del pozo vertical subirá o bajará. Ilustración 5.CHIMENEA DE EQUILIBRIO. Fuente: SAEM THALES. 38 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL -­‐
Cámara de carga o desarenador: Tiene por objeto alimentar a la tubería forzada y evitar la entrada de materiales y componentes extraños, que puedan afectar a la turbina. Está constituida por compuertas de derivación y limpia, rejillas, rebose y canal lateral para conectar al canal de demasías. Ilustración 6.CÁMARA DE CARGA. Fuente: 3HC -­‐
Ilustración 7.CÁMARA DE CARGA. Fuente: APROTEC Tubería forzada: Es la encargada de llevar el agua desde la cámara de carga a la turbina. Suele ser de PVC (debiendo ir enterrada) o de hormigón con camisa de chapa (instalada sobre apoyos). Ilustración 8.TUBERÍA FORZADA. Fuente: Todo Pueblos. 39 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL -­‐
Canal de descarga: Se trata del conducto por donde el agua es devuelto al río o al canal de riego, una vez que ha sido aprovechada la energía mecánica de la corriente. Edificio central y equipamiento electro-­‐mecánico: Lugar donde se ubican las turbinas, alternadores y los distintos elementos de control. Subestación elevadora-­‐Línea de transmisión-­‐Subestación de bajada: Se utiliza cuando el centro de consumo se encuentra situado a una distancia importante. -­‐
-­‐
Ilustración 9.SISTEMA DE SUMINISTRO ELÉCTRICO. Fuente: Wikipedia. -­‐
Red de distribución secundaria: Se trata del centro de consumo, donde la energía eléctrica generada, será utilizada en diferentes actividades. 40 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL La siguiente Imagen, engloba el conjunto de elementos que constituyen una mini-­‐central: Ilustración 10.ESQUEMA DE UNA MINICENTRAL DE TIPO FLUYENTE. Fuente: Energías Limpias y Renovables. 3.1.2. CENTRALES DE PIE DE PRESA Son aquellas que tienen la posibilidad de almacenar las aportaciones de un curso de agua (Canal, rio, etc.…), mediante la construcción de un embalse. En este tipo de aprovechamientos se regula el caudal para ser turbinado en el momento en que sea necesario producir energía eléctrica. Un aspecto importante es la capacidad de la que dispone el embalse, o balsa, ya que determina el tipo de regulación. Esta puede ser horaria, diaria, semanal,… y generalmente debe estar enfocada a almacenar la energía de origen eólico excedente durante las horas valle y proporcionarla durante las horas punta. 41 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL El sistema de producción que usa este tipo de central se basa en el desnivel creado por el embalse, pudiendo aprovechar los caudales excedentes o los caudales desembalsados. En el caso de las balsas, el desnivel que estas proporcionan no puede ser aprovechado en su totalidad para recuperación energética. Las obras que se deberán llevar a cabo en una central de este tipo, suponiendo que la presa esté ya realizada son: § Adaptación de las conducciones de la presa a la mini-­‐central, o construcción de otras nuevas. § Toma con compuerta y reja. § Tubería forzada hasta la central. § Edificio de la central con su equipamiento hidráulico y electromecánico (ver apartado 1). Por sus características este tipo de aprovechamiento hidroeléctrico va a ser el que se va a utilizar para llevar a cabo nuestro estudio, con la particularidad de que, la balsa no se encuentra en el curso de un río, sino que las aportaciones que se realizan a la misma, se producen a través de canales y tuberías, siendo utilizados estos de forma reversible, esto es, para elevar el agua, hasta la cota de la balsa, y para turbinarla. Circulando por tanto el agua, en sentidos opuestos. Ilustración 11.CENTRAL PIE DE PRESA (EN CABEZA DEL CANAL DE LA IZQUIERDA). Fuente: MPT. Gobierno de Navarra. 42 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Ilustración 12.ESQUEMA DE UNA CENTRAL DEL TIPO PIE DE PRESA. Fuente: Minicentrales Hidroeléctricas IDAE. 3.1.3. CENTRAL HIDROELÉCTRICA EN CANAL DE RIEGO Se debe distinguir entre dos tipos, según la ubicación del desnivel. En el primero, el desnivel existente en el propio canal (rápida) se aprovecha mediante la instalación de una tubería forzada paralela a la rápida, conduciendo el agua hasta la central para más tarde devolverla al curso normal del canal. En el segundo, el desnivel existente se sitúa entre el canal y el curso de un río próximo. Se lleva a cabo la instalación de la central en un curso cercano al río y posteriormente se turbinan las aguas sobrantes del canal. Para llevar a cabo este aprovechamiento se necesitarán realizar las siguientes obras: § Toma en el canal, con un aliviadero, habitualmente en forma pico de pato para que tenga longitud suficiente para interferir poco sobre el calado en el canal. § Tubería forzada. § Edificio de central y equipamiento hidráulico y electro-­‐mecánico. 43 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL §
Obra de reincorporación al cauce. Ilustración 13.INFRAESTRUCTURA DE RIEGO. Fuente: Minicentrales Hidroeléctricas IDAE. 3.2. TIPOS DE TURBINAS Como turbina se entiende aquel elemento que aprovecha la energía mecánica del agua para producir un movimiento de rotación, que se transfiere a través de un eje al generador para la producción de energía eléctrica. Los elementos constitutivos de una turbina, son los siguientes: § Canal de llegada o tubería forzada: Elemento de conducción por donde es conducido el agua. Al final de la tubería forzada se instala una válvula. § Caja espiral: Se encarga de transformar presión en velocidad. § Distribuidor: Actúa como una tobera, transformando la presión en velocidad. § Rodete: Es un disco perpendicular al eje de giro, formado por álabes curvados en la dirección contraria al movimiento. § Tubo de aspiración: Es el órgano de desagüe. 44 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Las turbinas se pueden clasificar de acuerdo a la dirección del flujo en el rodete. Así pues se tienen: §
§
§
Axiales: El desplazamiento del flujo en el rodete es paralelo al eje. Es axial y tangencial (giro). Radiales: El desplazamiento en el rodete es perpendicular al eje. No tiene componente axial. Mixtas: Tiene componente Axial, radial y tangencial. Si se atiende al rango de funcionamiento las turbinas hidráulicas se pueden clasificar en dos grupos. Esta clasificación viene determinada por el grado de reacción de la misma. Si este grado de reacción es igual a cero, la turbina será de acción, mientras que si es distinto de cero, será de reacción. Tipos de turbinas: A) Turbinas de acción: Son turbinas de admisión parcial. La presión del agua no varía en los álabes (el rodete trabaja a presión constante). El rodete no está inundado, y trabaja a presión atmosférica. No existe tubo de aspiración. B) Turbinas de reacción: Son de admisión total. La presión a la entrada del rodete es superior a la atmosférica y a la salida inferior. El rodete se encuentra inundado. La salida de la turbina se encuentra en el nivel de aguas abajo. Además se debe añadir que las turbinas de reacción aprovechan la altura total disponible hasta el nivel de desagüe, las de acción aprovechan únicamente la altura hasta el eje de la turbina. Dentro de las turbinas de acción, la Pelton es la más conocida, si bien existen otros tipos como puede ser la Turgo, la Ossemberger,… Dentro de las turbinas de reacción, las más típicas son la Kaplan y la Francis. Caudal Nominal: Es aquel que proporciona la potencia nominal de la bomba. 45 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Caudal de equipamiento: Es aquel caudal, de funcionamiento habitual de la instalación hidroeléctrica. 3.2.1. TURBINA PELTON Como ya se comentó, es la turbina de acción que más se usa. Está compuesta por un rodete, que tiene montado en su periferia un conjunto de álabes, también denominados cucharas, por alusión a su forma. El chorro de agua, dirigido por uno o varios inyectores y regulado por sendas llaves de aguja, incide sobre los álabes provocando el consiguiente movimiento (rotación) del impulsor de la turbina. La potencia puede ser regulada a través de las llaves de aguja de los inyectores, ya que, a su vez, éstas regulan el caudal de agua. Para llevar a cabo paradas de emergencia con objeto de evitar el embalamiento de la máquina se usa un deflector de chorro. Este lo dirige directamente al desagüe, evitando así el tener que detener bruscamente el flujo, con lo que se atenúan los efectos del golpe de ariete en la tubería forzada, ya que se puede realizar un cierre lento de la llave en la misma. Este tipo de turbina es utilizable en aquellas centrales hidroeléctricas que se caracterizan por contar con un salto elevado y pequeño caudal. El rendimiento nominal que pueden proporcionar estas máquinas supera el 90%. Entre las ventajas que tiene este tipo de turbina, está el hecho de que tiene un rendimiento superior al 80% para un caudal del 20% del nominal. Esto puede advertirse en la siguiente figura: 46 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Ilustración 14. RENDIMIENTO DE UNA TURBINA PELTON EN FUNCIÓN DEL CAUDAL. Fuete: Minicentrales Hidroeléctricas IDAE. Como se puede apreciar, el rendimiento obtenido con este tipo de turbina, es prácticamente plano, teniendo la particularidad de poder ser usada en un amplio rango de caudal. De tal forma que grandes variaciones en el caudal no suponen una merma importante en la energía producida en la turbina. Ilustración 15.ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DE UNA TURBINA PELTON. Fuente: ICAI 47 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Ilustración 16.COMPONENTES DE UNA TURBINA PELTON Fuente: Monografías Ilustración 17.DETALLE DE UNA TURBINA PELTON. Fuente: ICAI 3.2.2. TURBINA FRANCIS Esta turbina de reacción se caracteriza porque recibe el flujo de agua en dirección radial, orientándolo hacia la salida en dirección axial. Este tipo de turbina, está compuesto por: § Un distribuidor que contiene una serie de álabes fijos o móviles que orientan el agua hacia el rodete. § Un rodete formado por una corona de paletas fijas, alabeadas de forma que reciben el agua en dirección radial y lo orientan axialmente. § Una cámara de entrada, que puede ser abierta, o cerrada de forma espiral, para dar una componente radial al flujo de agua. 48 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL §
Un tubo de aspiración o de salida de agua, que puede ser recto o acodado, y se encarga de mantener la diferencia de prestaciones necesarias para el correcto funcionamiento de la turbina. Esta turbina se adapta muy bien para distintos saltos y caudales y tiene un rango de funcionamiento muy grande. Como rangos de funcionamiento podemos decir que en el punto de funcionamiento nominal, su rendimiento puede superar el 90%. Dicha turbina permite variaciones de caudales entre el 40% y el 100% del caudal de diseño, y en salto entre el 60% y el 125% del nominal. En la siguiente figura, se podrá apreciar, como afecta el caudal del que se dispone al rendimiento de la turbina: Ilustración 18.RENDIMIENTO DE UNA TURINA FRANCIS EN FUNCIÓN DEL CAUDAL. Fuente: Minicentrales Hidroeléctricas IDAE. Se observa que para valores inferiores al 40%, el rendimiento decrece por debajo del 70%. En cuanto al salto, permite que este sea mayor, hasta un 125% del nominal. Como punto nominal, entendemos, el valor donde la turbina produce su potencia máxima. 49 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Ilustración 19.ROTOR DE UNA TURBINA FRANCIS. Fuente: Sapiensman. 3.2.3. TURBINAS TIPO HÉLICE Se trata de turbinas compuestas por un rodete, similar a la hélice de un barco. En este tipo de turbinas, los álabes del rodete como los del distribuidor son fijos, por lo que solo se utilizan cuando el caudal y el salto son prácticamente constantes. Las turbinas hélice permiten el paso del flujo de forma totalmente axial, frente a la turbina Francis en la que se produce de forma semiaxial. Una instalación con turbina hélice, se compone básicamente de una cámara de entrada que puede ser abierta o cerrada, un distribuidor fijo, un rodete con 4 ó 5 palas fijas en forma de hélice de barco y un tubo de descarga. 3.2.3.1. TURBINA KAPLAN Y SEMIKAPLAN Las turbinas SemiKaplan y Kaplan son variantes de la tipo hélice, diferenciándose a estas en que los rodetes permiten ser regulados. Ambas turbinas poseen el rodete con palas ajustables para proporcionar una mejora a la hora de su funcionamiento. Si únicamente se pueden regular los álabes del rodete, se trata de una turbina SemiKaplan, si además puede ser regulados los álabes de los distribuidores será del tipo Kaplan. 50 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL La turbina Kaplan, al disponer de un distribuidor regulable, permite un mayor rango de funcionamiento, y obtener de esta forma un mayor rendimiento ante diferentes circunstancias (puede observarse en la figura 16). Además Las turbinas Kaplan son de admisión radial, mientras que las semi-­‐Kaplan pueden ser radiales o axiales. Las turbinas Kaplan suelen utilizarse en aquellos casos de los que se disponga de pequeños saltos y grandes caudales. El regulador de la turbina (encargado de regular la velocidad de rotación, debido a que esta suele ser proporcional a la frecuencia de la corriente eléctrica generada), controla la orientación de los álabes del rodete y del distribuidor. En general, este tipo de turbinas se utilizan para saltos pequeños y caudales variables. De esta forma podemos decir que encontramos un margen de entre el 15 al 110% de caudales y de un 60 a 140% del diseño. La implantación de este tipo de turbinas suele ser con eje vertical en cámara abierta o cerrada, pero puede darse otro tipo de instalaciones con eje horizontal. Además existen otras turbinas, como las turbinas tubulares y turbinas bulbo. Sus aplicaciones quedan relativamente alejadas de los objetivos del trabajo, por lo que no son tratadas en este trabajo. Ilustración 20.RENDIMIENTO DE LAS TURBINAS, KAPLAN, SEMIKAPLAN Y FRANCIS, EN FUNCIÓN DEL CAUDAL. Fuente: Minicentrales Hidroeléctricas IDAE. 51 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Ilustración 21.ROTOR DE UNA TURBINA KAPLAN. Fuente: ETSIA. 3.2.4. COMPARATIVA DE LOS DIFIRENTES TIPOS DE TURBINAS En este apartado se pretende realizar una comparativa entre los distintos tipos de turbinas que se han descrito en el apartado anterior, para indicar cual se usará en función de la situación en la que se esté: § Para pequeños saltos y caudales variables, es adecuada la turbina Kaplan. § Para saltos medios y variaciones de caudal moderadas se puede utilizar la turbina Francis. § Para saltos grandes, independientemente de la variación de caudal, la turbina más adecuada es la Pelton. El estudio concreto del caso, es el que determinará usar una u otra. Para el correcto aprovechamiento, es fundamental tener en cuenta los rangos de utilización de los que se dispone en las distintas situaciones que se planteen. Se entiende por potencia, la producida por el generador de diseño. Viene expresada por la siguiente fórmula: Ecuación 1.POTENCIA NOMINAL DE UNA TURBINA ! = ! ∗ !" ∗ !" ∗ !" Donde: P= Potencia. Q= Caudal. Hn= Salto de diseño en metros. 52 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Rt= Rendimiento de la turbina Hn y Qn de diseño. Rg= Rendimiento del generador. Es frecuente asumir el rendimiento del generador en un 95%. Entre la turbina y el generador puede ser instalado un multiplicador de velocidad. Mediante este mecanismo se puede aumentar la velocidad de giro del rotor en condiciones normales de funcionamiento. Debido a que el número de pares de polos necesarios en el generador disminuye al aumentar su velocidad nominal de rotación, si se instala un multiplicador la velocidad de giro aumenta, el tamaño y coste del generador disminuyen al hacerlo el número de pares de polos. En este punto se debe destacar que la instalación del multiplicador conlleva pérdidas mecánicas, estimadas en un 2%, por lo que el rendimiento se sitúa alrededor del 98%, de tal forma que se deberá tener en cuenta el cálculo de la potencia generada. Ilustración 22.RANGOS DE UTILIZACIÓN DE DISTINTOS TIPOS DE TURBINAS EN FUNCIÓN DE LA ALTURA Y EL CAUDAL. Fuente: Centrales Hidroeléctricas IDAE. 53 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 3.3. ELEMENTOS DE UNA MINICENTRAL HIDROELÉCTRICA Además de las citadas turbinas, será necesario instalar: 3.3.1. GENERADORES Se puede definir generador como una máquina, basada en la inducción electromagnética, que se encarga de transformar la energía mecánica de rotación, que proporciona la turbina, en energía eléctrica. El principio de funcionamiento está basado en la ley de Faraday. El generador está compuesto por dos partes: a) El rotor: Se encarga de generar un campo magnético variable al girar arrastrado por la turbina. b) El estator: sobre el que se genera una corriente eléctrica aprovechable. En centrales menores de 1000 KW la tensión de trabajo suele ser de 380 o 500 Voltios y para potencias elevadas se suele producir en media tensión (3000,5000 o 6000 voltios). Ilustración 23.TURBINA Y GENERADOR DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA EN COMPARACIÓN CON LA FIGURA HUMANA. Fuente: Wikipedia. 54 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Según las características de la electricidad generada en relación a la velocidad de rotación, el generador puede ser de dos tipos: Síncrono o Asíncrono. 3.3.1.1. GENERADOR SÍNCRONO Mediante este generador se lleva a cabo la conversión de la energía mecánica en energía eléctrica. Esta conversión tiene lugar a una velocidad constante, denominada velocidad de sincronismo, esta puede ser expresada de acuerdo a la siguiente ecuación: Ecuación 2.VELOCIDAD DE SINCRONISMO !" =
Fuente: Manual de IDAE 60 ∗ !
!
Donde: Ns= Velocidad de rotación de sincronismo en rev/min. f= Frecuencia en Hz (España 50 Hz). p= Número de pares de polos del generador. El campo magnético se crea gracias a las bobinas que se encuentran arrolladas en los polos del rotor. Para que se produzca el campo magnético es necesaria la circulación de una corriente eléctrica continua (DC) en las mismas. Cuando el generador está desconectado de la red, la misión del regulador de turbina es mantener la velocidad constante para permitir la sincronización del generador a la red. Cuando el generador está acoplado a la red, el regulador de turbina tiene, por misión, contribuir a la regulación frecuencia-­‐potencia, cuyo objetivo es hacer frente a los desequilibrios en la generación y el consumo del sistema eléctrico., para mantenerlos dentro de unos límites deseados. 55 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Ilustración 24.ESQUEMA DE UN GENERADOR SÍNCRONO. Fuente: UCO 3.3.1.2. GENERADOR ASÍNCRONO Se basa en los motores eléctricos. Para que funcione es necesario que el par mecánico comunicado al rotor produzca una velocidad de giro mayor que la de sincronismo (en caso contrario consume electricidad). El exceso de velocidad, produce un campo giratorio excitador. Se deben minimizar las pérdidas en el cobre, para ello las diferencia de velocidades debe ser lo más pequeña posible. Las pérdidas del cobre se deben a la disipación de calor. Se necesita colocar una batería de condensadores, con objeto de compensar la energía reactiva que se ha generado. La corriente para la creación del campo magnético se toma de la red, por lo cual se debe estar conectado a ella. Si se emplea esta clase de generadores, no se necesita la existencia de un regulador de velocidad en la turbina. Para arrancar el grupo se abre el distribuidor de la turbina hasta que se llega a una velocidad próxima a la de sincronismo y en este momento se conecta a la red por medio de un interruptor automático. 56 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 3.3.2. EQUIPO ELÉCTRICO GENERAL En el equipo eléctrico general se lleva a cabo la transformación de la tensión, la medición de los diferentes parámetros de la corriente en la central, la conexión a la línea de salida y la distribución de la energía. De los elementos anteriormente citados, el transformador adquiere una posición relevante, pues permite introducir la electricidad a la red. Esto es así debido al hecho de que la turbina va a producir una energía con una tensión diferente a la de la red. (Se debe fundamentalmente a que la tensión a la que producen la electricidad los generadores suele ser diferente a la tensión de transporte. Esta suele tener valores superiores a la tensión de generación). Tiene lugar, ya que la red de distribución de energía eléctrica tiene una serie de tensiones de funcionamiento determinado (generalmente entre 3 a 66 kV), que generalmente no suele coincidir con la tensión de funcionamiento de la turbina a la red donde se pretende volcarla. Este elemento permite igualar ambas tensiones. Nos encontramos con transformadores de baja/media o media/alta tensión. El principio de elevar la tensión al nivel de la línea se produce con objeto de reducir la intensidad y como consecuencia las pérdidas en el transporte. Para el correcto funcionamiento del transformador, es necesario que este se encuentre refrigerado, bien por convección natural, o mediante un circuito cerrado de aceite o silicona. Frecuentemente se instalan en el interior del edificio de la central, aunque, en ocasiones, se instalan a la intemperie (en general aquellos que son de gran tamaño), con el objetivo de reducir la obra civil. 57 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Ilustración 25.SITUACIÓN DEL TRANSFORMADOR EN LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA. Fuente: Tecnología en el Mundo. Otros equipos eléctricos de interés son: a) Los disyuntores y seccionadores, para la conexión y desconexión a la red. b) Transformadores de medida, tanto de tensión como de intensidad, se utilizan para poder medir y controlar los valores instantáneos de esas magnitudes en diferentes partes de la instalación. c) Transformadores de equipos auxiliares, que suministran la tensión adecuada para el correcto funcionamiento de los equipos. d) Pararrayos o autoválvuas, estos actúan como descargadores a tierra de las sobretensiones que se puedan producir. La forma habitual de disponer estos equipos es en el edificio de la central, en cuadros eléctricos ubicados en el interior de armarios. Otro equipo que se debe tener en cuenta es la línea eléctrica. Ésta es necesaria para poder transportar la energía que se ha producido, bien hasta los centros de consumo, o bien hasta la red de distribución. El coste de la línea puede ser elevado, por comparación con el conjunto, por lo que puede afectar de una forma decisiva a la viabilidad del proyecto, influyendo en este punto, como es natural, la longitud de la misma. Es importante conocer las características de la red, donde se va a volcar la energía eléctrica producida. La frecuencia es siempre dato conocido, pues en España, y Europa, es 50 Hz. La tensión puede variar entre 58 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 3 y 66 Kilovoltios. Este último factor influye de forma decisiva en el coste relativo al transformador que se debe instalar, que sería máximo, en el caso de que nuestra conexión debiera ser realizada a una línea de alta tensión. Ilustración 26.EQUIPO ELÉCTRICO. Fuente: Mercado De Energía. 3.3.3. ELEMENTOS DE REGULACIÓN, CONTROL Y PROTECCIÓN Estos elementos, que deben estar presentes en todo aprovechamiento hidroeléctrico, son los encargados de controlar el buen funcionamiento de la central, así como, en el caso de los dispositivos de protección, que protegen ante los posibles fallos que se puedan producir. Los principales equipos necesarios para el control y la supervisión en una central hidroeléctrica son los siguientes: Para el control de la turbina: a) Regulador de velocidad de rotación, en centrales con grupos síncronos. 59 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Ilustración 27.REGULADOR DE VELOCIDAD DE ROTACIÓN. Fuente: ETSIA b) Reguladores de nivel para centrales con grupos asíncronos conectados a red. Ilustración 28.REGULADOR DE NIVEL. Fuente: ETSIA 60 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL c) Regulador de potencia generada, para centrales en red aislada. Ilustración 29.REGULADOR DE POTENCIA. Fuente: ETSIA 61 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL d) Regulador del caudal turbinado. Ilustración 30.REGULADOR DEL CAUDAL TURBINADO. Fuente ELECTROMTTO. Para el control del generador: a) Regulador de tensión para grupos síncronos: Presentes en las fuentes de alimentación de corriente continua, proporciona una tensión constante a la salida de fuentes de alimentación, elevando o disminuyendo la corriente para que el voltaje llegue a un aparato carente de irregularidades. 62 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL b) Equipos de sincronización, en caso de grupos síncronos funcionando conectados a la red. c) Batería de condensadores (necesario para compensar la energía reactiva generada) y un relé taquimétrico, en caso de grupos asíncronos conectados a la red. El control del conjunto formado por la turbina y el generador dependerá del tipo de generador utilizado y del funcionamiento previsto. La mayoría de las situaciones están contempladas en los siguientes casos: Caso 1. Central con generador síncrono funcionando conectado a red El control de la turbina requiere un regulador de velocidad, su función ha sido descrita antes, en el apartado 1.3.1.1. El mando del distribuidor se realiza por medio de un servo-­‐oleohidráulico, y las órdenes de apertura y cierre proceden del regulador de velocidad. El control del generador es una regulación del factor de potencia, ya que al estar conectado a la red, esta fija la tensión, y la variación de la excitación modifica la potencia reactiva suministrada por el grupo. El equipo automático de sincronización estará provisto de ajuste de velocidad y tensión del grupo, por medio de un relé de sincronismo. Caso 2. Central con generador síncrono funcionando aislado. El control de la turbina debe asegurar el mantenimiento de la frecuencia de la red en cualquier condición de carga, necesitando por tanto un sistema de regulación de velocidad y de potencia generada. El control del generador, necesita un regulador de tensión que actúe sobre la excitación del alternador, a fin de mantener la tensión dentro de los límites admisibles. Caso 3. Central con generador asíncrono funcionando conectada a la red. El control de la turbina no necesita un regulador de velocidad, puesto que la frecuencia esta mantenido por la red. EL mando del distribuidor se 63 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL realiza por medio de un servo-­‐oleo-­‐hidráulico, y las órdenes de apertura y cierre proceden del regulador de potencia generada. El control del generador en cuanto a la energía reactiva que se genere se consigue mediante una batería de condensadores estáticos controlados de forma continua por medio de tiristores. Para la conexión del grupo a red, deberá llevar un detector de velocidad que proporcione una señal cuando el grupo llegue a la velocidad de sincronismo, para ello se usa un relé taquimétrico que puede ser mecánico o eléctrico. Las protecciones, comunes para los diferentes sistemas, incluidos los tres mencionados, actúan cuando se produce un hecho anormal en el funcionamiento y pueden producir una alarma, la parada del grupo, o la parada de la central, dependiendo de la gravedad del hecho que haya tenido lugar. Las principales circunstancias que pueden hacer actuar a las protecciones son enumeradas a continuación: Protecciones de los equipos mecánicos frente a: a) Embalamiento de la turbina y generador. b) Temperatura del eje de cojinetes. c) Nivel y circulación del fluido de refrigeración. d) Temperatura de aceite del multiplicador de velocidad. e) Desconexión de la bomba o baja presión del aceite del circuito de regulación. Protecciones eléctricas del generador y transformador frente a: a) Intensidad máxima. b) Retorno de potencia (máxima admitida 5% de la nominal). c) Calentamiento del generador y/o del transformador. 64 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL d) Derivación en el estator. e) Producción de gases en el transformador (Relé de Buchholz: es el dispositivo de seguridad, encargado de medir los gases que se producen en el transformador y si estos son inflamables, quiere decir la posibilidad de problemas de sobretemperatura, o de producción de arco interno mientras que si solo hay aire, indica que el nivel de aceite es bajo, o bien que existe una pequeña pérdida). f) Nivel de tensión (entre el 85% y el 100% de la tensión nominal). g) Nivel de frecuencia (entre 47,5 y 51 Hz). Protecciones de la línea de media tensión: a) Derivación de una fase a tierra. b) Cortocircuito o inversión de fases. c) Sobre-­‐intensidad. 3.3.4. EQUIPOS AUXILIARES En una central hidroeléctrica, se necesitan un conjunto de equipos auxiliares, además de los que se han enumerado anteriormente, que son necesarios para el correcto funcionamiento de las instalaciones. Hay que tener en cuenta que estos equipos requieren de energía para funcionar. Se estima su consumo en el 2% de la producción de la central. Entre otros equipos, los más comunes son: a) Ventilación. b) Alumbrado normal y de emergencia. c) Equipo de corriente continua empleado para alimentar las bobinas de desconexión del disyuntor y otras bobinas de relés y contactores. 65 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL d) Bombas para el drenaje de posibles fugas, o la evacuación del agua en posibles inundaciones. e) Batería de condensadores, siempre y cuando el equipo existente sea asíncrono, para mejorar el factor de potencia. f) Puente grúa, aunque en algunos casos puede ser suficiente una grúa portátil durante el montaje y operaciones de mantenimiento. g) Red de tierra, para limitar la tensión con respecto al terreno. h) Limpiarejas. i) Protección contra incendios. j) Agua de refrigeración. 66 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 3.3.5 AUTOMATIZACIÓN Mediante la automatización se pretende lograr una reducción de los costes de operación, además de aumentar la seguridad de los equipos, y lograr un mejor aprovechamiento energético de la instalación. Pueden existir distintos grados de automatización, dependiendo este de la ubicación de la central, del tipo de central, posibilidades de regulación y el coste del personal y presupuesto. En una central cercana a un núcleo de población, de fácil acceso y poco coste de la mano de obra, un grado de automatización simple bastaría. Sin embargo, en una central aislada de los núcleos de población, de difícil acceso y escasa mano de obra, sería conveniente un mayor grado de automatización. Se puede llevar a cabo una automatización absoluta, incluyendo por tanto en esta el arranque, la regulación y la parada. Por el contrario, una automatización mínima suele incluir la parada y la alarma cuando actúa alguno de los elementos de protección de la central. Los equipos mecánicos presentan mayor dificultad a la hora de su automatización. Aunque algunos, tales como limpiarejas y compuertas, suelen tener funcionamiento automático. Se puede automatizar mediante relés (técnica prácticamente en desuso, y ligada a situaciones muy específicas) o mediante técnicas informáticas, con el uso de microprocesadores en los PLCs (programable logic controllers) y su correspondiente programación. Las características de ambos sistemas se explican a continuación: a) Empleo de relés convencionales: Es una de las formas más sencillas, pero también la que permite menos posibilidades. Con esta técnica se pueden automatizar los mecanismos de arranque y parada por protecciones. § Secuencias de arranque automático. § Secuencias de parada por protecciones. 67 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Ilustración 31.RELÉ TÉRMICO. Fuente: ENDESA EDUCA Ilustración 32.RELÉ ELECTROMAGNÉTICO. Fuente: ENDESA EDUCA. b) Empleo de tecnología digital: Ofrecen mayor flexibilidad, pudiéndose automatizar todas las secuencias de funcionamiento de la central, a partir de la programación. Se pueden citar como ejemplos: § Arranque de grupo. § Parada normal de grupo. § Parada de emergencia del grupo. § Regulación del grupo por nivel o caudal. § Optimización de funcionamiento del conjunto de la instalación. 68 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL En cualquier caso es necesaria la presencia de relés en la instalación de protecciones de línea, y tarados, de acuerdo con las prescripciones de la compañía eléctrica distribuidora. 3.4. CRITERIOS DE DISEÑO Debido a que la potencia eléctrica es proporcional al producto de la diferencia de alturas de presión entre los extremos de la turbina y el caudal turbinado, la determinación de estas variables es fundamental para el diseño de las instalaciones. La diferencia mencionada es el resultado de sustraer las pérdidas de carga en el conducto a presión a la altura del salto. Se debe tratar de optimizar al máximo la energía producida por parte de las turbinas, de tal forma que se tiene que establecer la máquina a instalar adecuada para el caudal de equipamiento. Asimismo, tanto el impacto medioambiental como la rentabilidad económica de la instalación han de estudiarse. 3.4.1. DETERMINACIÓN DEL CAUDAL DE EQUIPAMIENTO Se van a determinar una serie de conceptos, que se deberán estudiar, de acuerdo a nuestro cálculo teórico. Conceptos a determinar: QM= Caudal máximo alcanzado en el año, también se puede llamar caudal de crecida. Qm= Caudal mínimo del año, o de estiaje. Qsr= Caudal necesario en el río para que el ecosistema no se vea alterado en exceso. En nuestro caso, será equivalente al caudal mínimo a aplicar en los riegos. Qmt= Caudal mínimo técnico, que es el caudal mínimo necesario para la generación de energía. Qs= Caudal de equipamiento: es aquel caudal característico de funcionamiento del sistema. 69 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Dependiendo del tipo de turbina que se escoja para llevar a cabo nuestro proyecto será fundamental determinar el caudal mínimo técnico de la instalación. Este en la práctica, suele considerarse que es directamente proporcional al caudal de equipamiento, con un factor de proporcionalidad K, que difiere en función del tipo de turbina escogida. Ecuación 3.CAUDAL MÍNIMO TÉCNICO !!" = ! ∗ !! El coeficiente K toma distintos valores según el tipo de turbina, una aproximación del mismo, podría ser la siguiente: -­‐ Para turbinas PELTON: -­‐> K= 0,10 -­‐ Para turbinas KAPLAN: -­‐> K= 0,25 -­‐ Para turbinas SEMIKAPLAN: -­‐> K= 0,40 -­‐ Para turbinas FRANCIS: -­‐> K= 0,40 3.4.2. DETERMINACIÓN DE LA ALTURA DEL SALTO Se va a proceder a definir una serie de conceptos: § Salto bruto (Hb): Es la altura existente entre el nivel del agua cuando vierte sobre el aliviadero y el nivel donde se descarga el cauda turbinado. § Salto útil (Hu): Desnivel existente entre la superficie libre del agua en la cámara de carga y el nivel de desagüe en la turbina. Es menor o igual que Hb, según que no se produzca o se produzca el vertido mencionado en el punto anterior. § Salto Neto (Hn): Es la diferencia entre el salto útil y las pérdidas de carga producidas en las conducciones. Este último varía en función del caudal que se turbina, pues las pérdidas de carga son función del caudal circulante y son debidas a la embocadura, la cámara de carga (figura 4), codos, reducciones… etc. 70 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 3.4.3. DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA A INSTALAR La potencia disponible en la central hidroeléctrica varía en función del caudal turbinado y el salto existente en cada instante. El cálculo se va a efectuar de acuerdo a la siguiente expresión: Ecuación 4.POTENCIA DISPONIBLE EN UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA Donde: ! = ! · ! · !! · ! P= Potencia generada. Q= Caudal turbinado. Hn= Salto neto. e = factor de eficiencia o rendimiento de la central, que es igual al producto de los rendimientos de los diferentes equipos que intervienen en la producción de energía, es decir: e= Rt*RG*RS Siendo: Rt= Rendimiento de la turbina. Rg= Rendimiento del generador. Rs= Rendimiento del transformador de salida. En una central hidroeléctrica actual, e suele tomar valores medios alrededor de 0,85. Si se conoce la potencia instantánea P, se puede conocer la energía producida Er de esa central hidroeléctrica en un determinado periodo T. Ecuación 5.PRODUCCIÓN DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA !
! · !" !! =
!
71 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 4. APARTADO EÓLICO 72 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 4.1. EL VIENTO COMO RECURSO PARA LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA 4.1.1. INTRODUCCIÓN La energía contenida o proporcionada por las masas de aire en movimiento en su circulación por las capas bajas de la atmósfera puede ser elevada, fundamentalmente en determinados lugares y momentos. • El viento resulta de la expansión/compresión y convección del aire provocadas por el desequilibrio del balance de energía radiante sobre la superficie terrestre. A escala global, estos efectos térmicos se combinan con efectos dinámicos debidos a la rotación terrestre, dando lugar a la circulación general atmosférica (La rotación de la Tierra y la redistribución de la energía entre el Ecuador y los polos dan lugar a la circulación atmosférica. •
La radiación que llega a la superficie de la Tierra no es uniforme debido a la inclinación de los rayos solares según la latitud; los 210 W/m2 medios se distribuyen desde los 270 W/m2 en el Ecuador hasta los 90 W/m2 en los polos. Por el contrario, la radiación emitida, función de la temperatura absoluta, es más uniforme que la recibida. Como consecuencia de este desequilibrio, se produce un flujo de calor de unos 4·∙109 MW desde la región ecuatorial hacia las regiones polares. La región ecuatorial es una zona de bajas presiones, mientras que las polares son zonas de altas presiones. •
Como la tierra rota, el eje está inclinado respecto al plano de traslación y hay más superficie continental en el hemisferio norte que en el hemisferio sur, el patrón global de movimiento de la atmósfera es más complejo. •
El patrón real de circulación atmosférica tiene tres celdas. En la celda tropical, o de Hadley, el aire caliente asciende en el Ecuador, se mueve hacia los polos en las capas superiores y desciende a una latitud de 30º. En la celda polar el aire asciende en la latitud 60º y en las capas superiores fluye hacia los polos, donde se enfría y vuelve a la latitud 60º. La celda central se mueve por la fricción de las otras dos; en la superficie terrestre fluye hacia los polos. 73 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL La aceleración de Coriolis desvía las trayectorias hacia la derecha en el hemisferio norte y hacia la izquierda en el sur (ver Fig. 33). Además de esta situación a gran escala, se dan importantes variaciones locales y temporales causadas por factores geográficos y climatológicos. Si se considera el viento como recurso energético, y si se añade a esto la disponibilidad del mismo como suministro, nos encontramos con unas características específicas: se trata de una fuente con grandes variaciones temporales, tanto a pequeña como a gran escala, y espaciales, tanto en superficie como en altura. Además, presenta la aleatoriedad propia de la naturaleza turbulenta del movimiento, que da lugar a gran parte de su variabilidad. El hecho de que la energía eólica disponible, por unidad de superficie expuesta al viento y unidad de tiempo, sea directamente proporcional al cubo de la velocidad implica que pequeñas variaciones en la velocidad del viento dan lugar a importantes variaciones en la energía suministrada. Las características del viento influyen a la hora de determinar su aprovechamiento en: a) La selección del emplazamiento: se debe determinar aquel lugar idóneo, ya que existen acusadas diferencias locales del viento. b) La estimación o previsión de la producción energética: Para esto, se deben tener en cuenta valores medios del viento, y distribuciones diarias, estacionales, direccionales, en función de los lugares específicos elegidos. c) El diseño del sistema. d) La operación y regulación del sistema eólico: Intervienen aspectos como la predicción del viento, así como las características. Por ello, de forma general, es preciso indicar que para llevar a cabo un aprovechamiento eólico, se necesita conocer el régimen de vientos al que va a estar sometido el sistema eólico. Esto debe estar establecido, pues es necesario para predecir las condiciones de operación y funcionamiento. 74 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 4.1.2. ORIGEN DEL VIENTO El viento se produce como consecuencia del movimiento de las masas de aire en la troposfera. Los movimientos de masas de aire hay que buscarlos en los gradientes de presión existentes, que en último término se puede decir que son debidos a los gradientes térmicos originados por la radiación solar recibida por la tierra. De forma general, las capas de aire caliente ascienden, debido a su menor densidad por comparación con las masas circundantes, generando así el movimiento convectivo de las masas de aire. Allí donde se produce el ascenso de una masa de aire es una zona de baja presión. En superficie, las masas de aire se mueven desde las zonas de alta presión a las de baja presión. . Ilustración 33.CIRCULACIÓN GENERAL ATMOSFÉRICA. Fuente: IES García Morato. 75 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 4.1.3. GRANDIENTE HORIZONTAL DE PRESIÓN Este gradiente se puede ver representado en los mapas meteorológicos mediante las isobaras, estas son las líneas que unen puntos de igual presión, cuanto más juntas se encuentren las isobaras, mayor será el gradiente de presión. También es preciso conocer el concepto de isohipsa, en las que se representa la cota en la atmósfera a la cual se tiene una determinada presión. Los movimientos de las masas de aire están relacionados con las diferencias de presión, de modo que, a mayor gradiente de presión, mayor velocidad del viento. Si la aceleración de Coriolis fuese despreciable, el movimiento de las masas de aire se realizaría de las altas a las bajas presiones, perpendicularmente a las isobaras. Sin embargo, en realidad, el viento sopla bastante paralelo a las isobaras, dejando las zonas de altas presiones a la derecha y las bajas a la izquierda en el hemisferio norte. Ecuación 6.FUERZA DE CORIOLIS ! = 2 ∗ Ω ∗ senφ ∗ v Donde: Ω= Velocidad angular de la tierra. ϕ= Latitud. v= Velocidad del viento. 76 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Ilustración 34.EFECTO CORIOLIS. Fuente: METEORED En el caso de que la fuerza del gradiente de presión quedará equilibrada con la de Coriolis el viento que cumple este hecho se le denomina viento geostrófico, y su velocidad se denomina geostrófica. Se puede asumir que se produce en las capas altas de la atmósfera y su movimiento es perpendicular al gradiente de presión. Una de las circunstancias que afectan sobre la distribución de velocidades del viento en la vertical, es el rozamiento de la superficie. El rozamiento hace disminuir la velocidad del viento en la zona próxima a la superficie terrestre, y, por tanto, la fuerza de Coriolis también disminuye, alcanzándose un nuevo equilibrio. Verticalmente este efecto se ve minimizado, de tal forma que al alejarse de la superficie del suelo, la velocidad aumenta, al igual que la fuerza de Coriolis, alcanzándose de nuevo la velocidad geostrófica. La curva de variación vertical del viento se denomina espiral de Eckman. 77 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Ilustración 35.ESPIRAL DE ECKMAN. Fuente: Universidad de Zaragoza 4.1.4. ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA Un hecho conocido, es que a medida que se asciende en altitud, la temperatura desciende. Entre otras razones, este hecho se produce, debido a que la atmósfera emite más radiación de la que absorbe y por otra, las capas bajas de la atmósfera se calientan como consecuencia de la radiación emitida por el suelo. El gradiente vertical de temperaturas es de 0,98ºC/100 m para el aire seco y de 0,65ºC/100 m (. Es menor porque parte del vapor de agua, al enfriarse con el ascenso, se condensa y emite calor hacia el aire circundante).Para el aire húmedo a saturación. Cuando una masa de aire a altura Z1 con P1, T1, ρ1 asciende hasta una altura Z2, puede ocurrir: 1. La masa de aire a altura Z2 tenía la misma temperatura que el aire que se ha elevado de forma adiabática. T2=T2´, por tanto, ρ2=ρ2´. El aire no tenderá a subir ni a bajar. Es una atmósfera neutra. 2. El aire a altura Z2 tiene una temperatura mayor que la del aire que ha ascendido adiabáticamente. Por tanto ρ2<ρ2´. La masa de aire que ha ascendido volverá a su posición inicial. Se trata de una atmósfera estable. 3. El aire a altura Z2 tiene una temperatura menor que la del aire que ha ascendido adiabáticamente. Por tanto ρ2>ρ2´. La masa de aire seguirá su ascenso, con lo que se produce una atmósfera inestable. 78 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL ρ: Densidad de la masa de aire. Se debe resaltar que durante la noche la atmósfera tiende a la estabilidad. Sin embargo, durante el día no, debido a la incidencia de la radiación y el distinto calentamiento de las masas de aire, que tenderá a inestabilizar, la situación atmosférica. Ilustración 36.CAPAS DE LA ATMÓSFERA. Fuente: SM 4.1.5. ASPEREZA DE LA SUPERFICIE DEL TERRENO Para determinar la aspereza, frecuentemente denominada rugosidad, de una superficie, se debe atender a las características de su microtopografía. Para evaluar la rugosidad, se utiliza un parámetro denominado longitud de rugosidad Z0, que indica la altura a la cual la velocidad media es cero cuando el viento tiene una variación logarítmica con la altura: Ecuación 7.LONGITUD DE RUGOSIDAD !" = 0,5 ∗ ! ∗ ℎ/!h h= Altura cara al viento de los elementos de rugosidad. S= Sección cara al viento de los elementos de rugosidad. Ah= Área horizontal media correspondiente a cada obstáculo. 79 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Cabe destacar que para que la expresión de valores correctos AH debe ser muy superior a S. En el caso de que no se de esto, se produce una sobreestimación del parámetro. 4.1.6. VARIACIÓN VERTICAL DEL VIENTO Existen expresiones determinadas empíricamente, como la ley potencial, v/vo=(h/ho)α. Siendo α un parámetro que depende del tipo de superficie. 1. Atmósfera neutra y homogénea en terreno horizontal, esta es válida en alturas inferiores a 100 m. Ecuación 8.VELOCIDAD DEL VIENTO PARA ALTURAS INFERIORES A 100 METROS V=V*/k.ln(z/z0) Donde: V*= Es la velocidad de fricción K= Equivale a una constante Z0= Representa la longitud de rugosidad superficial. 2. Atmósfera no neutra. Ecuación 9.VELOCIDAD DEL VIENTO EN ATMÓSFERAS NO NEUTRAS V= V*/k*ln(Z/Z0)-­‐Ψ(Z/L) Donde Ψ es una función correctora de la estabilidad atmosférica. Su valor es -­‐4,7*Z/L. Normalmente suele utilizarse la fórmula de la atmósfera neutra, haciendo una estimación de la rugosidad. Ecuación 10.ESTIMACIÓN DE LA LONGITUD DE RUGOSIDAD !(!)
ln !´ − ln !"
= !(!´)
ln ! − ln !"
80 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Se pueden encontrar distintos valores de rugosidad (Z0), en función de cada una de las superficies. Tabla 1.LONGITUD DE RUGOSIDAD EXPRESADA EN m Ciudad Bosque Suburbios Cinturones verdes Arbolado Abundante Campo Campo abierto Campo sin construcciones, sin arbolado Pistas de aeropuertos, hierba cortada Terreno descubierto Superficies nevadas, Superficies de arena Agua 1 1 0,5 0,3 0,2 0,10 0,05 0,03 0,01 5*10-­‐3 10-­‐3 10-­‐4 4.1.7. CIRCULACIÓN GENERAL En el planeta se tienen distintas zonas de régimen de vientos: § Cerca del ecuador, la baja atmósfera se calienta, creando una depresión que succiona el viento de ambos hemisferios. Esta zona de presión está ligeramente desplazada hacia el norte. § A ambos lados de la zona de baja presión soplan los vientos alisios, de componente este. Son vientos muy regulares y se dirigen hacia el ecuador. Se extienden hasta los 30º de latitud. § En los 30ª se producen las altas presiones tropicales, con vientos muy débiles. § Desde las altas presiones tropicales hasta los polos, dominan los vientos del oeste, menos constantes que los alisios y se ven afectados también por la forma irregular de los continentes. 81 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL §
En los polos se tienen vientos de dirección noroeste. España se encuentra dentro de la zona de vientos del oeste. Zona muy afectada por la variación estacional de la zona de altas presiones. Ilustración 37.CIRCULACIÓN GENERAL ATMOSFÉRICA. Fuente: SM 4.1.8. EFECTOS LOCALES Además de los efectos generales, se tiene un conjunto de efectos locales, que pueden adquirir una importancia mayor que la caracterización general anteriormente descrita. Los efectos locales pueden tener dos orígenes: A) Origen térmico: Brisas debidas al calentamiento diferente de la tierra y el mar. Viento de ladera y Valle. Produciéndose vientos ascendentes y descendentes. B) Origen geográfico: Las colinas, acantilados y pequeños valles pueden dar lugar a la formación de vientos, con el suficiente contenido energético para ser susceptibles de ser aprovechados energéticamente. 82 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Ilustración 38.EFECTO DE UN VALLE EN EL VIENTO. EFECTO LOCAL DE ORIGEN GEOGRÁFICO. Fuente: UCAR Ilustración 39.EFECTO DE LAS BRISAS MARINAS. EFECTO LOCAL TÉRMICO Fuente: UCAR 4.1.9. POTENCIA EÓLICA DISPONIBLE Una masa de aire en movimiento tiene una energía cinética (que depende de su masa y de su velocidad) determinada por la siguiente expresión: 83 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Ecuación 11.ENERGÍA CINÉTICA DE UNA MASA DE AIRE E= 1/2 m·∙v2. La energía cinética por unidad de volumen será e= 1/2·∙ ρ·∙v2, siendo ρ la densidad del aire, que se puede suponer prácticamente constante. El flujo de aire, caudal, a través de una superficie normal, cuando la densidad es constante, es Ф=v*A. La potencia eólica disponible en una sección de área A perpendicular a la corriente de aire con velocidad v, será el flujo de energía cinética, teniendo por tanto: Ecuación 12.POTENCIA EÓLICA DISPONIBLE Pd= 1/2ρ*v2*v*A= 1/2 ρ*A*V3. Se puede observar como la potencia disponible es proporcional al cubo de la velocidad con lo que se puede decir que pequeñas variaciones en la velocidad del viento, provocan una importante variación en la potencia disponible. 4.1.10. POTENCIA EÓLICA APROVECHABLE El cumplimiento de la ecuación de conservación de la energía hace que no toda la potencia contenida en una masa de aire pueda ser aprovechada. También se debe incluir el funcionamiento de la máquina, pues esta también adolece de pérdidas mecánicas en la transmisión y la eficiencia eléctrica del generador. Por ello, se define el concepto de Coeficiente de potencia, que hace referencia a la fracción de potencia contenida en el viento incidente que es realmente capturada por el aerogenerador. Se trata por tanto de una medida de eficiencia de la máquina. 84 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Ecuación 13.POTENCIA EÓLICA DISPONIBLE.COEFICIENTE DE POTENCIA Pd=1/2 ρ*A*v3*Cp, donde: Pd: Potencia disponible. P= densidad del viento. A: Área expuesta al viento incidente. V= Velocidad del viento incidente. El valor del coeficiente de potencia nunca puede alcanzar el 100%, respecto a la potencia incidente. El valor máximo fue determinado teóricamente por Betz, en el año 1927, a partir de la ecuación de cantidad de movimiento. El límite de Betz afirma que el Cp máximo es de 0,5925. 4.1.11. VARIACIONES DEL VIENTO La característica fundamental del viento es la irregularidad. No siempre que la demanda energética es alta o que se desea podemos disponer de viento suficiente como para emplearlo en la generación eléctrica. Las variaciones del viento, pueden ser caracterizadas desde el punto de vista de las variaciones temporales y las variaciones espaciales, debiéndose conocer ambas a la hora de la selección de un emplazamiento eólico. 4.1.12. VARIACIONES TEMPORALES DE VIENTO Del análisis de los datos de viento tomados, puede observarse que existen ciertas fluctuaciones en las medidas a lo largo del tiempo, pudiéndose establecer los denominados ciclos energéticos. Estos ciclos están asociados a las diferentes escalas del movimiento atmosférico, las cuales no están directamente producidas por la radiación solar, sino también por las energías procedentes de otro tipo de intercambios. Las fluctuaciones temporales del viento pueden ser a corto plazo, debidas al intercambio atmosférico, o a largo plazo, asociados a fenómenos 85 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL meteorológicos a gran escala. Es por ello por lo que hay que establecer claramente la escala temporal a la que se hace referencia. En la siguiente figura pueden analizarse diferentes ciclos energéticos referidos a diferentes escalas de tiempo: Ilustración 40.VARIABILIDAD DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO EN UN EMPLAZAMIENTO. Fuente: Universidad de Zaragoza 4.1.13. TURBULENCIA ATMOSFÉRICA La turbulencia atmosférica tiene una vital importancia sobre los siguientes aspectos: a) Cargas dinámicas estructurales sobre aerogeneradores. b) Variaciones de la potencia suministrada. c) Emplazamientos de plantas eólicas, atendiendo a la orografía y a la disposición de aerogeneradores. Las fluctuaciones turbulentas son esencialmente irregulares por lo que lo más adecuado es realizar un tratamiento estadístico de las mismas. Se considera la turbulencia como la incorporación de todas las fluctuaciones de frecuencias más altas que la variación de la velocidad media. Puede considerarse la turbulencia como la desviación de la velocidad instantánea u(t) respecto a la velocidad media U: Ecuación 14.DESVIACIÓN DE LA VELOCIDAD INSTANTÁNEA !′ ! = ! ! − ! 86 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL En la evaluación de emplazamientos de instalaciones eólicas, una medida de la turbulencia del viento es representada mediante la intensidad de turbulencia Iu, correspondiente a un periodo corto de tiempo, normalmente inferior a 1 h, definida como: Ecuación 15.INTENSIDAD DE TURBULENCIA !
!" = !
Es decir, es la relación entre la desviación estándar y la media de las velocidades en ese periodo, que en estadística recibe el nombre de coeficiente de variación se usa para caracterizar la variabilidad de la velocidad del viento. La varianza estadística de las fluctuaciones del viento, puede expresarse como la integral de una función de densidad espectral S(n), expresada mediante: Ecuación 16.INTENSIDAD DE TURBULENCIA !
! ! ∗ !" !
Ilustración 41.TURBULENCIA ATMOSFÉRICA. Fuente: Universidad de Zaragoza 87 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 4.1.14. RAFAGOSIDAD DEL VIENTO Se trata de un concepto fundamental a la hora de la elección de aerogeneradores y de su instalación, pues se ha de tener en cuenta, los valores máximos o rachas de viento ya que pueden provocar importantes variaciones de esfuerzos dinámicos o estructurales. Entre los conceptos que se deben analizar están: a) El valor de la racha máxima. b) La velocidad media. c) La desviación estándar. Se identifica el índice de rafagosidad g (t), cuyo valor depende del anemómetro utilizado para su medición. Se tiene una ventaja, pues no depende directamente ni de la altura ni de las características superficiales del terreno. La siguiente ecuación es un método aproximado del cálculo del anterior índice: Ecuación 17.ÍNDICE DE RAFAGOSIDAD g(t)=0.42⋅ln(3600/t) Se define el factor FR en un intervalo de tiempo t (periodo inferior a 1 h) como la relación entre la velocidad máxima instantánea registrada en el periodo y la velocidad media. Sustituyendo en la ecuación anterior tenemos: Ecuación 18.FACTOR FR FR=1+g(t).Iu(z) 88 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 4.1.15 VARIACIONES ESPACIALES DEL VIENTO. VARIACIÓN VERTICAL El rozamiento de la corriente de aire con la superficie terrestre provoca una reducción de la velocidad, debido a que justo en el contorno el aire se encuentra en reposo y se extiende al resto del perfil debido al intercambio de cantidad de movimiento entre moléculas y a la viscosidad en una zona que se denomina capa límite. En dicha capa, la velocidad del viento es función de la altura, aumentando con esta. Cuando se produce una variación importante y brusca en las condiciones de la superficie del terreno (paso de una zona boscosa a una zona carente de árboles), se genera una modificación de la distribución de la velocidad en la capa límite. Si se tiene una superficie uniforme, el factor que se ha de tener en cuenta es el da la rugosidad del terreno. Si esta sufre un cambio, se generará un cambio en el perfil de velocidad en la capa límite que responderá a este cambio de rugosidad. Cabe destacar que el perfil del viento, hasta una distancia determinada, vendrá determinado por la rugosidad anterior. La medición de los datos de viento, es realizada a diferentes alturas, si bien los generadores están caracterizados por una altura determinada, de tal forma que se deberá extrapolar esa altura, para calcular de forma precisa la velocidad del viento con la que se encontrará nuestra turbina eólica. Así pues se tiene la siguiente expresión, asumiendo el modelo de la Ley potencial: Ecuación 19.LEY POTENCIAL V (z)=va⋅ (z/za) ^α Donde α depende de la rugosidad superficial media y de la estabilidad atmosférica media en el lugar considerado. -­‐ En lugares con altas velocidades medias (6 m/s, atmósfera neutra) varía entre 0.1 y 0.3 dependiendo de la rugosidad superficial media. -­‐ De manera muy general, se utiliza comúnmente el valor α=1/7, válido para atmósferas neutras. 89 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Ilustración 42.PERFIL VERTICAL DEL VIENTO. Fuente: Universidad de Zaragoza Ilustración 43.VARIACIÓN VERTICAL DEL VIENTO. Fuente: Universidad de Zaragoza 4.1.16. EFECTOS DEL TERRENO Y PERTURBACIONES DEL FLUJO Se debe comentar que las extrapolaciones verticales de velocidad únicamente deben realizarse cuando se encuentra la situación de terreno llano. Se considera terreno llano cuando las diferencias de elevación entre el lugar de referencia y el terreno circundante en un radio de 12 km son inferiores a 60 m y cuando la relación entre la altura y anchura de las elevaciones en un radio de 4 Km es inferior a 0.02. 1) INFLUENCIA DE LA RUGOSIDAD a) En el caso que un determinado tipo de característica se encuentre de una forma importante en el terreno (árboles, arbustos, edificios, etc.). Con una altura media hc y si la altura mínima del rotor sobre el suelo es Zr, este tipo de superficie puede ser considerada, para hc/zr≤0.75 como de una rugosidad equivalente igual a Z0=0.056⋅hc. b) Si un obstáculo individual de altura hc se encuentra a menos de 20·∙hc del emplazamiento y hc/zr≤0,33, el efecto se considera irrelevante. 90 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Asimismo, si se encuentra a más de 20·∙hc, es independiente de la relación hc/Zr. c) Un cambio en la rugosidad superficial del terreno de Z0 a Z0’ provoca un cambio del Perfil vertical del viento, generándose una modificación en la capa límite (ver apartado anterior 2.2.15).La altura de esta capa límite varía con la distancia a partir del cambio de rugosidad. 2) INFLUENCIA DE LOS OBSTÁCULOS DEL TERRENO Los efectos provocados por los obstáculos del terreno como elevaciones, colinas, etc. pueden ser de aceleración si el obstáculo es de forma y pendiente relativamente suaves, o producirse efectos de reducción, o incluso inversión de la velocidad, si se trata de crestas o bordes agudos, debido al efecto de separación. Esto es determinante, pues en colinas con una forma triangular o sinusoidal, el aumento de la velocidad del viento puede llegar a ser de un 100% cerca de la cima, si bien este incremento de velocidad decae rápidamente. Los edificios, el arbolado, etc., suelen producir una reducción de la velocidad y un aumento de la presencia de remolinos. Ilustración 44.INFLUENCIA DE UN OBSTÁCULO CON PENDIENTES ABRUPTAS. Fuente: Universidad de Zaragoza 91 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Ilustración 45.INFLUENCIA DE UN OBSTÁCULO CON PENDIENTES ABRUPTAS. Fuente: Universidad de Zaragoza Ilustración 46.INFLUENCIA DE LOS OBSTÁCULOS EN LA VELOCIDAD. Fuente: Universidad de Zaragoza 3) EXTRAPOLACIÓN ESPACIAL Se pueden utilizar diferentes métodos para correlacionar datos referidos a un corto periodo de tiempo, con datos medidos en periodos largos. Los métodos más empleados son los siguientes: a) Método proporcional. b) Método aditivo. c) Método aditivo modificado. 92 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Su aplicación es adecuada cuando existe una alta correlación espacial entre el lugar de interés y el de referencia. Así pues se suele asumir que la aplicación de estos métodos es adecuada para: -­‐ Lugares separados por distancias inferiores a 200 km en grandes llanuras. -­‐ Para lugares separados por menos de 20 km cuando el terreno no es completamente llano. En áreas no uniformes, la extrapolación espacial presenta serias limitaciones. 4.1.17. OBTENCIÓN Y TRATAMIENTO DE DATOS DE VIENTO 1) PARÁMETROS REPRESENTATIVOS DEL POTENCIAL EÓLICO Cuando se evalúa la idoneidad de un determinado emplazamiento para ser elegido, como albergue de un parque eólico deberemos tomar en consideración un conjunto de datos, los cuales se citan seguidamente: a) Condiciones generales del viento en un emplazamiento: -­‐ Datos promedio durante periodos de 10 minutos a 1 hora de duración. -­‐ Condiciones meteorológicas (temperatura, presión atmosférica, humedad relativa, densidad del aire). -­‐ Distribución de frecuencias de dirección. -­‐ Variación temporal de la velocidad. -­‐ Potencial eólico disponible. b) Características del viento para el funcionamiento del sistema. -­‐ Perfil vertical de velocidad horizontal. -­‐ Variación de la velocidad vertical. -­‐ Factores de ráfaga. -­‐ Características de la turbulencia. -­‐ Desviación de la velocidad. 93 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 2) Toma de medidas Los instrumentos de media necesarios en energía eólica son: -­‐ Anemómetros para medir la velocidad del viento. -­‐ Veletas para medir la dirección. -­‐ Termómetros para medir la temperatura ambiente del aire. -­‐ Barómetros para medir la presión atmosférica ambiental. Normalmente estos instrumentos de medida suelen estar conectados a un sistema capaz de registrar y transmitir los diferentes datos. 4.1.18 TRATAMIENTO DE DATOS EÓLICOS 1) DISTRIBUCIÓN DE DIRECCIONES. Se trata de una información de vital importancia a la hora de ubicar las turbinas eólicas en los terrenos donde se dispongan los aerogeneradores. Esta medición es interesante, pues es un indicador del régimen de vientos al que debe responder la orientación de la máquina. Para su tratamiento, suele utilizarse la rosa de los vientos, que expresa el porcentaje de tiempo que el viento toma una determinada dirección. 2) DISTRIBUCIÓN DE VELOCIDADES Es de vital importancia a la hora de determinar el potencial eólico disponible, ya que en función de la velocidad de la que se dispone, el aerogenerador alcanzará una determinada potencia de producción u otra. 4.1.19. EVALUACIÓN DE LA ENERGÍA PRODUCIDA Para evaluar la energía que se puede producir, se utilizarán las características propias del aerogenerador seleccionado. De esta forma, se determinará la capacidad de producción del aerogenerador, en función de la distribución temporal de las velocidades en el emplazamiento escogido. 94 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 4.1.20. SELECCIÓN DE EMPLAZAMIENTOS El criterio básico debe ser la maximización de la captación de energía, con el objeto de reducir el coste de producción. 1) FACTORES INFLUYENTES EN EL FUNCIONAMIENTO DE UN SISTEMA EÓLICO. En este punto se atiende a factores meteorológicos, que condicionan el diseño y afectan al funcionamiento, emplazamiento y operación del parque eólico: -­‐ Velocidad del viento, y sus variaciones, tanto diurnas, estacionales e interanuales. -­‐ Distribución de probabilidad de velocidades. -­‐ Variación con la altura de la velocidad y de la dirección. - Distribución de direcciones y probabilidad de cambios bruscos de dirección. - Variaciones estacionales y diurnas de la densidad del aire y variaciones con la altura. - Interacciones entre estelas de máquinas en los parques eólicos. - Frecuencias de condiciones extremas de viento. - Otras condiciones atmosféricas especiales. 95 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 2) CRITERIOS BÁSICOS EN LA SELECCIÓN DE EMPLAZAMIENTOS A la hora de determinar emplazamientos óptimos es deseable que cumplan una serie de características: - Elevada velocidad media, debiendo ser esta lo mas alta posible. El emplazamiento escogido deberá tener una correcta exposición al flujo del aire, y carecer de obstáculos. - Variaciones diurnas y estacionales aceptables. - Los niveles de vientos extremos, deben integrarse dentro de unos límites, con el objeto de preservar la integridad del aerogenerador y garantizar la vida útil del sistema, con lo que es necesario conocer la velocidad máxima del mismo. Entre otros, se pueden recomendar como emplazamientos correctos los siguientes: - Pasos entre montañas en áreas de altos gradientes de presión. - Largos valles descendiendo de cadenas montañosas. - Llanos y llanuras elevados. - Llanuras y valles con vientos altos, asociados a fuertes vientos de gradientes de presión. - Elevaciones con buena exposición, tales como cimas de montañas. - Lugares costeros bien expuestos. - Elevaciones artificiales producidas por la mano del hombre. En algunos casos en nuestro estudio, la infraestructura vendrá impuesta, por lo que la ubicación no va a ser un factor a poder elegir, debiéndose actuar sobre otros. 96 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 4.1.21. ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES A la hora de instalar el parque eólico se deben tener en cuenta aquellas afecciones que el mismo puede realizar al medio ambiente. Se pueden dar dos circunstancias: Comunidades autónomas que no hayan legislado en torno a la energía eólica, teniendo, en este caso que remitirse a legislación más general, o aquellas Comunidades Autónomas que si han legislado sobre la misma, de tal forma que se hace referencia a aspectos medioambientales básicos de las instalaciones eólicas. A la hora de evaluar el impacto de la instalación eólica, se deberán tener en cuenta tres factores principales, que indicarán la incidencia medioambiental negativa de la misma. Estos factores a considerar son los siguientes: 1) Modificaciones en el emplazamiento. Dependerá del tipo de instalación que se va a llevar a cabo, pues en función de esta, requerirá unas transformaciones más o menos intensas. 2) De las características ecológicas propias del territorio donde se va a llevar a cabo la instalación. Así, cuanto mayor sea la acometida en la instalación, más frágiles sean las características ecológicas y más deteriorada este la calidad ecológica del lugar elegido, el daño producido será mayor. En el caso de pequeños parques eólicos, se deduce que el primero de los factores citados, será de escasa relevancia. De esta forma es preciso centrarse en el estudio de los otros dos. Como planteamientos generales se podrán utilizar: A) El impacto sobre la flora y la erosión. B) Efectos sobre la avifauna. C) Impacto visual. D) Ruido. 97 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 1) IMPACTOS SOBRE LA FLORA Y LA EROSIÓN. En el caso de instalaciones eólicas de pequeña potencia, el impacto sobre la flora, es prácticamente descartable, exceptuando el lugar del emplazamiento. En cuanto a la erosión se han de tener en cuenta los estudios de hidrología y pluviometría, el trazado de caminos, el análisis de vaguadas, con el objeto de minimizar su incidencia. 2) EFECTOS SOBRE LA AVIFAUNA. Generalmente, existen especies, normalmente aves planeadoras, que se ven afectadas por la instalación de aerogeneradores. Evidentemente, la altura del aerogenerador, así como la velocidad de las palas, serán elementos decisivos para evaluar el potencial dañino para la avifauna. Estudios tales como (Atienza et al.)Directrices para la Evaluación del Impacto de los Parques Eólicos en Aves y Murciélagos, SEO BirdLife, Juan Carlos Atienza et al) ( Aves y Parques Eólicos, Quercus) demuestran que la incidencia de colisiones es escasa. Dentro de las aves migratorias, se deberán destacar las diurnas y las nocturnas. Las diurnas apenas se ven afectadas por la existencia de aerogeneradores, siendo incluso capaces de modificar su ruta a larga distancia de donde se encuentra el aerogenerador, sin embargo en las nocturnas si pueden darse efectos negativos, fundamentalmente en situaciones climatológicas especialmente adversas, donde estas aves modifican de forma clara su comportamiento. De esta forma, se puede decir que sería procedente evitar la instalación de parques eólicos en aquellas zonas susceptibles de ser utilizadas como rutas migratorias por parte de las aves. Desde el punto de la avifauna, es más peligroso el tendido eléctrico que el propio aerogenerador, de tal forma que si se diseña una línea aérea, esta puede ser un motivo a tener en cuenta, las aves rapaces suelen ser las más afectadas. La solución alternativa es la ejecución de líneas subterráneas. 98 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 4.2. ELEMENTOS DE UN PARQUE EÓLICO Y CONEXIÓN A RED 4.2.1. AEROGENERADORES Y AEROTURBINAS Para llevar a cabo una clasificación básica de este tipo de máquinas, se debe atender a la posición de su eje, ya sea este vertical u horizontal. Generalmente, el accionamiento se produce por sustentación, aunque existen algunos que son accionados por resistencia. De entre la gran cantidad de sistemas existentes, se hará referencia a aquellos que utilizan sistemas de eje horizontal, ya que serán los que se utilizarán en el desarrollo de este trabajo fin de carrera. 4.2.1.1. AEROGENERADOR DE EJE HORIZONTAL Se trata del sistema de captación eólica por excelencia. La potencia de estas máquinas puede oscilar desde unos pocos vatios hasta varios megavatios. Los rotores, en función de la posición con respecto a la torre son clasificados como a sotavento (aguas abajo de la torre) y a barlovento (aguas arriba de la torre), generalmente se utiliza esta última disposición. De forma general este tipo de aerogenerador, consta de un rotor que se encarga de la captación de la energía del viento y de un sistema que sirve para la conversión de la energía capturada. La conversión de energía mecánica en energía eléctrica es llevada a cabo por un multiplicador y un generador. Por otro lado dispone de un bastidor, una carcasa, sistemas de control, hidráulicos e infraestructura eléctrica. Los elementos que constituyen el aerogenerador serán recogidos en los siguientes apartados. 99 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Ilustración 47.COMPONENTES DE UN AEROGENERADOR. Fuente: Renovables Energía 4.2.1.1.1. ROTOR Es el encargado de transformar la energía proporcionada por el viento en energía mecánica. Se debe tener en cuenta el área de captación del sistema, pues hará referencia a la superficie barrida, siendo este un dato clave en la determinación de la capacidad de producción de energía. Pues a mayor área barrida, mayor captación de energía. De acuerdo con el párrafo anterior, el aumento de tamaño del rotor, para un mismo aerogenerador, hace que pueda ser usado en lugares con menor velocidad del viento, y obtener de él la misma energía, ya que el aumento de tamaño, compensa la disminución de la velocidad. El rotor se compone de: eje de giro, palas, y el buje, en el que se encuentra el sistema de amarre de palas. 100 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL El tren de potencia queda, por tanto, compuesto por el rotor y el multiplicador. La clasificación de los rotores se realiza en base al siguiente criterio: rotor de paso fijo o variable. Este último permite una mayor producción de energía eléctrica, pues la modificación del ángulo de ataque de la pala permite su adaptación al viento incidente. Si bien, como desventaja se puede aludir a la mayor complejidad de este sistema, y por tanto mayores costes. Como alternativa, existe la posibilidad de rotores con palas fijas y sistema de regulación por basculación, de tal forma que la potencia se regula reduciendo el área de captación. Por otro lado se debe denotar que determinados aerogeneradores tienen velocidad de giro variable, con lo que permite una adaptación mejor a la velocidad del viento. Estas máquinas pueden trabajar generando la energía eléctrica en continua y transformarla posteriormente en alterna. Para ello se puede actuar sobre el nivel de resbalamiento de los generadores asíncronos o mediante cilindrada variable en máquinas oleo hidráulicas. La fabricación de las palas, se realiza normalmente en resina de poliéster, el buje está fabricado en fundición y en su interior se encuentra el sistema de actuación de la pala en el caso de aerogeneradores de paso variable o los conectores hidráulicos en paso fijo. El eje donde va sujeto el buje, suele ser hueco y permite disponer en su interior de las conducciones hidráulicas. 4.2.1.1.2. MULTIPLICADOR Sirve para adecuar la velocidad de giro del rotor (más baja) a la del generador (más alta). Puede estar realizado con ejes paralelos o mediante un sistema planetario. Existen generadores en los que ha sido sustituido por elementos de carácter eléctrico o electrónico. 101 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 4.2.1.1.3. GENERADOR La misión del generador es la transformación de la energía mecánica, captada por el rotor, en energía eléctrica. Esta energía se utilizará para verterla a la red, o ser empleada en la elevación de agua a las balsas acumulación. Generalmente se debe distinguir la potencia del aerogenerador. En los de pequeña potencia, se utilizan dinamos. Cuando superamos los 100 kW, suelen utilizarse alternadores. En los aerogeneradores de tamaño importante, se suele optar por la siguiente opción: generación a velocidad de giro constante y generador asíncrono, no siendo esta la única combinación posible. Cuando se utilizan generadores asíncronos en máquinas con velocidad variable, es necesaria, la incorporación de sistemas de electrónica de control para poder alcanzar una frecuencia eléctrica constante. El resto de características de los generadores, pueden encontrarse en el apartado 1.3.1.-­‐ GENERADORES, que se encuentra en la parte hidráulica de este trabajo. 4.2.1.1.4. BASTIDOR Y CARCASA Todos los elementos introducidos anteriormente, van montados sobre una estructura portante que forma el bastidor. Este descansa sobre un rodamiento, que está acoplado a la torre. Esta estructura está resguardada para evitar los problemas, como consecuencia de las inclemencias del tiempo. La carcasa (elemento de protección del bastidor) suele ser generalmente de fibra de vidrio y poliéster. El conjunto de bastidor y carcasa se denomina góndola. 4.2.1.1.5. SISTEMAS HIDRÁULICOS Estos, juegan un papel de relevancia en la operación del sistema de frenado del rotor y del bastidor, aerofrenos (paso fijo) o cilindro hidráulico del sistema de paso de pala (paso variable). 102 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Este sistema suele contar con un grupo motobomba que sirve para la alimentación de los distintos actuadores hidráulicos y otros elementos secundarios, como acumuladores, válvulas, manómetros, filtros etc. 4.2.1.1.6. SISTEMAS ELÉCTRICOS El sistema eléctrico de cualquier aerogenerador se distingue por tener dos papeles fundamentales: 1.-­‐ Generación de energía eléctrica, llevada a cabo gracias al generador, contactores, interruptores, y en algunos casos, con la inclusión de una batería de condensadores. 2.-­‐ Funcionamiento de los equipos auxiliares: grupo hidráulico, mecanismo de orientación, tomas de corriente, resistencias calefactoras, iluminación general y alimentación al sistema electrónico de control y comunicaciones. Todos estos equipos se encuentran situados en la góndola del aerogenerador. Se puede actuar sobre ellos para llevar a cabo las labores de mantenimiento, operación e inspección. Otro concepto a destacar es el de armario eléctrico en el que se encuentran elementos de compensación de energía reactiva (condensadores y sus elementos), elementos de potencia (contactores, circuitos tiristores, contactores de bypass, instrumentos de media etc.), elementos de control por microprocesador y elementos de protección como relés y contactores, y elementos de protección de los equipos. También se ha de incluir como parte del equipo eléctrico el cableado, propio de la máquina y de los auxiliares, incluida la red de tierra. Debido a que la tensión de la energía generada por el aerogenerador, y la existente en la red suele ser diferente, es necesaria la incorporación de equipos transformadores (similar a lo que sucedía con las turbinas). Estos pueden estar situados en cada aerogenerador, o existir un único transformador encargado de la transformación de toda la energía generada por el parque eólico. Una ventaja de la primera configuración, es que el fallo de uno de los transformadores, no implica que el resto de aerogeneradores 103 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL dejen de funcionar. En el segundo caso, el fallo en el transformador, afectaría a la totalidad del parque eólico. 4.2.1.1.7. SISTEMAS DE CONTROL Son necesarios para mantener el comportamiento de la máquina, dentro de unos intervalos predeterminados. Entre los factores que determinan el comportamiento están: la protección y seguridad del sistema, la optimización de la energía generada o la vida útil de la maquina. Por otro lado este sistema es capaz de recoger y enviar información sobre su estado, y ser esta recibida por el operador del sistema. El sistema suele basarse en una serie de sensores, que miden una serie de parámetros, y son comparados estos con los prefijados. Cuando estos parámetros no se encuentran dentro de los prefijados para un determinado rango, los actuadores se ponen en funcionamiento, para adecuar la situación del sistema a la demanda que se produce. Entre los elementos más importantes se deben destacar el control de potencia del aerogenerador y el sistema de orientación. 4.2.1.1.8. CONTROL DE POTENCIA Y RÉGIMEN DE GIRO Primeramente se debe destacar el hecho de la variabilidad de condiciones de funcionamiento a las cuales va a estar sometido el aerogenerador, pues como se ha indicado en anteriores apartados, la variabilidad del recurso eólico es una de sus características inherentes. Por ello se destacan en el aerogenerador los conceptos de velocidad de conexión (momento en el que el aerogenerador comienza la producción de electricidad) y de velocidad de desconexión (velocidad a la cual el aerogenerador es desconectado de la producción). El control de potencia es diferente en función del tipo de turbina que se tenga: de paso fijo, de paso variable o rotor basculante. Si se estudia el caso del paso variable, esta característica permite mantener la potencia constante desde su punto máximo hasta la velocidad de desconexión, cambiando el paso de pala. En el caso de los de paso fijo, es necesario para el control la caída de potencia. En el caso de las turbinas basculantes, el control se realiza por la variación de la superficie de captación. 104 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Uno de los problemas es el sobreembalamiento del aerogenerador, producido por el aumento de la velocidad del viento o la disminución del par resistente del aerogenerador, para evitarlo se utilizan unos frenos de accionamiento hidráulicos que actúan sobre el eje de salida del multiplicador. En las turbinas de paso fijo y paso variable, existe un sistema de seguridad que actuaria ante el fallo del resto de sistemas. En las primeras la desaceleración de rotor se consigue mediante la apertura de los frenos aerodinámicos, en la segunda se utiliza la técnica de oponer el mínimo perfil a la dirección del viento (también conocido como posición de bandera). Las turbinas de rotor basculante, pueden resistir mayores velocidades, ya que no precisan de puntos de giro en el extremo, ni en la raíz de la pala. Ilustración 48.AEROGENERADOR DE PASO FIJO FRENTE A UNO DE PASO VARIABLE. Fuente: Monografías. 4.2.1.1.9. CONTROL DE LA ORIENTACIÓN Debido a que el viento incidente cambia de dirección, es necesaria la orientación de rotor, situándolo siempre perpendicularmente a la incidencia del viento, con el objeto de maximizar la captación de energía. En los aerogeneradores convencionales, existen dos tipos de sistemas para controlar la orientación: a) Sistemas de orientación pasivos: utilizan elementos mecánicos o superficies aerodinámicas que actúan como veletas. En el caso de los 105 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL aerogeneradores a sotavento, no es necesaria la colocación de elementos de orientación, pues el propio rotor actúa como veleta, determinando la orientación. b) Sistemas activos: se realiza mediante sistemas electrónicos. Este sistema a través de los datos de dirección de viento y posición de la maquina, emite una orden. Esta orden es trasmitida a un motor que unido al bastidor, actúa sobre la corona dentada solidaria con la torre, produciéndose el giro del bastidor con respecto a la misma. En el siguiente esquema se puede observar el mecanismo de orientación: Ilustración 49.MECANISMO DE ORIENTACIÓN DE UN AEROGENERADOR. Fuente: Monografías 106 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 4.2.1.1.10. TORRES Y CIMENTACIONES Las torres generalmente son tubulares, aunque también existen de celosía (los primeros aerogeneradores utilizaban este tipo de torres). El acceso a la góndola se realiza a través de la torre. La cimentación suele ser mediante zapatas o pilotes, según las características geotécnicas del terreno donde se deba instalar nuestro aerogenerador, así como las cargas que deba soportar. La fijación de las torres a la zapata o base de hormigón, según el caso, corre a cargo de tornillos o pernos de alta resistencia. Ilustración 50.TORRES DE AEROGENERADOR. Fuente: Telecopucón. 4.2.2. INFRAESTRUCTURA CIVIL Son todas las obras que tienen por objeto el acceso a las instalaciones, el movimiento a través de ellas, la colocación de los aerogeneradores y de los elementos auxiliares. 4.2.2.1. ACCESOS Y ZANJAS Se entiende por tal, a todas las obras necesarias para permitir el paso de vehículos desde la carretera más cercana hasta cada uno de los aerogeneradores. Existen varios tipos de accesos: 1) Acceso principal: desde el punto de acceso hasta la zona de servicios de la instalación. 107 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 2) Accesos secundarios: desde el acceso principal hasta la plataforma donde se sitúan los aerogeneradores. 3) Plataforma eólica: es la zona donde se instalarán los aerogeneradores. Debe estar convenientemente acondicionada, pues deberá permitir el movimiento de grúas y camiones durante la construcción y explotación del parque eólico. Las líneas que deben transportar la energía producida por los aerogeneradores, deben estar situadas en zanjas. Estas zanjas deben realizarse de tal forma que se permita la mejor distribución de las líneas de transporte. Las zanjas también pueden ser necesarias para el trazado total o parcial desde los centros de transformación hasta la subestación eléctrica. 4.2.2.2. EDIFICACIONES Serán necesarias edificaciones para la protección de los equipos, así como una edificación de carácter general como centro de control. En las edificaciones para la protección de equipos se albergará los transformadores así como las protecciones y restricciones de paso existentes en las subestaciones eléctricas o de entrada a la instalación. En el centro de control se encontrarán los equipos de seguimiento y administración de las instalaciones. Por último puede existir otro edificio de servicios generales, que contenga vestuarios, servicios higiénicos, y almacén de consumibles y repuestos. 4.2.3. INFRAESTRUCTURA ELÉCTRICA Como tal, se considera a todos los componentes que permiten la conexión con la red o con el centro de consumo. Para ello la energía generada por los aerogeneradores debe ser adecuada a las características del lugar de conexión con la red o del centro de consumo. 108 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 4.2.3.1 SISTEMA DE TRANSPORTE Permite el envío de la energía que ha sido generada por parte del aerogenerador hasta la línea de transporte donde se va a verter, o al punto de consumo. La potencia de instalación, el número de aerogeneradores, su localización, la distancia hasta el punto de suministro y el propio punto de suministro van a determinar su diseño. Por ello se debe distinguir entre instalaciones de pequeña potencia y las grandes instalaciones. En las de pequeña potencia, el transporte se realiza a la tensión de generación de los aerogeneradores, hasta llegar a un punto en el cual se encuentra el transformador. Este elevará la tensión al mismo rango que la línea donde se va a verter. Generalmente en este caso las líneas de baja tensión suelen ir enterradas, mientras que las de media tensión suelen ser aéreas, si bien existen casos en los que estas últimas también son enterradas. En las instalaciones de gran potencia, los aerogeneradores suelen agruparse, formando varias unidades. Cada uno de estos grupos, ira asociado a un transformador, existiendo tantos transformadores como grupos de aerogeneradores. En las grandes instalaciones, además existe una subestación encargada de elevar la tensión procedente del transporte interno, para que coincida con la de distribución de la compañía a la que se le va a vender la electricidad. El transporte hasta la subestación es realizado por líneas de media tensión de entre 15 o 20 kV. 4.2.3.2. TRANSFORMADORES DE TENSIÓN En los parques eólicos se pueden encontrar dos tipos de transformadores: de baja/media o de media/alta tensión, en función de la tensión de entrada y de salida. 109 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL La potencia del transformador vendrá determinada por las exigencias de la red a la cual vamos a verter la electricidad, así como de la capacidad necesaria para garantizar la cobertura del total de aerogeneradores que disponemos en la instalación. Los transformadores necesitan estar refrigerados, circunstancia que se consigue generalmente a través de un circuito de aceite. La instalación varía en los parques eólicos de pequeña potencia y de gran potencia. En los primeros se suele instalar en el interior del edificio de la instalación eólica. El centro de transformación está compuesto por celdas de media tensión, con instrumentos de protección, el transformador baja tensión/media tensión y el cuadro de distribución. Se debe destacar que la energía que es transformada por este tendrá dos destinos, uno de ellos será verter la energía transformada a red y los servicios auxiliares de la misma. En los de gran potencia, el transformador se dispone a la intemperie, además de disponer de una subestación. El conjunto de elementos son similares a los de pequeña potencia. 4.2.3.3. SISTEMA ELÉCTRICO GENERAL Son todos los equipos que permiten el correcto funcionamiento de la instalación eólica y garantizan las condiciones de seguridad y calidad, de acuerdo a la legislación vigente: Estos equipos son los siguientes: - Disyuntores y seccionadores para la conexión y desconexión a red. - Transformadores de medida (de tensión e intensidad), que indican estos valores en diversas partes de la instalación. - Transformadores de equipos auxiliares, que se utilizarán para la alimentación de los mismos. - Pararrayos o autoválvulas, que servirán para descargar las sobreintensidades que se produzcan a tierra. 110 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL También se deberá disponer de protecciones y de un interruptor automático con rearme motorizado, constituido por un conjunto de relés que detectan la máxima tensión homopolar, máxima y mínima tensión y máxima y mínima frecuencia, en la conexión del centro de transformación y punto de vertido. Cuando las protecciones actúan, el retorno a la posición de funcionamiento se produce cuando los valores se restablecen a unas condiciones que permitan garantizar la seguridad y el correcto funcionamiento. El centro de transformación debe contar con equipos medidores de energía, tanto activa como reactiva, que reflejen la entrega y consumo de energía, incluyendo estos la tarifa a la que se acoja el parque. Para asegurar un factor de potencia próximo al 0,95, los aerogeneradores cuentan con condensadores que compensan la energía reactiva, existiendo bonificaciones si se mantienen los valores del factor de potencia dentro de unos límites prefijados, haciendo por tanto clave la disposición de los condensadores. 4.2.4. INFRAESTRUCTURA DE CONTROL Y TELEMANDO Independientemente del tamaño de la instalación, se hace necesaria la automatización de la instalación para conseguir un buen funcionamiento de la misma. Se puede dividir el proceso de automatización en dos niveles: 1) Automatización de la conexión a la red o punto de consumo: se utilizan sistemas automáticos de conexión y desconexión que disponen de temporizador y de sensores para determinar las principales variables que actúan en el parque eólico y que el valor de estas se mantenga dentro de unos límites preestablecidos. 2) Automatización de la instalación: hace referencia al registro de los parámetros fundamentales de funcionamiento de los equipos, y la actuación sobre los mismos. El grado de sofisticación, dependerá del tamaño de la instalación, del grado automatización y de gestión deseado y de las dificultas de acceso a la instalación. 111 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL La monitorización de los datos es una herramienta clave pues permite: a) Operar de forma precisa los aerogeneradores, gracias a la información recogida, que avisa de posibles incidencias. b) Optimizar las labores de mantenimiento, de tal forma que se pueda establecer un correcto calendario de mantenimiento. c) Efectuar la recogida de datos sobre la instalación, que permita la elaboración de informes sobre el funcionamiento de la instalación. Los aerogeneradores incorporan equipos de control que cuentan con sistemas de comunicación y transmisión de la información y de órdenes de control. Esto permite la existencia de sistemas de monitorización, cuya utilidad es importantísima y su coste es relativamente bajo. Para llevar a cabo la comunicación con las maquinas, se hace necesaria la instalación de cable multiplexor (recoge información y permite actuar sobre los aerogeneradores de forma individualizada), que va conectado a un ordenador central. Estas líneas cuentan con dispositivos de protección. Los sistemas de automatización, permiten también el tratamiento de los datos tomados por la estación meteorológica del parque, en el caso de disponer de ella. Mediante estos sistemas de control se pueden controlar de una forma efectiva, rápida y precisa, todas las incidencias que se produzcan en el parque. 4.2.5. ASPECTOS DE SEGURIDAD E HIGIENE A la hora de instalar el parque eólico, y llevar a cabo las obras de ingeniería civil necesarias, se deben considerar los riesgos que entraña su realización. Por ello se deberá considerar la normativa relacionada con la seguridad e higiene en el trabajo. Estas consideraciones deberán abarcar los trabajos desde la instalación de las turbinas hasta la operación y montaje. Los riesgos a los que se enfrenta este tipo de construcciones son de carácter profesional (caídas, contusiones, descargas eléctricas, etc.) así como daños a terceros (circulación de vehículos en carreteras y caminos, y paso de personas ajenas a la instalación). 112 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Debido a lo anterior, en las instalaciones eólicas se deben utilizar sistemas de protección individuales y colectivos. Asimismo se debe tener en cuenta la formación necesaria con la que han de contar todas las personas implicadas en la construcción, operación y mantenimiento del parque. Existe una amplia normativa sobre seguridad e higiene en el trabajo haciendo referencia a elementos como: 1) Normas respecto al personal de obra. 2) Normas de señalización. 3) Normativa de los medios de protección: personales (guantes, cascos, ropas, etc.) y colectivos (vallas, redes, escaleras, extintores, etc.). 4) Normativa relacionada con la instalación eléctrica existente. 5) Normativas sobre el uso y características de máquinas y herramientas. 6) Normas particulares de los medios auxiliares. 7) Normas sobre servicios técnicos de seguridad e higiene. 8) Normas sobre la existencia de planes de seguridad e higiene. 4.2.6. DIMENSIONAMIENTO DE LA INSTALACIÓN A la hora de dimensionar una instalación, de forma muy resumida, se recogen a continuación, los pasos necesarios: 1.-­‐ Obtención de los datos de viento. 2.-­‐ Estudio del terreno. 3.-­‐ Datos de la red eléctrica de distribución en la zona. 4.-­‐ Datos de los aerogeneradores. 113 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5.-­‐ Energía extraíble. 6.-­‐ Costes de instalación. Representación a gran escala de un parque eólico: Figura 53. Representación de un parque eólico. Fuente: Mongrafías. 114 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5. EL PLAN DE NEGOCIO 115 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5.1.-­‐INTRODUCCIÓN El plan de negocio trata de establecer la filosofía, los servicios, las expectativas, la política de actuaciones y de toma de decisiones y el modo de comunicar el servicio prestado. Tiene como fin tratar de determinar los pasos que han de darse a la hora de poner en marcha un determinado proyecto empresarial, así como los agentes que van a participar en el mismo (inversores, trabajadores, proveedores). Por último se deben establecer las fuentes de financiación de las que se va a partir para poder poner en marcha el proceso. Uno de los principios de cualquier empresa, cuando se funda, consiste en fijar una estrategia que permita la pervivencia de la misma a lo largo del tiempo. Para ello es necesario realizar una cierta labor de prospectiva, tratando de establecer diferentes escenarios, a través de análisis de sensibilidades. Estos escenarios deben reflejar los posibles entornos en los que se encontrará la empresa en un futuro. Cabe destacar que existirán un conjunto de fuerzas endógenas, esto es controlables por la empresa y otras exógenas en los que la empresa no podrá influir. Es aquí donde un buen plan de negocio debe permitir la adaptabilidad a las diferentes situaciones planteadas. Otra de las circunstancias que han de establecerse, es el horizonte temporal en el cual se pretende desarrollar el plan de negocio, es de destacar que en un mundo en el que el ``cambio´ ´es algo inherente al mismo, este no debe ser largo, estableciendo la ``caducidad´´ del horizonte temporal en 4 años desde la fecha de la elaboración. Siendo necesario por tanto elaborar nuevos planes para establecer los objetivos que se tratarán de lograr en un futuro. 5.2. DESCRIPCION GENERAL DE LA EMPRESA PROPUESTA Este documento tratará de basarse en la creación de una empresa de servicios de ingeniería, y dentro de este campo, servicios de eficiencia y aprovechamiento energético en el sector eólico e hidráulico, sin cerrar la puerta a otras fuentes renovables que puedan ser consideradas de interés en este mismo documento o en un futuro próximo. Entre los servicios que se pretenden dar están: 116 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Ingeniería: Implantación e instalación de sistemas de almacenamiento de energía eólica, de nueva creación, o aprovechando la infraestructura ya existente. Por otro lado también cabe la posibilidad de instalar parques eólicos o centrales hidroeléctricas aisladas sin capacidad de almacenamiento de energía a través del sistema mixto. Elaboración de proyectos de ejecución, de acometida a la red, de seguridad, de operación y mantenimiento. Gestión de proyectos: Se propone la gestión de todos los trámites necesarios para poder llevar a cabo el proyecto, desde los legales hasta la propia construcción. Asesoramiento y tratamiento particular con el cliente, siendo este en último término quien validará el proyecto final y dará su conformidad. Auditoría: Se evaluará el recurso eólico, y a partir de este se elegirán los emplazamientos óptimos de acuerdo a aspectos legales, ambientales, técnicos, de rentabilidad, de facilidad de explotación, urbanísticos y de mano de obra disponible. Se seleccionarán los equipos más adecuados para cada uno de los emplazamientos elegidos. Consultoría: Se realizarán estudios de viabilidad, análisis económico-­‐
financieros y análisis de rentabilidad. Todos estos servicios aplicados de manera conjunta, añadido a la propia novedad de la tecnología permitirá a la empresa posicionarse en una situación de liderazgo y permitir una doble ventaja competitiva: 1.-­‐ Servicio íntegro al cliente. 2.-­‐ Ser de las primeras empresas en el sector del almacenamiento de energía eólica mediante almacenes hidráulicos. 117 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5.3. ANÁLISIS DE VIABILIDAD En la actualidad, el éxito de cualquier empresa viene determinado por diferentes aspectos, cuya confluencia, permiten dar respuesta a los clientes, y gracias a la satisfacción de los mismos asegurar el éxito. Entre estos aspectos deben estar: v Aspectos comerciales: Es posible crear una empresa dedicada al almacenamiento de energía eólica, de acuerdo a las normativas, análisis de mercado y expectativas generadas. v Técnicos: Se dispone de la capacidad y la experiencia técnica para abordar este tipo de instalaciones. v Económicos: Se debe buscar el beneficio y rentabilidad económicos, pero no como objetivo único, pues es en la satisfacción de los clientes, en donde está el verdadero beneficio, que posteriormente permitirá perdurar la obtención de beneficios a más largo plazo. Resulta evidente la necesidad de cumplir con la legislación vigente en materia de energía, así como el estudio de los competidores. Debido a que el plan de negocio es un concepto extremadamente amplio, en este documento se pretenderán realizar los siguientes planes: Plan jurídico mercantil, plan de recursos humanos, plan estratégico, plan de marketing, plan económico financiero, plan de servicio post-­‐venta y soporte y plan logístico. Estos deben confluir para lograr un objetivo común. 5.4. BRANDING Como nombre para la empresa se escoge Hidro-­‐Eolo, en relación a los dos recursos que utilizará la empresa durante su actividad. Se pretenderá también reservar los dominios de internet referentes al nombre, así como el diseño de un logotipo. 118 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5.5. PLAN JURÍDICO MERCANTIL A la hora de crear una empresa, uno de los primeros pasos a dar, además de la idea en la cual se va a forjar todo el desarrollo empresarial, es establecer la forma jurídica más apropiada, del conjunto total a valorar. Para ello se partirá de las opciones con las que se cuenta de acuerdo al ordenamiento jurídico y se analizaran una serie de ventajas e inconvenientes de cada fórmula jurídica, que conducirán a escoger una fórmula jurídica concreta. A continuación se describen los criterios que se tendrán en cuenta: v Responsabilidad: Hace referencia a la obligación que se contrae frente a terceras personas. Se optará por la fórmula de Sociedad Limitada Nueva Empresa en la que la responsabilidad que se contrae frente a terceros, quedará saldada únicamente con el patrimonio de la empresa y no con el propio de los socios. v Número de personas que integran el proyecto: En este punto se debe distinguir si va a contar con una única persona, o por el contrario será más de uno. En el primer caso se podrá elegir entre la empresa individual y los tipos societarios que admiten una única persona. Si va a estar formada por varias personas, se tendrá que escoger entre los tipos de sociedades que existen. En el caso concreto de nuestra empresa, la sociedad estará constituida por un único socio. Si bien la empresa contará con trabajadores por cuenta ajena para el desempeño de sus actividades. v Imagen: Será clave a la hora de escoger un tipo u otro, en función de la imagen que queramos transmitir como empresa. v Obligatoriedad: Para determinados sectores se exige un tipo de forma jurídica determinada. v Fiscalidad: entre los criterios usuales para favorecer esta opción son minimizar el pago de impuestos, dentro de la legalidad y alternativas que ofrece la legislación actual. 119 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Se deberán evaluar estas opciones y decidir por la forma o formas más adecuadas. 5.6. PLAN DE RECURSOS HUMANOS. A continuación se determinarán los empleados que serán necesarios para el funcionamiento de la empresa, así como la jerarquía en la empresa, las capacidades y la retribución salarial, de acuerdo a cada puesto. 5.6.1. PERSONAL NECESARIO Por un lado y debido a que la empresa únicamente ofrecerá servicios de consultoría, así como de gestión y control de la implantación, pero no efectuará esta, serán necesarios en gran medida profesionales relacionados con la ingeniería. Por otro lado será necesario un segundo grupo relacionado con tareas puramente administrativas. El tercer grupo deberá estar formado por personal formado en marketing y servicio al cliente, debido a la importancia de este como elemento diferenciador en la empresa. 5.6.1.1 DESCRIPCIÓN DE FUNCIONES Y RESPONSABILIDADES EQUIPO DE INGENIERÍA Estará constituido por un equipo multidisciplinar encargado de: v Elaboración de proyectos de ejecución y diseño de las instalaciones eólicas-­‐hidráulicas. v Evaluación del recurso eólico, y estudio de los mejores emplazamientos, así como de los equipos apropiados. v Cálculo de las posibilidades de rentabilidad de los proyectos y comunicación al cliente. v Trato continuo con el cliente. 120 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL v Evaluar la legislación vigente, así como las solicitudes y requerimientos legales. v Negociación de plazos y formas de pago. Todo ello será coordinado por un Ingeniero Superior con experiencia en dirección de proyectos, y contará en su equipo con un ingeniero especialista en energías renovables. EQUIPO DE MARKETING Encargado de la informar al posible cliente antes de llevar a cabo la contratación efectiva con el mismo, explicación de las capacidades de la empresa y de las tareas que se realizan. Una vez que es realizado el proyecto, se encargarán de dar un servicio de atención post-­‐venta al cliente, contactado con el departamento de ingeniería, cuando se produzcan consultas de tipo técnico. Se necesitará para ello un responsable de comunicación, preferentemente licenciado o diplomado en economía o marketing, conforme la empresa crezca será necesario aumentar el número de integrantes del equipo. EQUIPO DE ADMINISTRACIÓN Existirá también una persona encargada de la recepción de las personas que acudan a la empresa, envío y recepción del correo entrante y saliente, recogida de llamadas telefónicas, control y registro de las personas que acuden a la empresa. Esta persona deberá tener formación en secretariado o formación de auxiliar administrativo. La gestión de actividades tales como la contabilidad o el trato con las administraciones públicas en materia de impuestos y obligaciones con la seguridad social, será externalizada, subcontratándolo a una empresa especializada en ello, tras un proceso de selección. 121 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL DIRECCIÓN Estos tres departamentos estarán dirigidos por una persona con experiencia en la coordinación de actividades en la empresa y en la toma de decisiones. Esta persona será el socio único de la empresa y no tendrá salario asignado, cobrando por tanto en función de los dividendos y resultados de la empresa. En total al comienzo serán necesarios 4-­‐5 empleados, que cumplan con los requisitos explicados anteriormente. 5.6.2. ORGANIGRAMA EMPRESARIAL En el momento de la creación de la empresa, y durante sus primeras actividades, deberá tener una estructura similar a esta: Director de la empresa EQUIPO DE INGENIERÍA INGENIERO 1 EQUIPO DE MARKETING INGENIERO 2 ECONOMISTA EQUIPO ADMINISTRRATIVO AUXILIAR ADMINISTRATIVO Ilustración 51.ORGANIGRAMA EMPRESARIAL. Fuente: Elaboración propia. 122 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5.6.2.1. ACUERDO DE COLABORACIÓN Se establecerá un acuerdo de colaboración con la empresa Repowering Solutions, que será la encargada de proveer los servicios de acometida e instalación de los parques eólicos (con y sin almacenamiento). Si bien el diseño y el resto de actividades serán llevadas a cabo por nuestra empresa. Para ello se ha acordado un coste por kw instalado, que nuestra empresa abonará a la empresa asociada. 5.6.3. CÁLCULO DE LAS RETRIBUCIONES Para el cálculo de los sueldos que realmente van a percibir los trabajadores (sueldo neto), se debe descontar los impuestos y obligaciones tributarias al salario bruto. Antes de comenzar a desgranar este apartado, se deberá decir, que cualquier empresa que contrate trabajadores, deberá solicitar su inscripción en la seguridad social, antes del comienzo de su actividad (se solicita en la administración de la Tesorería general de la Seguridad social). Se produce la asignación de un número de identificación, que a efectos de la seguridad social es el Código de Cuenta de Cotización. (Se debe solicitar un código de cuenta en cada una de las provincias donde se vaya a ejercer la actividad). Se detallarán a continuación las retribuciones fijas correspondientes a cada uno de los integrantes de la empresa: a) Equipo de ingeniería: Se requerirá para el mismo un ingeniero superior, que recibirá un salario Bruto anual de 30.800 € (14 pagas de 2200 € al mes). Por otro lado será necesario un ingeniero técnico, cuyo salario será de 23.800 € brutos anuales (14 pagas de 1700 € al mes). 123 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL b) Equipo de marketing: Estará formado por un diplomado en marketing, con un salario bruto anual de 19.600 € al año (14 pagas de 1400 € al mes). c) Equipo administrativo: Constituido por un auxiliar administrativo, con una percepción salarial anual de 12600 € al año (14 pagas de 900 € al mes). También existirá una retribución variable, que se cuantificará como un porcentaje que se calculara aplicando su salario fijo. La cuantía de este salario variable se producirá en una horquilla de un 1-­‐8 %, sobre el salario que percibe el trabajador, en función del cumplimiento de una serie de objetivos que cada uno de ellos tendrá personalmente. También existe un 2% de bonus adicional, para todos los miembros si se llega a un objetivo común empresarial. En ningún caso el objetivo de esta medida será una filosofía conductista, basado en el principio de que se trabaja por que se gana, sino será una filosofía basada en el reconocimiento al trabajo bien hecho. El cálculo de los costes de relativos a la Seguridad Social, se realizará a partir de los datos publicados por el Ministerio de trabajo, donde encontramos el coste en función de la actividad y la categoría de los trabajadores. Tabla 2.BASE DE COTIZACIÓN 124 Fuente: Elaboración propia. VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Tabla 3.GASTOS DE PERSONAL !"#$%&
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3,:=588/74: 3,.==5/48794 Fuente: Elaboración propia. PROCESO DE SELECCIÓN DE PERSONAL La selección de personal tendrá la base de buscar gente joven, de edad inferior a 30 años. Esto es así ya que debido a la juventud de la tecnología y a la escasa experiencia que existe en el almacenamiento de energía eólica no interesa contratar personal de edad superior a esa barrera, pues interesa que se formen en la cultura y en la tecnología, y para ello hace falta flexibilidad. Se pretenderá hacer el siguiente proceso de selección de candidatos: -­‐ingeniero Superior: Preferentemente un Ingeniero Industrial o de cualquier otra rama como conocimientos en energías renovables y elaboración de proyectos. 125 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL -­‐Ingeniero técnico: deberá ser preferentemente un ingeniero técnico industrial o un ingeniero técnico de minas especializado en energía, sin perjuicio de que se valoren otras alternativas. Se preferirán los candidatos egresados en la provincia de Madrid. -­‐Diplomado: Se buscarán candidatos preferentemente diplomados en ciencias económicas y empresariales, sin perjuicio de otras carreras, aunque supongan un desembolso superior en la cotización a la seguridad social. -­‐Auxiliar administrativo: en este puesto si se requerirá una cierta experiencia mínima en estos trámites. Se seleccionarán personas con una formación profesional de grado medio o similar. 5.7.PLAN ESTRATÉGICO Para desarrollar el plan estratégico se utilizará la metodología del análisis DAFO, que tiene en cuenta factores tanto externos como internos a la empresa. Dentro de los factores internos se sitúan las fortalezas y las debilidades, mientras que en los factores externos se tienen en cuenta las oportunidades y las amenazas. Siendo estos últimos no controlables por la empresa. De esta forma se puede realizar un estudio claro de la situación real que ocupa la empresa en el mercado y aquellos factores que debe aprovechar y de los que debe tratar de defenderse. 5.7.1. ANÁLISIS INTERNO Se analizan en este, aquellas facetas propias de la empresa y sobre las que esta puede actuar y de alguna forma controlar. 5.7.1.1. FORTALEZAS En este apartado se desarrollarán aquellos puntos en los que nuestra empresa es superior a la competencia, y por qué tiene una ventaja competitiva en este campo. 126 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL La primera fortaleza viene dada por el conocimiento de una tecnología que aun se encuentra en fase emergente. Este conocimiento ayudará a emerger en el mercado en el inicio de la curva de explotación de la tecnología, permitiendo por tanto beneficiarse de ser líder en el mercado. Esta posición es clave a la hora de explotar una tecnología novedosa, pues permitirá que la tecnología se identifique de alguna forma con nuestra empresa. El servicio al cliente pretende ser también una fortaleza importante en nuestra empresa, hasta el punto de que es la base sobre la que se va a sustentar el desarrollo de la empresa, para ello se pretende contar con una persona, que únicamente se encargue de esto. Esta atención personalizada, junto con la filosofía ``el cliente pide, el cliente recibe´´, permitirá siempre dar solución a los problemas reales y a las peticiones de nuestros clientes. La asociación con una empresa dedicada a fabricar aerogeneradores, permite también, gracias a esta estrecha colaboración, asegurar a los clientes el cumplimiento de plazos y que la calidad que se anuncia, se cumpla. De esta forma y gracias a esta política de aprovisionamientos, no serán necesarios controles de calidad específicos, ni almacenes ni líneas de fabricación propias en este apartado, confiándolo esto, a nuestra empresa asociada. Otro potencial reside en que la información es suministrada al cliente, sin requerir contraprestación económica alguna, hasta que este se decida a ejecutar definitivamente el proyecto. De esta forma se elaborará un anteproyecto sencillo, que explique a groso modo los desembolsos en los que se incurrirá y las posibilidades de rentabilidad de la inversión. Por ello se preparará en la empresa bocetos genéricos, que serán realizados mediante la división en zonas tipo del territorio español, que permitirá responder rápidamente al cliente y exponer a este las posibilidades reales de rentabilidad, sin perjuicio de que posteriormente deban ser modificadas cuando se efectúe el proyecto y se desarrolle todo más en detalle. Esto permitirá que los clientes vean el deseo de la empresa de satisfacer sus necesidades, y permiten orientarles en torno a sus dudas potenciales. Una clara diferenciación de la compañía es el conocimiento que aporta una plantilla de trabajadores especializados. Ya que cada uno cuenta con formación específica en su campo. 127 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Otra fortaleza es la extensión de garantías del proyecto ejecutado. Se está tan seguro del cumplimiento de las especificaciones que no se dudará en extender las garantías por encima de las legales. De esta forma se transmite al cliente la confianza que se realizarán trabajos de calidad y de los que la empresa está plenamente segura. Un último proceso que se llevará a cabo es el seguimiento de la instalación realizada, aun cuando el cliente no solicite expresamente nuestros servicios. De esta forma se expone claramente el deseo de la empresa de atender realmente a sus clientes y de responsabilizarse de aquellos proyectos ejecutados. También esto ayudará a aprender de posibles errores cometidos, para poder subsanarlos en un futuro. Y de así poder observar aquello en lo que los clientes desean prestar mayor atención. 5.7.1.2 DEBILIDADES Estos factores muestran aquellos puntos débiles que la empresa tiene con respecto a la competencia y que limitan la capacidad de desarrollo de la estrategia de la empresa o la reducen. La principal debilidad de la empresa, es la escasa estructura económica que se dispone. El hecho de que la tecnología se encuentre aun en fase emergente, puede hacer necesario efectuar fuertes inversiones. Otras empresas de mayor tamaño, pueden efectuar importantes inversiones en este sector si ven en esta tecnología posibilidades de desarrollo, haciendo de alguna forma que nuestra empresa quede rezagada. La falta de experiencia del personal, en la elaboración de proyectos, también puede ser un condicionante negativo que afecte al desarrollo de la empresa. 5.7.2. ANÁLISIS EXTERNO Se recogen todos aquellos factores externos a la empresa, y sobre los que no se puede actuar, sino que vendrán impuestos. 128 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5.7.2.1.OPORTUNIDADES Se analizarán las posibilidades de inmersión de la tecnología en el sector económico, mercados, nichos de negocio. La actual preocupación por el cambio climático, así como la sustitución en el mix energético de las energías convencionales por las energías renovables, puede ser un impulso importante para el sector. La tecnología eólica, dentro de las renovables es la que mejor rentabilidad ofrece, encontrándose ya en un momento consolidado de desarrollo, hasta el punto que se empieza a afirmar que la energía eólica comienza a ser rentable por sí sola, sin necesidad de subvenciones. Entre otros estudios que apoyan el párrafo anterior, podemos destacar el estudio de la Asociación de Productores de Energías Renovables (APPA), para la energía eólica, así como el estudio macroeconómico del sector eólico realizado por la Asociación Empresarial Eólica. Uno de los mayores inconvenientes que tiene esta energía es la eventualidad en la generación. Es ahí donde está la fundamental ventaja de nuestro sistema tecnológico, permitiendo un suministro eólico constante y continuo. El precio al cual se vende la energía renovable, tanto eólica como hidráulica se encuentra subvencionado, por encima del precio de mercado. Esto también otorga una mejor rentabilidad a la tecnología. También debemos destacar la actual apuesta que existe en España con relación a las energías renovables, hace pensar que esta situación no va a ser cambiada en un futuro próximo. Año tras año, los costes de producción de los equipos eólicos, van bajando y se van obteniendo mayores potencias a igualdad de precio. Por otro lado parece lógico que una vez que la tecnología de almacenamiento de energía se desarrolle, se vean reducidos los costes referidos a esta partida. En relación al apartado anterior, existe una triple ventaja: 1. La tecnología eólica se desarrolla independientemente del proceso de integración. 129 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 2. De igual modo, la tecnología hidroeléctrica también sufre un proceso de cambio y mejora. 3. El proceso de integración de ambas, también es de esperar que mejore. Esta triple oportunidad, otorga la posibilidad de mejorar rápidamente en cuanto a beneficios y costes. También en el aspecto eólico se está consiguiendo mejorar mucho la velocidad del viento mínima a la cual el aerogenerador da una producción eléctrica con un rendimiento aceptable es cada vez menor, lo cual es importante en nuestro caso, pues en algunas circunstancias ciertas infraestructuras vendrán ya impuestas (balsas de almacenamiento, regulación…), debiendo por tanto obtener la flexibilidad en otros campos. Una ventaja grande también es la potencia que tiene España en el campo renovable. Este conocimiento y experiencia exógena, también puede ser utilizado por nuestra empresa. Ser motor de un sector en un mundo globalizado, es clave, ya que permite tener acceso a conocimiento antes que muchos competidores. 5.7.2.2. AMENAZAS. Son los factores que ponen en peligro la supervivencia de la compañía, estos deben ser reconocidos a tiempo, para poder paliar su efecto con nuestras fortalezas o incluso, dar un giro y ver oportunidades que hasta el momento se escapaban a la empresa. La principal amenaza a la que se enfrenta la empresa es el cambio regulatorio con respecto a las energías renovables. Un cambio gubernamental en la consideración de esta tecnología, puede poner en serios apuros la supervivencia de la empresa, pues desde los gobiernos se controlan: las tarifas, primas, líneas de ayudas y subvenciones. Recientemente se publicó en el año 2008 el Real Decreto 1578/2008 de 26 de septiembre, que revisó el régimen económico a la baja. Este precedente ni supuso la destrucción de este sector, sino lo contrario ha continuado a un buen ritmo, demostrando como ya se ha indicado, que la 130 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL tecnología se encuentra en un momento consolidado y no ha supuesto bajón alguno. Incluso se ha de decir que en fechas actuales, a marzo de 2011, la energía eólica se ha situado con la principal fuente energética de nuestro país en determinados momentos de la generación intradía, llegando incluso en algunos momentos a que más del 50% de la demanda eléctrica haya sido cubierta por esta energía. Por lo tanto España es líder de este sector. Otra posible amenaza viene dada por el proyecto de colaboración con la empresa suministradora de productos eólicos, pues un cambio en su política de fabricación o en la relación con nuestra empresa puede afectar gravemente al funcionamiento de la compañía. Una ruptura de stocks o fallos en su control de calidad, afectarían de una forma directa a nuestra empresa y por tanto a la opinión de nuestros clientes, pues la responsabilidad última de lo sucedido recae sobre nuestra empresa. Por último se debe destacar también la situación actual global de crisis económica global, tanto como la propia de España. Aunque esta amenaza no es propia del sector, no se debe dejar de lado, que las inversiones que se realizan están directamente relacionadas con la situación real de la economía de forma general. 5.8. PLAN DE MARKETING Se determina la viabilidad comercial de la empresa. 5.8.1. DESCRIPCIÓN DE LOS SERVICIOS. De forma general y como ya se ha destacado, los servicios principales están enfocados al diseño de ingeniería y consultoría, sin suministrar equipos propios, sino asociándose con empresas que se encargaran de esto. La empresa se encargará de evaluar el recurso eólico, la elaboración del proyecto, la determinación de los equipos necesarios, etc. Estos equipos serán suministrados por la empresa asociada y serán también instalados por esta, aunque nuestra empresa controlará y vigilará la instalación, dando posteriormente servicio y atención frente a problemas y necesidades. 131 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL De acuerdo a la actual legislación, en el que el régimen especial es considerado hasta 50 MW, en ningún caso se superará esta potencia. Tabla 4.TARIFA REGULADA MERCADO ELÉCTRICO Fuente: Elaboración propia. En cualquier caso, la primera iniciativa de la empresa, será centrarse en instalaciones de pequeño tamaño, desde 100 kW hasta 1 MW, con objeto de conocer mejor la tecnología y no incurrir en proyectos con grandes necesidades de inversión. Todo esto se puede ver modificado en un futuro de acuerdo al desarrollo propio de la empresa y de las posibilidades de la tecnología. Como se destacó anteriormente, también puede ser valorada la realización de proyectos eólicos sin almacenamiento de energía, ya que el conocimiento necesario para diseñar la instalación, tanto como el material necesario son los mismos que con las instalaciones con capacidad de almacenamiento. Se resumirán a continuación las actividades de las que se hará cargo la empresa desde que un cliente se interesa por sus servicios: v Recepción del cliente y reunión con el mismo, para tratar de entender sus necesidades y las expectativas que le supondrían llevar a cabo la inversión. v Se evalúa aquello que el cliente quiere y se le facilita un primer borrador, con las posibilidades reales de su inversión, un análisis del recurso eólico de la zona y un presupuesto previo y un estudio de viabilidad. 132 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Todos los servicios anteriores son gratuitos, a partir de aquí, pueden darse dos opciones, que el cliente desee continuar con el proyecto o que decida no continuar. Si decide continuar con el proceso, se desarrollaran los siguientes pasos: v Una vez que se tiene confirmación positiva del cliente, se vuelve a realizar otra reunión con el, para preguntarle aspectos más específicos. v Se desplazaran al lugar donde se efectuará el proyecto personal cualificado de la empresa para comprobar de primera mano la situación. v Con todos los datos, se evaluará el potencial eólico y se elegirá el emplazamiento más conveniente y los aerogeneradores más adecuados. v Se determinará la situación de la balsa de almacenamiento óptima, así como las conducciones necesarias. v Se analizará el flujo de caja posible, para un total de 20 años de vida útil de la instalación y se hará un análisis económico-­‐
financiero. v Se solicitará el punto de conexión a red y se elaborará el contrato de retribución por venta de energía. v Se efectuará la gestión de las posibles ayudas estatales, autonómicas o municipales. v Instalación del parque eólico hidráulico, comprobando que las obras son realizadas correctamente. v Supervisión del correcto funcionamiento durante toda su vida útil. 133 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5.8.2. COSTE DE APROVISIONAMIENTO DEL MATERIAL Todos los gastos en los que incurra la empresa vendrán determinados por los elementos necesarios para abordar la instalación de un parque eólico-­‐hidráulico. Lo más caro de la ejecución del proyecto, son tanto los aerogeneradores como las turbinas necesarias para el funcionamiento del sistema conjunto. Se debe destacar que en este apartado se analiza el coste medio obtenido, y no las particularidades propias de cada instalación concreta. Que deberán tenerse en cuenta cuando se realice un proyecto concreto, en esto puede estar la mayor o menor dificultad del terreno, la situación de las infraestructuras, la necesidad de infraestructuras nuevas. Etc. Todos los precios incluyen ya IVA. Para determinar el coste que supondría la instalación de un parque eólico, se va a partir de la tarifa acordada con la empresa colaboradora: Para determinar el coste de instalación de elementos hidráulicos se parte de los datos facilitados por UNESA. 134 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL COSTE DE LOS ELEMENTOS EÓLICOS: REPOWERING SOLUTIONS. Tabla 5.COSTE DE LOS ELEMENTOS EÓLICOS CONCEPTO
AEROGENERADOR
CONTROLADOR
INVERSOR
TORRE TRANSPORTE
OBRA CIVIL
CONTRIBUCIÓN AL REFUERZO DE RED
OTROS GASTOS
TOTAL
COSTE POR kW
908,00 €
139,00 €
392,00 €
503,00 €
133,86 €
75,25 €
47,84 €
25,82 €
2.224,77 € Fuente: Elaboración propia. 135 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL COSTE DE LOS ELEMENTOS POR kW
2.224,77 €
908,00 €
139,00 €
392,00 €
503,00 €
133,86 €
75,25 €
47,84 €
25,82 €
Ilustración 52.COSTE DE ELEMENTOS DE UN PARQUE EÓLICO Fuente: Elaboración propia. Se puede observar como el mayor coste de instalación, respecto al total, recae sobre el aerogenerador H50kW, la torre tubular (encargada de soportar la góndola del aerogenerador y las palas), y el inversor. La suma del total de elementos, arroja un coste de 2224,77 € por kW instalado. En el apartado titulado ``otros gastos´´, se tienen en cuenta peculiaridades de la instalación de un parque, en una zona concreta. Para el cálculo del coste por kW, se ha elegido como aerogenerador de referencia el IPOWER 50kW, comercializado por la empresa Repowering Solutions. COSTE DE MANTENIMIENTO También se debe destacar, que todo parque eólico requiere de un mantenimiento anual, para su correcto funcionamiento a lo largo de toda la vida útil del mismo. Estos costes de mantenimiento quedan determinados en la siguiente tabla: 136 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Tabla 6. COSTE DE MANTENIMIENTO DE UN PARQUE EÓLICO CONCEPTO
ARRENDAMIENTO DE TERRENOS
GESTIÓN Y MANTENIMIENTO
SEGUROS E IMPUESTOS
OTROS GASTOS
TOTAL COSTE POR kW
2,25 €
17,51 €
3,86 €
0,36 €
23,98 € Fuente: Elaboración propia. Se puede observar fácilmente, como la gestión y el mantenimiento del parque supone la cuantía de gasto anual más elevada, ascendiendo esta al 73 % del total, en el siguiente gráfico se resumen todos los costes de explotación del parque: COSTES ANUALES DE EXPLOTACIÓN
23,98 €
17,51 €
2,25 €
3,86 €
0,36 €
Ilustración 53.COSTE DE EXPLOTACIÓN DE UN PARQUE EÓLICO. Fuente: Elaboración propia. COSTE DE LOS ELEMENTOS HIDRÁULICOS Para establecer el coste de los elementos hidráulicos, se va a partir de dos fuentes distintas. La primera de ellas es un estudio realizado por J. Mª. Marcos Fano Jefe de División de Energía Hidroeléctrica y Régimen Especial UNESA, que cifra el coste de instalación en 1200 euros por kW de inversión y de unos 12 euros por kW de operación y mantenimiento. 137 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5.8.3. ANÁLISIS SECTORIAL Se llevará a cabo en este punto el análisis Porter de las cinco fuerzas, refiriéndose a las 5 fuerzas que influyen en la estrategia competitiva de una empresa y que determinan las consecuencias de rentabilidad a largo plazo de un mercado o algún segmento. 5.8.3.1. AMENAZA DE ENTRADA DE NUEVOS COMPETIDORES Esta entrada depende fundamentalmente de las barreras de entrada con las que se encuentren las empresas que deseen entrar a competir en el sector. Cabe destacar que este es un sector de reciente creación y en consecuencia abierto a nuevos competidores. La principal barrera que se pueden encontrar aquellos que deseen entrar en el mercado es el dominio de la tecnología, al ser esta extremadamente novedosa, lo cual implica un estudio y conocimiento previo de la propia tecnología antes de entrar a competir. Otra barrera a la entrada pueden ser los cambios gubernamentales a los que puede estar sometido el sector, dotando de cierta incertidumbre el proceso de desarrollo tecnológico, así como a las rentabilidades que se obtengan al realizar los proyectos. No existen por otro lado grandes necesidades de capital para crear una empresa similar, ya que no necesitan de infraestructura especial, bastando con un lugar que puede ser una casa o un despacho o una oficina pequeña para ejercer la actividad. Tampoco requiere de inversión en maquinaria especial. Una posible barrera a la entrada es la actual crisis económica que puede hacer que las fuentes de financiación sean más escasas y por lo tanto que haya menos oportunidad de entrar en el negocio. Diferenciar un servicio es realmente complicado, pues depende fundamentalmente de la percepción del cliente con respecto al mismo. Para ello es necesario contar con los mejores equipos y personal cualificado que haga destacar nuestra empresa por encima de otros posibles competidores. 138 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Las escasas necesidades de capital, unido a un sector potencialmente atractivo, sugieren la entrada de competidores para lo cual se ha de estar preparado. 5.8.3.2. PODER DE NEGOCIACIÓN DE LOS PROVEEDORES Los dos proveedores fundamentales de nuestra empresa, serán por un lado las empresas fabricantes de los productos necesarios para realizar el parque eólico hidráulico y por otro, el proveedor de la instalación, ya que esta será efectuada externamente, aunque con supervisión de nuestra empresa. De acuerdo a la potencia que se presume instalar, existen en España fabricantes adecuados para suministrar los materiales necesarios. Tanto la instalación como el suministro de los materiales eólicos, así como la instalación de los componentes hidráulicos, pretende ser realizado por la empresa Repowering Solutions, con la cual se llevara a cabo un acuerdo formal de colaboración, con lo que no se puede hablar propiamente de poder de negociación, sino más bien de colaboración. En el sector existen pocas empresas que suministren este tipo de productos, lo que provoca que tengan un buen poder de negociación, de ahí que la colaboración sea más indicada, al no depender de los altibajos de las negociaciones, de esta forma se puede dar al cliente un servicio mejor, asegurando precios, rentabilidades, y disponibilidades. Una circunstancia, puede estar en el posible avance de los proveedores hacia delante en la cadena de valor, absorbiendo ellos también la instalación y diseño de los proyectos. Y este sería el punto más preocupante, ya que nuestra empresa pretende únicamente diseñar las instalaciones y no ejecutarlas directamente, sino a través de un tercero. Si este avance se da, puede poner en un fuerte riesgo a la empresa, pues podrá nuestra empresa ser expulsada del negocio. La mejor defensa que se tiene a esto, es la complejidad de la tecnología, y la experiencia que se genere en nuestra empresa al ser los primeros en el desarrollo de la tecnología. 139 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5.8.3.3. PODER DE NEGOCIACIÓN DE LOS COMPRADORES El poder de negociación de nuestros clientes podría ser clasificado como medio-­‐alto. Esto es debido a que en primer lugar, la inversión a realizar puede sufrir grandes oscilaciones, en función de los elementos que vaya a instalar, pues depende de si la infraestructura de almacenamiento esté hecha o no y de la potencia a instalar. Por otro lado la ausencia de empresas en el sector que se dediquen a ello puede hacer que la oferta sea superior a la demanda y por lo tanto el potencial poder de negociación de los clientes se vea reducido. En cualquier caso todo cliente desea recuperar su inversión lo más rápidamente posible, por lo que también la empresa se deberá adaptar a ello. De acuerdo al siguiente cuadro: Tabla 7.ORIENTACIÓN DE LA RELACIÓN DE INTERCAMBIO Fuente: Kotler. La empresa se debería posicionar en una orientación a producto y con un enfoque en la calidad. 140 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5.8.3.4 AMENAZA DE INGRESO DE PRODUCTOS SUSTITUTIVOS. En nuestro caso no se puede hablar estrictamente de productos sustitutivos, sino que se debe hablar de servicios sustitutivos, y este es aquel que puede satisfacer las necesidades del cliente de una forma similar a la que lo hace nuestra empresa. Desde un punto de vista de la tecnología integrada, el sector se encuentra en proceso de desarrollo, por lo que la existencia de competidores es escasa. Lo anterior es totalmente diferente si únicamente se instala de forma aislada el parque eólico, ya que en este sector si existe una importante actividad, tanto de diseño, como comercializadora, incluso englobando a ambas, con lo que nuestra empresa puede sufrir un fuerte amenaza, por ello, el servicio al cliente y la calidad del diseño del proyecto, es fundamental para que se distinga a la empresa. Una cuestión fundamental es que únicamente no se pierden los ingresos correspondientes a la inversión, sino que también se perderán los futuros ingresos relacionados con el posterior servicio y mantenimiento. Dada la vida útil de 20 años de las instalaciones incluso superior a esta cifra, puede suponer una importante cuantía. 5.8.3.5. RIVALIDAD ENTRE LOS COMPETIDORES. Una vez más se debe distinguir entre empresas que se dediquen a instalar parques eólicos y las empresas en cuya actividad también se encuentre el almacenamiento de la energía eólica generada en periodos no punta. A este respecto caben dos consideraciones: v Empresas dedicadas únicamente a la instalación de parques eólicos: En este sector existen ya gran cantidad de empresas que se dedican a instalar aerogeneradores e incluso a fabricarlos, por lo que la competencia que se encontrará nuestra empresa será importante. Cabe destacar que nuestra empresa se dedicará únicamente a diseñar la instalación y gestionar su implantación y servicio post-­‐
venta, pero no a instalarlo directamente. Este hecho puede ser un importante elemento diferenciador, pudiendo centrar a la compañía 141 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL en el diseño y servicio post-­‐venta de la instalación. Esto permitirá a la compañía ser más competitiva y ofrecer mejores servicios en este ámbito, lo cual será un claro elemento diferenciador. v Empresas dedicadas a la instalación de parques eólicos con capacidad de almacenamiento: Debido a la extrema novedad de esta tecnología, los competidores que se encontraran serán escasos, por lo que se deberá aprovechar esta situación de inicial ventaja, para lograr una ventaja competitiva que permita consolidar nuestra posición antes de que este sector comience a expansionarse. El hecho de ser de los primeros, permite generar efecto aprendizaje, y de esta forma adquirir una posición competitiva en el mercado. De forma general se debe decir que la clave del éxito de cualquier empresa es lograr una relación calidad-­‐precio, que sea lo suficientemente atractiva para nuestros clientes. La clave para ser competitivo es ofrecer un precio similar a la competencia, pero otorgando un servicio mejor que esta. Otra posibilidad también es establecer un precio más elevado, que sea compensado con un claro mejor servicio con respecto al que ofrecen los competidores. 5.9. ANÁLISIS DE MERCADO. A continuación se tratará de determinar aquella porción del mercado a la cual nuestra empresa se dirigirá, ya que esta será la fuente principal de ingresos. Para ello es necesario determinar el número de clientes potenciales a los que la empresa prestará sus servicios. Este apartado deberá ser lo más realista posible, ya que en un apartado confeccionado con un buen análisis, permitirá ser más exhaustivo a la hora de determinar los posibles ingresos y el crecimiento futuro de la compañía. Con carácter general se debe decir que el crecimiento sufrido por la industria relacionada con la generación eólica ha sido cada vez más importante. 142 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Así la potencia eólica instalada ha seguido una curva exponencial: Ilustración 54.CRECIMIENTO DE LA POTENCIA EÓLICA INSTALADA. Fuente: AEE Hasta llegar a ser en la actualidad la principal referencia en el mix energético renovable en del mercado español, lo cual hace que la empresa se posicione ante un mercado potencial y realmente importante. Aunque recientemente se haya cambiado el sistema de retribución de la energía eólica vendida, la consolidación y el desarrollo de esta tecnología ha hecho que este extremo no afecte de una forma importante, aunque cabe decir que la eliminación total de las primas sí puede afectar de forma notoria a la rentabilidad de esta tecnología. Como se puede observar en el gráfico anterior, en el año 2020 se espera que haya 15000 MW más eólicos instalados. 143 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL De tal forma que si se hace una sencilla ponderación, suponiendo que ese incremento se va a dar de forma lineal, se tiene con un crecimiento en torno a 1500 MW, una cifra importante, de la cual nuestra empresa pretende ser partícipe. Ilustración 55.REPARTO DEL SECTOR EÓLICO. Fuente: AEE 144 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Del cuadro anterior, se extrae como son las grandes empresas generadoras de energía las que copan el mercado de la generación e instalación eólica. Si bien estas empresas también necesitan del apoyo de otras más pequeñas para que lleven a cabo la gestión de sus proyectos, o la colaboración en ellos, y es aquí donde nuestra empresa también puede jugar un importante papel, colaborando con ellas en el desarrollo de proyectos. Las dos principales empresas en nuestro país, son IBERDROLA RENOVABLES Y ACCIONA ENERGÍA. Entre las que más potencia instalaron en 2010 se encuentran: IBERDROLA RENOVABLES, EDPR, VPAT, GAMESA ENERGÍA y ENEL GREEN POWER. Llamativa es la entrada en el mercado español de VPAT, alcanzando una cuota de mercado del 1% en su primer año de actividad eólica. Los principales fabricantes se recogen en el siguiente cuadro. Ilustración 56.POTENCIA EÓLICA INSTALADA POR EMPRESA. Fuente: AEE 145 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Se trata de un mercado claramente liderado por GAMESA, obteniendo esta una cuota de mercado mayor del 53 %. Se encuentra seguida por VESTAS con un 17% de cuota, por ALSTOM-­‐WINS con un 7,5 % y por ACCIOONA WIND POWER con un 7%, todas ellas a gran distancia de GAMESA. Además la energía eólica es ya la tercera tecnología en potencia generada, justo por detrás del ciclo combinado y la energía nuclear. Asimismo, durante el año 2010, fue la segunda en nueva potencia instalada por detrás de los ciclos combinados. 146 Ilustración 57.MIX ENERGÉTICO ESPAÑOL. Fuente: AEE VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Ilustración 58. POTENCIA EÓLICA INSTALADA EN EL MUNDO. Fuente: AEE Otro fundamento de apoyo a introducirse en este mercado, es que el crecimiento de esta tecnología energética no tiene lugar únicamente en nuestro país, sino que también existe un importante incremento en el resto del mundo, tal y como se puede observar en el siguiente cuadro: Ilustración 59.POTENCIA EÓLICA INSTALADA POR PAÍSES. Fuente: AEE 147 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Del análisis del cuadro anterior, se pueden extraer las siguientes conclusiones: v Los dos principales países en potencia instalada son China y Estados Unidos por este orden. v España ocupa un destacado cuarto lugar. v Entre los cuatro primeros suman más del 50% del total de la energía eólica instalada. v Todos los países más importantes del mundo, han confiado en la energía eólica como tecnología para la generación de electricidad. En el año 2010, tiene lugar una ralentización de la instalación de parques eólicos, motivada fundamentalmente por: 1. El impacto de la creación del registro de Pre-­‐Asignación. 2. Incertidumbre regulatoria. 3. La actual crisis económica. 4. El nuevo marco regulatorio propuesto para 2013 y del que todavía no se conocen los detalles fundamentales. En la actualidad existen unos 3000 MW pendientes de puesta en marcha, de acuerdo al Registro de Pre-­‐asignación, que deberían instalarse antes del año 2012. La incertidumbre existente por el cambio regulatorio que se ha comentado anteriormente, genera en la actualidad una cierta ralentización de la instalación. 148 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5.9.1. ANÁLISIS DEL MERCADO NACIONAL POR COMUNIDADES AUTÓNOMAS Antes de comenzar a desarrollar este apartado, se expone el siguiente gráfico en el que se presenta la potencia instalada por comunidades autónomas, y dividida en los años hasta 2006, y 2006, 2007, 2008, 2009 y 2010. Ilustración 60.POTENCIA EÓLICA INSTALADA POR CCAA. Fuente: AEE De acuerdo a este, se observa como la Comunidad Autónoma de Castilla y León, es claramente líder en esta tecnología, seguida por Castilla la Mancha, Galicia Y Andalucía. De esta forma se puede destacar que los principales mercados internos, dentro de España, son ambas Castillas, Galicia y Andalucía. A partir de este gráfico también cabe un segundo análisis, aquellas Comunidades Autónomas que crecieron más en el año 2010. Una vez más se 149 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL tiene a Castilla Y León, claramente destacada, con Galicia, Andalucía, irrumpiendo en este caso Cataluña. Por lo que se puede observar claramente cuáles son los mercados en los que se debe centrar nuestra empresa dentro del territorio nacional. Finalmente se debe decir que las comunidades de Cantabria, Galicia, Aragón, Extremadura y Cataluña, llevaron a cabo un concurso para la instalación de varios miles de MW, los cuales todavía no se conoce cuando serán instalados, debido a la `inseguridad´´ normativa que existe hasta el momento. Debido a esto, nuestra empresa prevé acometer las siguientes instalaciones: Tabla 8. POTENCIA INSTALADA !"#
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Fuente: Elaboración Propia 5.9.2. POLÍTICA DE PRECIOS Para determinar la política de precios de la empresa, y debido a que ya se han establecido los costes que origina la instalación de un parque eólico y un parque eólico hidráulico en apartados anteriores ,se va a determinar una tabla de porcentajes sobre el coste total, en el que se incluirá el diseño de la instalación (toma de medidas, selección del equipamiento necesario, contacto con el cliente, elaboración del proyecto), el seguimiento del proceso de instalación y el posterior proceso post-­‐venta. La clave para obtener un posicionamiento adecuado, está en observar los precios que establece la competencia para cada uno de los servicios, eligiendo nuestra empresa en cada caso concreto, donde se ha de posicionar, para ello se toman los precios de la empresa Repowering Solutions, con la que se llevara a cabo una estrecha colaboración, todos ellos se encuentran recogidos en el apartado costes de los elementos eólicos. 150 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL En el caso de los costes de la energía hidráulica, estos se encuentran en el apartado costes de los elementos hidráulicos. Tabla 9.MARGEN CONCEPTO
COSTE DE LOS MATERIALES
PRECIO DE VENTA
MARGEN BRUTO
MARGEN BRUTO/COSTE TOTAL
COSTE POR kW EÓLICO
€ 2.224,77
€ 2.400,00
€ 175,23
7,88%
AÑO 1
COSTE POR KW HIDRÁULICO
€ 1.200,00
€ 1.400,00
€ 200,00
16,67%
COSTE POR kW EÓLICO
€ 2.224,77
€ 2.400,00
€ 175,23
7,88%
AÑO 2
COSTE POR KW HIDRÁULICO
€ 1.200,00
€ 1.400,00
€ 200,00
16,67%
AÑO 3
COSTE POR kW EÓLICO COSTE POR KW HIDRÁULICO
€ 2.224,77 € 1.200,00
€ 2.400,00 € 1.400,00
€ 175,23 € 200,00
7,88%
16,67%
AÑO 4
COSTE POR kW EÓLICO
COSTE POR KW HIDRÁULICO
€ 2.224,77 € 1.200,00
€ 2.400,00 € 1.400,00
€ 175,23 € 200,00
7,88%
16,67%
Fuente: Elaboración Propia 5.10 LOCALIZACIÓN, PUBLICIDAD Y RELACIONES PÚBLICAS Hidro-­‐Eolo SLNE., será una empresa localizada físicamente y desde el punto de vista fiscal en la Comunidad Autónoma de Madrid, aunque los servicios serán prestados en toda España. La oficina donde se va a desarrollar la actividad, requerirá de un salón de reuniones, en el cual se llevaran a cabo las reuniones con los clientes, así como las reuniones internas de la compañía, los actos y las presentaciones que tengan lugar en la empresa. Será para ello necesario un espacio de 20-­‐25 m2. Un departamento técnico, constituido por un despacho de 10-­‐15 m2, un departamento de marketing, formado por un despacho de 10-­‐15 m2 y una zona de recepción de unos 10 m2. Con todo ello será necesaria una oficina o un piso de unos 70-­‐90 m2, esta suma es superior a los espacios antes desarrollados, y es porque también serán necesarios espacios de almacenamiento, baños, etc. Debido a que no es necesario que esté a pie de calle, esto es, un local comercial que sirva de atracción al público en general, se escogerá una oficina o un piso situado en una zona fácilmente accesible, bien comunicada y con fácil aparcamiento para los clientes. Todo ello conduce a que la mejor localización de la empresa sería en un edificio de oficinas dentro de un parque empresarial, con lo que se refuerza la imagen de marca y las sinergias debido a la presencia de mayor cantidad de empresas se ven aumentadas, pudiendo hacer que los clientes de la empresa se vean incrementados. 151 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Se ha elegido como oficina para la empresa, la situada en la siguiente dirección: avda. m-­‐40, 17 barrio campodón -­‐ ventorro del cano distrito campodón -­‐ ventorro del cano 28921 Alcorcón, Madrid La elección se ha hecho en base a la proximidad a la m-­‐40, lo que da un buen acceso a la misma, un espacio de 100 m2 disponibles y con un precio de 750 € de alquiler mensual. También será necesario contar con una página web para explicar los servicios suministrados por la empresa, así como la filosofía, objetivo y el personal humano de la organización. Asimismo se expondrán las instalaciones ya realizadas para clientes y un grupo de proyectos estándar, muy genéricos que pueden dar idea a los clientes del funcionamiento de la empresa. Además será utilizada como punto de contacto con los clientes, ya que dispondrá de un buzón de quejas, y de un servicio de contacto. Todos los clientes para los que la empresa haya o esté efectuando algún proyecto, dispondrán así de un nombre de usuario y contraseña, que les permitirá acceder a una página web restringida de la empresa, que proveerá distintos tipos de servicios e informaciones. El desarrollo de la web, será contratado con la empresa LTI sistemas, así como el posterior servicio de mantenimiento de los equipos informáticos con lo que será nuestro proveedor en el campo de los servicios informáticos. Uno de los aspectos que la empresa desea cuidar, es la publicidad y las relaciones públicas. Para ello la empresa estará registrada en servicios tales como páginas amarillas, y otros directorios de la red tales como: www.portalenergia.com www.mundoenergiasrenovables.com www.sitiosolar.com 152 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL También estará registrada en las distintas asociaciones de empresarios de la Comunidad de Madrid y a nivel nacional, tales como: v La Asociación empresarial eólica: Recoge distintas entidades que intervienen en el sector eólico. v FENACORE: Relacionado con balsas de acumulación y pequeñas presas. v Asociación de Productores de Energías Renovables: Productores de energías renovables(APPA). v Asociación de Productores de Energías Renovables de Andalucía ( apresan). Por otro lado también participará en los distintos eventos y congresos relacionados con el sector eólico. También estarán disponibles folletos promocionales que se encontrarán en la web en formato electrónico y que serán enviados a potenciales clientes, por correo postal físico, debido a la mala imagen general que crean los correos electrónicos de tipo spam. Por otro lado también se buscará contar con publicidad en revistas y publicaciones especializadas del sector, esto permitirá que nuestra empresa pueda ser vista, por todos sus lectores y potenciales clientes. Nos anunciaremos en: www.energias-­‐renovables.com A continuación ser resumirán todos los costes que se han desarrollado a lo largo de este apartado: Tabla 10.COSTES DE ALQUILER, WEB Y PUBLICIDAD !"#!$%&"
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Fuente: Elaboración Propia 153 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5.11 EL PLAN ECONÓMICO FINANCIERO Este estudio, una vez valorados y llevados a cabo los estudios anteriores, permitirá valorar la viabilidad económica y financiera del proyecto de creación de la empresa. Trata de medir la rentabilidad que se obtendría a la hora de montar el negocio. Se debe destacar que uno de los aspectos más importantes a considerar es el horizonte temporal establecido, ya que en los primeros compases de la empresa es de gran dificultad que se obtengan beneficios desde el primer momento, por lo que debe evaluarse la viabilidad de la empresa en varios años, no solo en el primer año de funcionamiento. Por otro lado, no deben existir problemas de liquidez a corto plazo, pudiéndose hacer frente a todas las obligaciones, gastos y pagos que tengan lugar en la empresa. Todo el plan económico financiero será desarrollado en los siguientes apartados. 5.11.1 CÁLCULO DE LAS NECESIDADES DE INVERSIÓN Antes de efectuar la puesta en marcha de una empresa, deben ser evaluadas todas las necesidades que se requieren para poner la empresa en funcionamiento. De forma genérica se debe indicar que estas necesidades se encuentran condicionadas de alguna forma, por las previsiones y decisiones que han sido realizadas en el plan de marketing. Desde un punto de vista técnico, la inversión inicial de una empresa es conocida como el activo de la empresa, recogiendo este el conjunto de bienes y derechos necesarios para comenzar la actividad. La inversión inicial debe encontrarse relacionada y ser coherente con todos los planteamientos efectuados en los planes anteriores y por lo tanto con el planteamiento efectuado hasta el momento. Toda la inversión a llevar a cabo, va a ser descrita en los siguientes apartados. Los precios y costes que se establecerán serán realizados de forma estimativa y sin IVA. 154 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5.11.1.1. INMOVILIZADO MATERIAL En él se presentan aquellos bienes que van a formar parte de la empresa en un periodo superior a un año. A su vez el inmovilizado material puede ser dividido en los siguientes conceptos: v Construcciones: En nuestro caso y debido a que nuestra empresa es una empresa consultora, estará relacionado con el local u oficina donde se realice la actividad, debiéndose distinguir entre el valor de la construcción y del terreno. Debido a que la actividad va a ser desarrollada en un local en alquiler, no implica imputación ninguna en este apartado. En el momento que por distintas situaciones se plantee la adquisición en propiedad de un local concreto, sí que sería necesario que fuera computado. v Acondicionamiento: Se da en aquellas circunstancias en las que el local no es propiedad de la empresa, pero es necesario llevar a cabo una obra para el acondicionamiento del mismo, que permita el desarrollo de la actividad y el coste de este acondicionamiento sea asumido por el promotor del negocio. Debido a que Hidro-­‐Eolo SLNE, va a estar situado en un complejo de oficinas creado para tal efecto, no se contemplan obras inicialmente, aunque si pueden ser necesarias más adelante. v Maquinaria: Hace referencia a los equipos que son necesarios para el desarrollo de la actividad. Debido que los servicios que va a proveer nuestra empresa no requieren maquinaria especial, no se efectuará ningún cómputo en este apartado. v Herramientas y útiles: bienes similares a la maquinaria pero de inferior complejidad, que hacen que no tengan consideración de maquinaria. v Mobiliario: se recogen todos los bienes necesarios para el equipamiento de la oficina y los despachos, en el que se incluirá la decoración del mismo. El valor de estos conceptos queda recogido en la siguiente tabla: 155 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Tabla 11.MOBILIARIO Y EQUIPO SALA DE REUNIONES
MESA
12 SILLAS
PIZARRA
PROYECTOR
PAPELERA
DECORACION
Fuente: Elaboración Propia PRECIO
715 €
300 €
150 €
329 €
10 €
200 €
EQUIPO DE PLANTA
TELÉFONO
MESA
PAPELERA
PRECIO
60 €
210 €
30 €
Fuente: Elaboración Propia v EQUIPOS INFORMÁTICOS: Entre otros: ordenadores, impresoras, fax, equipos multifunción, periféricos etc. Se requerirá la compra de 4 ordenadores personales de sobremesa y de 3 portátiles, así como de una impresora laser y de un equipo multifunción que permitirá realizar fotocopias, enviar faxes y escanear documentos. El valor de todos estos conceptos queda recogido en la siguiente tabla: Tabla 12.EQUIPOS INFORMÁTICOS !"#!$%&"
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Fuente: Elaboración Propia v ELEMENTOS DE TRANSPORTE: Nuestra compañía requerirá de la compra de un Todo Terreno que permita el desplazamiento y acceso a zonas de difícil acceso donde se implantarán los parques eólicos. El modelo elegido es el TATA GRAND SAFARI 2.2 DICOR, con un precio de unos 12000 €. 156 %)$!."/&"&(+
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VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL v Otro inmovilizado Material: Quedará recogido en este apartado todas las inversiones a largo plazo que no pueden ser recogidas en ninguno de los apartados anteriores. 5.11.1.2. INMOVILIZADO FINANCIERO Todas las inversiones de tipo financiero a largo plazo, quedarán recogidas en este apartado. Debido al pequeño tamaño de nuestra empresa, no se prevé inversiones de este tipo, a excepción de la fianza necesaria en el alquiler de la oficina. Si la empresa comienza a dar resultados positivos, se prevé la entrada de la misma en el capital de otras empresas del sector dedicadas a la fabricación de aerogeneradores, de tal forma que permita alcanzar una cierta integración vertical en la cadena de valor. 5.11.1.3. ACTIVO CIRCULANTE Todos aquellos elementos de la empresa que van a encontrarse en la empresa por un periodo inferior a un año. Entre ellos se encuentran: v Existencias: Debido a que nuestra empresa, únicamente se dedicará a la prestación de servicios, la cuantía de este concepto será prácticamente nula, ya que solo se prevé la prestación de servicios cuando el cliente lo solicita. v Deudores: Todos los derechos que la empresa tiene sobre terceras personas. En este apartado se prevén los siguientes conceptos: El relacionado con la Hacienda Pública, deudora por IVA y las posibles deudas que los clientes contraigan con nuestra empresa al comenzar la actividad. Suelen estar relacionados con los cobros que se aplazan a su cliente. v Tesorería: Hace referencia a aquellas cuantías monetarias que la empresa dispone para hacer frente a las obligaciones de liquidez que se le van presentando. Las necesidades de liquidez vendrán determinadas por las obligaciones que la empresa contraiga con terceros (préstamos, acreedores) y del volumen de su negocio. 157 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL (relacionado con las necesidades de compras y aprovisionamientos con sus clientes). Generalmente el dinero disponible de la tesorería suele encontrarse en la cuenta de algún banco. En nuestro caso, se realizarán todas las operaciones con el banco IBERCAJA Por las ventajas que ofrecen. Se recogerá a continuación en un cuadro, el resumen de las obligaciones que tendrá que asumir la empresa en relación a la tesorería: Tabla 13.ACTIVO INCIAL INMOVILIZADO MATERIAL
MOBILIARIO
EQUIPOS INFORMÁTICOS
ELEMENTOS DE TRANSPORTE
INMOVILIZADO INMATERIAL
ARRENDAMIENTO
APLICACIONES INFORMÁTICAS
ACTIVO FIJO
TESORERÍA
ACTIVO TOTAL
€ 16.454,98
€ 2.004,00
€ 2.451
€ 12.000,00
€ 1.150,00
€ 750,00
€ 400,00
€ 17.604,98
€ 4.500,00
€ 22.100,00
Fuente: Elaboración Propia 5.12. FINANCIACIÓN DE LAS INVERSIONES Como ya se ha destacado anteriormente, una empresa antes de comenzar su actividad, debe determinar las necesidades monetarias que requiere para su puesta en marcha. Posteriormente una vez que ha sido determinado este concepto, se buscan las fuentes de financiación que servirán para la puesta en marcha. De forma general las fuentes de financiación habituales de cualquier pequeña empresa y por lo tanto, de nuestra empresa serán las siguientes. 5.12.1. RECURSOS PROPIOS Estará constituido por el capital social de la empresa, recogiendo en este concepto las aportaciones que las personas que van a participar en la constitución de la empresa) y en la puesta en marcha del proyecto. Estas aportaciones pueden ser dinerarias o en especie. En el caso de la forma jurídica que vamos a plantear, es obligatorio que el desembolso hasta cubrir los primeros 3006,52 con aportaciones dinerarias, pudiendo posteriormente 158 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL aportar cuantías en especie. En nuestra empresa sólo se prevé un socio único, que es la persona que constituirá la empresa y que dirigirá la misma. Se podrá abrir una nueva partida, la de reservas, que podrá recoger parte de los beneficios que la empresa genere y que se decida que se queden en la empresa, esto es conocido como autofinanciación. 5.12.2. FINANCIACIÓN AJENA A LARGO PLAZO (EXIGIBLE O DEUDAS A LARGO PLAZO) Las opciones para financiar las inversiones que realicemos a largo plazo, pueden ser las siguientes: v Préstamos a largo plazo: Es una de las opciones más utilizadas para alcanzar la financiación que la empresa necesita. Básicamente consiste en la solicitud de una cantidad monetaria determinada a un banco, que decide conceder o no el préstamo. En caso afirmativo se fijan las condiciones del préstamo, esto es el tiempo de devolución y el tipo de interés que podrá ser fijo o variable. Por otro lado podemos encontrarnos con otros gastos, que se materializan en forma de comisiones, de apertura, de gestión, de cancelación, de amortización etc. o Otra característica de un préstamo suele ser el periodo de carencia, que es aquel tiempo durante el cual únicamente se devuelven los intereses del crédito sin amortizar el préstamo. v Leasing: Es una fórmula utilizada, ya que puede conllevar ventajas fiscales para la empresa. Se trata de un alquiler con opción a compra. El cálculo de intereses y cuotas a pagar es similar a la de un préstamo, aunque difiere en que es necesario cuantificar el IVA. v Proveedores de inmovilizado a largo plazo: Son todas las compras que se realizan a plazo y que superan un año. Se encuentran relacionadas con algún bien del inmovilizado material. v Otros préstamos: Aquellos préstamos que se obtienen de forma extraordinaria. 159 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA Tabla 14.CRÉDITOS ICO UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Fuente: ICO De acuerdo a la tabla anterior, se elegirá un crédito de la línea sostenible ICO, sin periodo de carencia, para un importe de 17600 Euros y amortizable en tres años. 160 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL A continuación se detalla el cuadro de amortizaciones: Año
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
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3
3
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3
Mes
1
2
3
4
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6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
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7
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10
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12
1
2
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5
6
7
8
9
10
11
12
Cuota
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
537,21 €
Interés
91,29 €
88,97 €
86,65 €
84,31 €
81,96 €
79,60 €
77,23 €
74,84 €
72,44 €
70,03 €
67,61 €
65,17 €
62,73 €
60,26 €
57,79 €
55,30 €
52,80 €
50,29 €
47,77 €
45,23 €
42,68 €
40,11 €
37,53 €
34,94 €
32,34 €
29,72 €
27,09 €
24,44 €
21,78 €
19,11 €
16,42 €
13,72 €
11,00 €
8,27 €
5,53 €
2,77 €
Amortización
445,92 €
448,24 €
450,56 €
452,90 €
455,25 €
457,61 €
459,98 €
462,37 €
464,77 €
467,18 €
469,60 €
472,04 €
474,48 €
476,95 €
479,42 €
481,91 €
484,41 €
486,92 €
489,44 €
491,98 €
494,53 €
497,10 €
499,68 €
502,27 €
504,87 €
507,49 €
510,12 €
512,77 €
515,43 €
518,10 €
520,79 €
523,49 €
526,21 €
528,94 €
531,68 €
537,37 €
Fuente: Elaboración Propia Capital
17154.08
16705.84
16255.28
15802.38
15347.13
14889.52
14429.54
13967.17
13502.4
13035.22
12565.62
12093.58
11619.1
11142.15
10662.73
10180.82
9696.41
9209.49
8720.05
8228.07
7733.54
7236.44
6736.76
6234.49
5729.62
5222.13
4712.01
4199.24
3683.81
3165.71
2644.92
2121.43
1595.22
1066.28
534,60 €
0,00 €
161 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Por lo tanto, cada año, será necesario desembolsar 6446,52 €, devolviéndose un total de 19339,56 €. 5.12.3FINANCIACIÓN AJENA A CORTO PLAZO Entre las fuentes de financiación más habituales, se encuentran: v Proveedores: Todas las deudas que se contraen con las empresas que suministren productos o materias primas y cuyo pago no se realiza en el instante de la compra, sino que se ve aplazado. v Proveedores de inmovilizado a corto plazo: todas las deudas que se contraen debido a la financiación del activo y que tienen un vencimiento en un periodo de tiempo inferior a un año. v Póliza de crédito: Se caracteriza porque la empresa dispone de una cantidad de dinero, sólo cuando esta es necesaria y requerida. Es un instrumento interesante cuando sea necesario hacer frente a situaciones de ausencia de liquidez, aunque rechazable si se utiliza de una forma constante. Se establecen unas obligaciones entre la empresa y el banco, así como el tipo de interés al que se realizara la operación, existiendo normalmente penalización en aquellos casos en los que no se cumplan los acuerdos firmados. v Leasing: Todos los vencimientos a corto plazo que se encuentren relacionados con la partida del leasing. 162 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL v Préstamos a corto plazo: Todos los vencimientos de los préstamos a largo plazo que tengan lugar dentro del año corriente, o el vencimiento de los préstamos que son concedidos con un periodo inferior a un año. Otras fuentes de financiación pueden ser el factoring, el confirming, el forfaiting, que son herramientas costosas y de dudoso interés para la empresa. Tabla 15.PASIVO DE LA EMPRESA RECURSOS PROPIOS
CAPITAL SOCIAL
ACRREDORES A LARGO PLAZO
PRESTAMOS A LARGO PLAZO
TOTAL PASIVO
Fuente: Elaboración Propia € 4.500,00
€ 4.500,00
€ 17.600,00
€ 17.600,00
€ 22.100,00
La caracterización del activo y pasivo, constituye el balance inicial de la compañía en el momento de su fundación. 5.13. ANÁLISIS DE COSTES La determinación de la rentabilidad de una empresa, es clave en todo plan de negocio. Esta se conforma a partir de la diferencia que existe entre los gastos que son necesarios para el funcionamiento de la empresa y los ingresos que se obtienen. El flujo de caja debe ser positivo, aunque no desde el principio, sino que debe ser lo suficientemente positivo, como para asegurar la rentabilidad de la empresa. Los ingresos en el caso de Hidro-­‐Eolo, vendrán relacionados con los pagos por parte de los clientes, cuando sean realizados los proyectos, así como de los posibles ingresos extraordinarios, poco habituales en pequeñas empresas. 163 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Existen diferentes gastos a los que la empresa ha de hacer frente, estos van a ser recogidos a continuación: 5.13.1. COSTES VARIABLES v Consumo de materias primas o productos: Se recogen como coste los consumos, como en nuestro caso no existe stock, el consumo será igual a las compras que se realicen. v Mano de obra directa: Todos los costes que se generan debido a las necesidades de mano de obra que tiene la empresa y que están relacionados con la retribución de los sueldos y salarios y con las obligaciones que se contraen con la seguridad social. Este concepto ira relacionado con el grado de cumplimiento de los objetivos propuestos, ya que el coste de la mano de obra será por un lado fija y por otro lado variable. v Otros gastos :Son los relacionados con el marketing y las necesidades de reparación y mantenimiento, los consumos energéticos y la reparación de la maquinaria. 5.13.2. COSTES FIJOS v Arrendamientos: En nuestro caso concreto, el alquiler de la oficina donde se van a prestar nuestros servicios v Comunicación: En este capítulo quedarán recogidos todos los costes necesarios para llevar a cabo el plan de comunicación previsto en apartados anteriores. v Transportes: Se contemplan en este apartado, los gastos derivados del uso del todo terreno comprado para acceder a las zonas donde serán realizados los estudios. v Servicios de profesionales independientes: Quedarán recogidos en este capítulo los gastos prestados por gestorías o asesorías externas. Se recurrirá a un servicio de gestoría de forma puntual para elaborar las obligaciones de la empresa con la agencia tributaria, así como las disputas legales que puedan tener lugar. También nos encontramos 164 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL en este punto el mantenimiento del sistema informático efectuado por la empresa LTI sistemas. v Material de oficina: todos los consumibles dentro de la oficina, folios, bolígrafos, grapadoras etc. v Mantenimiento del local e instalaciones: Gastos como la contribución, la reparación de desperfectos, limpieza etc. v Mano de obra indirecta: Toda aquella mano de obra que no participa directamente en el proceso productivo de la empresa. En nuestro caso, todos los empleados participan del proceso productivo. v Suministros: Gastos de luz, agua, teléfono e internet. v Tributos: Recoge todos los tributos y tasas de actividad, tales como las licencias de apertura, tasas municipales, Impuesto de actividades económicas etc. v Amortizaciones: se trata de la pérdida de valor que sufren los elementos propios del inmovilizado, siempre que sean susceptibles de amortización, ya que hay elementos, tales como el suelo, que no es susceptible de amortizarse. Para poder establecer la cuantía de esta amortización, se dispone de una tabla, donde pueden ser consultadas. En el caso de las empresas de servicios, las amortizaciones de maquinaria, herramientas y útiles tienen la consideración de costes fijos. También deben ser amortizados los gastos de establecimiento. En los siguientes apartados se desarrollará la amortización prevista para la empresa, de acuerdo al Plan General Contable del año 2008. Se utilizará como método de amortización, el método lineal de cuotas de amortización constantes. Como rango general, para la mayor parte de los elementos, se entiende un periodo de amortización de 5 años. En el caso de los equipos informáticos el periodo de amortización que vamos a tomar será de 3 años, mientras que en el caso de los elementos de transporte (el todo terreno), el tiempo de amortización será de 10 años. Se calculará el periodo de amortización para los primeros 4 años, aunque se debe determinar que posteriormente a esta fecha, los elementos deben seguir siendo amortizados. 165 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Tabla 16.CUADRO DE AMORTIZACIONES CONCEPTO
INMOVILIZADO MATERIAL
Mobiliario
Equipos Informáticos
Elementos de transporte
INMOVILIZADO INMATERIAL
Arrendamiento financiero
Aplicaciones Informáticas
INMOVILIZADO FINANCIERO
Fianzas
TOTALES
AÑO 1
€ 2.417,79
€ 400,80
€ 816,99
€ 1.200,00
€ 230,00
€ 150,00
€ 80,00
€ 150,00
€ 150,00
€ 2.797,79
AÑO 2
€ 2.417,79
€ 400,80
€ 816,99
€ 1.200,00
€ 230,00
€ 150,00
€ 80,00
€ 150,00
€ 150,00
€ 2.797,79
AÑO 3
€ 2.417,79
€ 400,80
€ 816,99
€ 1.200,00
€ 230,00
€ 150,00
€ 80,00
€ 150,00
€ 150,00
€ 2.797,79
AÑO 4
€ 1.600,80
€ 400,80
€ 0,00
€ 1.200,00
€ 230,00
€ 150,00
€ 80,00
€ 150,00
€ 150,00
€ 1.980,80
Fuente: Elaboración Propia 5.13.3. OTROS GASTOS A continuación quedan descritos todos aquellos gastos que no han podido ser considerados en apartados anteriores: v Gastos financieros: Son todos los intereses relacionados con la financiación externa, los gastos de apertura y gestión que puedan darse. En el caso de nuestra empresa, se determina la cuota de intereses a devolver del crédito. v Impuesto que grave el beneficio obtenido por la empresa: La cuantía de este depende del tipo de fiscalidad que se haya escogido. Este impuesto es conocido como impuesto de sociedades. Al ser nuestra empresa desde el punto fiscal una pyme acogida a la fórmula jurídica de la Sociedad Limitada Nueva Empresa, el tipo porcentual al cual tributara será del 25%, hasta una base imponible de 300000 €, a partir de esa base, se tributará al 30%, de acuerdo a la ley vigente. Cabe establecer que aquellos años en los que la empresa compute resultados negativos, estarán exentos de tributación. En el momento en que la empresa comience a obtener resultados positivos, estos serán compensables con los resultados económicos adversos anteriores. Todo este cálculo se detallará en la cuenta de pérdidas y ganancias de la empresa, prevista para los 4 primeros años. 166 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5.14 CUENTA DE RESULTADOS Para facilitar la comprensión al lector del documento, se detallará a continuación el significado de los conceptos que se utilizarán en la elaboración de la cuenta de resultados. 5.14.1. MARGEN BRUTO Hace referencia a la rentabilidad de los productos/servicios de la empresa. Se obtiene de la diferencia entre los ingresos y la suma de los costes variables. El resultante es la cantidad de dinero de la que se dispone para hacer frente a los costes fijos. En relación a lo anterior, cabe la posibilidad de hacer 3 valoraciones. 1. EL margen bruto es menor que cero: esto indica la inviabilidad del proyecto, pues la empresa no es capaz de generar los beneficios necesarios, ni siquiera para cubrir con los costes variables. 2. El margen bruto es igual a cero: esto significaría que los costes variables están siendo cubiertos por la actividad de la empresa. Esta situación puede ser sostenible durante un corto periodo de tiempo, pero si se mantiene a la larga, también determinará el cierre de la empresa. 3. EL margen bruto es mayor que cero: esto significará que la empresa dispone de liquidez para hacer frente a los costes fijos. Esta liquidez puede ser superior a los costes fijos totales, en cuyo caso se obtienen beneficios, o inferior, en cuyo caso se obtendrán pérdidas. De forma general, se observa como la ligereza de una estructura empresarial es fundamental (se entiende por tal, ser capaz de obtener un funcionamiento adecuado de la empresa con unos costes fijos lo más reducidos posibles). Unos costes fijos reducidos permitirán a la empresa obtener mejores resultados, tener mayor capacidad de adaptación y obtener beneficios. 167 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5.14.2 BENEFICIO ANTES DE INTERESES E IMPUESTOS Se obtiene restando los gastos de la empresa, así como los gastos extraordinarios o sumando los ingresos extraordinarios al margen bruto. La generación de beneficios es un tema clave en toda empresa pero no definitivo, esto significa que al comenzar una actividad empresarial, esta es muy difícil que genere beneficios desde el primer año, por lo que es necesario evaluar la rentabilidad de la empresa en un periodo de tiempo superior al año. La clave para observar la rentabilidad de una empresa es establecer la proyección de obtención de beneficios en un futuro. El beneficio obtenido, no debe estudiarse únicamente en término absolutos, sino que debe ser referenciado a la cifra de actividad de la empresa, e incluso a los datos obtenidos por empresas similares del sector. De lo anterior se deduce que un resultado adverso durante el primer o los dos primeros años no es un motivo definitivo para decidir la no creación de la empresa, sino que ha de observarse las proyecciones y la capacidad de compensar los resultados adversos del inicio de la actividad. 5.14.3 BENEFICIO DESPUÉS DE IMPUESTOS (BDI) Es el resultado de restar los impuestos al beneficio de la empresa. Es la situación final de la empresa. Este beneficio puede ser repartido a los socios, ser utilizado para nuevas inversiones, o quedarse en la empresa para permitir la autofinanciación de la misma. 168 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Tabla 17.CUENTA DE RESULTADOS CONCEPTOS
Ingresos por ventas eólicas
consumos eólicos
ingresos por ventas hidráulicas
consumo por ventas hidráulicas
BALANCE
COSTES FIJOS
Arrendamientos
Comunicación
Transportes
Servicios de profesionales independientes
Material de oficina
Mantenimiento del local
Suministros
Mano de obra
Tributos
Intereses préstamo
Amortizaciones
BENEFICIO ANTES DE INTERES E IMPUESTOS
Gastos financieros
BENEFICIO ANTES DE IMPUESTOS
Impuesto de sociedades
BENFICIO NETO
AÑO 1
€ 600.000,00
€ 556.192,50
€ 350.000,00
€ 300.000,00
€ 93.807,50
€ 108.370,35
€ 9.000,00
€ 3.500,00
€ 1.200,00
€ 500,00
€ 300,00
€ 400,00
€ 1.800,00
€ 87.632,46
€ 300,00
€ 940,10
€ 2.797,79
-­‐€ 14.562,85
€ 670,00
-­‐€ 15.232,85
€ 0,00
-­‐€ 15.232,85
AÑO 2
€ 864.000,00
€ 800.917,20
€ 504.000,00
€ 432.000,00
€ 135.082,80
€ 115.354,15
€ 9.000,00
€ 3.200,00
€ 1.500,00
€ 500,00
€ 350,00
€ 430,00
€ 2.000,00
€ 93.907,39
€ 300,00
€ 1.368,97
€ 2.797,79
€ 19.728,65
€ 450,00
€ 19.278,65
€ 1.011,45
€ 18.267,20
AÑO 3
AÑO 4
€ 912.000,00 € 1.200.000,00
€ 845.412,60 € 1.112.385,00
€ 532.000,00 € 700.000,00
€ 456.000,00 € 600.000,00
€ 142.587,40 € 187.615,00
€ 116.048,17 € 118.789,37
€ 9.000,00
€ 9.000,00
€ 2.200,00
€ 4.000,00
€ 1.700,00
€ 2.000,00
€ 500,00
€ 500,00
€ 370,00
€ 390,00
€ 450,00
€ 570,00
€ 1.970,00
€ 2.100,00
€ 95.766,65
€ 97.663,09
€ 300,00
€ 300,00
€ 993,73
€ 285,48
€ 2.797,79
€ 1.980,80
€ 26.539,23
€ 68.825,63
€ 320,00
€ 220,00
€ 26.219,23
€ 68.605,63
€ 6.554,81
€ 17.151,41
€ 19.664,42
€ 51.454,22 Fuente: Elaboración Propia BENFICIO NETO
€ 60.000,00
€ 50.000,00
€ 40.000,00
€
€ 30.000,00
€ 20.000,00
€ 10.000,00
€ 0,00
-­‐€ 10.000,00
-­‐€ 20.000,00
BENFICIO NETO
1
-­‐€ 15.232,85
2
€ 18.267,20
3
€ 19.664,42
4
€ 51.454,22
Ilustración 61.BENEFICIO NETO. Fuente: Elaboración Propia De acuerdo a los resultados, se puede observar que aunque el primer año sea negativo para la empresa, los años posteriores reflejan una buena situación, que será capaz de compensar la situación de pérdidas iniciales. 169 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5.15.PRESUPUESTO DE TESORERÍA Se trata de un concepto fundamental pues debe estudiarse los pagos que ha de afrontar la empresa en su funcionamiento. Pues no disponer de liquidez en un momento puntual, puede hacer que una empresa que inicialmente es rentable, tenga que ser cerrada. Este análisis se realiza mediante el presupuesto de tesorería, en el que recogeremos los cobros y pagos. Mide el flujo de entradas y salidas de dinero en la empresa. Generalmente este flujo no suele coincidir con los ingresos y gastos. La liquidez de una empresa, se mide mediante la capacidad de esta a la hora de hacer frente a la diferencia entre cobros y pagos y que difiere de la resta entre ingresos y gastos. Las principales diferencias hacen referencia a los distintos momentos en los que se producen las ventas o cobros o los gastos e ingresos. También a pagos o cobros de préstamos que no generan gastos o ingresos. También existe diferencia en la cuantificación del IVA entre un caso y otro. Si cuando se realice este presupuesto se advierte una potencial falta de liquidez, esta deberá ser corregida, para ello, se pueden utilizar los siguientes aspectos: v Aumento de la financiación ajena, que provoca un incremento de gastos financieros o aumento de la financiación propia, incrementando el capital social. v Aplazamiento en el pago de las deudas a proveedores o de las de entidades financieras. v Reducción de gastos, tratando de mantener el mismo nivel de servicio. v Tratar de cobrar a un plazo inferior a los clientes, sin que la cifra de ventas se vea a afectada. 170 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Se debe por tanto evitar a toda costa que la suspensión de pagos se produzca en la empresa durante el primer año, debido a la falta de liquidez. Tabla 18.PRESUPUESTO DE VENTAS !"#!$%&"'
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1(2334333533
1(9364333533
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1(2I4333533
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1(6274333533
1(9DD4D:3533
1(D374333533
1(834J:3533
0*+14+.1,.2322
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1(9274923533
1(DI:4333533
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1(94:334333533
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1(9:24333533
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Fuente: Elaboración Propia #$%&'()("*)&"+'$,-(",),-.'("
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Ilustración 62.INGRESOS POR VENTAS TOTALES. Fuente: Elaboración Propia En la tabla anterior se recogen los ingresos como consecuencia de las ventas teóricas que la empresa obtendrá en cada uno de los años. Se ha previsto que durante los años 2 y 3 las ventas se vean en cierta forma estancadas, debido a la posible saturación del mercado, para remontar posteriormente. 171 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Tabla 19.PRESUPUESTO DE COMPRAS !"#!$%&"'
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,'544/106324
,'077/0.-304
,'782/444344
,'66/6.4344
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,'0-2/067326
,'7-./444344
,'52/454344
0*+15-51777463
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,'0/002/85-344
,'244/221384
,'.44/444344
,'045/444344
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Fuente: Elaboración Propia #$%&'%"(')"*'+()$%"&'&$,-%"
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Ilustración 63.GASTOS POR COMPRAS. Fuente: Elaboración Propia En función de las ventas, existirán unos gastos relacionados con el volumen de material necesario para llevar a cabo la actividad y que se ven reflejados en el cuadro anterior. Y que de forma lógica se encuentran relacionados con los ingresos por ventas detallados en el apartado anterior. 172 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA Tabla 20.OTROS GASTOS UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL CONCEPTOS
AÑO 1
AÑO 2
AÑO 3
AÑO 4
PAGOS GASTOS FIJOS
€ 117.552,77
€ 130.118,70
€ 130.915,76
€ 128.245,29
GASTOS FIJOS QUE SOPORTAN IVA
€ 19.706,00
€ 20.036,40
€ 19.104,20
€ 21.900,80
IVA SOPORTADO
Arrendamientos
Comunicación
Transportes
Servicios de profesionales independientes
Material de oficina
Mantenimiento del local
Suministros
GASTOS FIJOS QUE NO SOPORTAN IVA
Amortizaciones
Gastos financieros
Mano de obra
Tributos
CUOTAS PRÉSTAMOS
€ 3.006,00
€ 10.620,00
€ 4.130,00
€ 1.416,00
€ 590,00
€ 354,00
€ 472,00
€ 2.124,00
€ 97.846,77
€ 2.797,79
€ 670,00
€ 87.632,46
€ 300,00
€ 6.446,52
€ 3.056,40
€ 10.620,00
€ 3.776,00
€ 1.770,00
€ 590,00
€ 413,00
€ 507,40
€ 2.360,00
€ 110.082,30
€ 2.797,79
€ 450,00
€ 93.907,39
€ 300,00
€ 12.627,12
€ 2.914,20
€ 10.620,00
€ 2.596,00
€ 2.006,00
€ 590,00
€ 436,60
€ 531,00
€ 2.324,60
€ 111.811,56
€ 2.797,79
€ 320,00
€ 95.766,65
€ 300,00
€ 12.627,12
€ 3.340,80
€ 10.620,00
€ 4.720,00
€ 2.360,00
€ 590,00
€ 460,20
€ 672,60
€ 2.478,00
€ 106.344,49
€ 1.980,80
€ 220,00
€ 97.663,09
€ 300,00
€ 6.180,60
Fuente: Elaboración Propia Se recogen en el esta tabla los distintos pagos fijos que la empresa ha de afrontar en cada uno de los años y se distingue entre los que soportan IVA y los que no. Tabla 21.PRESUPUESTO DE IVA !"#!$%&"'
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/$0862006478
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/$5672563433
/$5502958403
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/$55629<0483
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/$5:62586451
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/$:652333433
/$:3<25594:3
/$:2:634<3
/$:002813403
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Fuente: Elaboración Propia !"#$"%&'"()*%+!*",&*
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Ilustración 64.LIQUIDACIÓN DE IVA. Fuente: Elaboración Propia 173 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL En función de las compras y ventas que se hagan, se tendrán unas obligaciones con la agencia tributaria. Como se puede observar, en la liquidación queda reflejadas las obligaciones que la empresa ha adquirido con la agencia tributaria, siendo esta acreedora de nuestra empresa por IVA. Resulta lógico que al aumentar el número de ventas, aumenten también las obligaciones con la Hacienda Pública. Tabla 22.PRESUPUESTO DE TESORERÍA CONCEPTOS
SALDO INCIAL
COBROS
PAGOS
Pagos por compras
Pagos por gastos fijos
Pago por iva
pago por impuesto
SALDO
Crédito Liquidez
SALDO FINAL
AÑO 1
€ 4.500,00
€ 1.121.000,00
€ 1.141.739,27
€ 1.010.307,15
€ 117.552,77
€ 13.879,35
€ 0,00
-­‐€ 16.239,27
16239,27
€ 0,00
AÑO 2
€ 4.500,00
€ 1.614.240,00
€ 1.607.230,95
€ 1.454.842,30
€ 130.118,70
€ 21.258,50
€ 1.011,45
€ 11.509,05
0
€ 11.509,05
AÑO 3
€ 4.500,00
€ 1.703.920,00
€ 1.695.888,97
€ 1.535.666,87
€ 130.915,76
€ 22.751,53
€ 6.554,81
€ 12.531,03
0
€ 12.531,03
AÑO 4
€ 4.500,00
€ 2.242.000,00
€ 2.196.440,90
€ 2.020.614,30
€ 128.245,29
€ 30.429,90
€ 17.151,41
€ 50.059,10
0
€ 50.059,10
Fuente: Elaboración Propia SALDO FINAL TESORERÍA
SALDO FINAL
€ 100.000,00
€ 50.000,00
€ 0,00
1
2
3
4
Ilustración 65.SALDO FINAL DE TESORERÍA. Fuente: Elaboración Propia De acuerdo a lo anterior, se puede observar como la empresa en el primer año, tiene un saldo final negativo en el presupuesto de tesorería, por ello es necesario hacer frente a esta situación mediante un préstamo. 174 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL EL préstamo elegido corresponde a las líneas ICO-­‐Liquidez, para las pymes, Se ha elegido un plazo de amortización del préstamo de 3 años, y sin carencia. Los detalles del mismo, se encuentran en la siguiente imagen: Ilustración 66.ICO LIQUIDEZ. Fuente: ICO 175 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL A continuación se detalla el cuadro amortizativo: Año
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Mes
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Cuota
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
515,05 €
Interés
119,38 €
116,47 €
113,54 €
110,59 €
107,62 €
104,62 €
101,61 €
98,57 €
95,51 €
92,42 €
89,31 €
86,18 €
83,03 €
79,86 €
76,66 €
73,43 €
70,19 €
66,92 €
63,62 €
60,30 €
56,96 €
53,59 €
50,20 €
46,78 €
43,34 €
39,87 €
36,38 €
32,86 €
29,31 €
25,74 €
22,15 €
18,52 €
14,87 €
11,19 €
7,49 €
3,76 €
Amortizacion
395,67 €
398,58 €
401,51 €
404,46 €
407,43 €
410,43 €
413,44 €
416,48 €
419,54 €
422,63 €
425,74 €
428,87 €
432,02 €
435,19 €
438,39 €
441,62 €
444,86 €
448,13 €
451,43 €
454,75 €
458,09 €
461,46 €
464,85 €
468,27 €
471,71 €
475,18 €
478,67 €
482,19 €
485,74 €
489,31 €
492,90 €
496,53 €
500,18 €
503,86 €
507,56 €
515,09 €
Capital
15.843,33 €
15.444,75 €
15.043,24 €
14.638,78 €
14.231,35 €
13.820,92 €
13.407,48 €
12.991,00 €
12.571,46 €
12.148,83 €
11.723,09 €
11.294,22 €
1.086,20 €
10.427,01 €
9.988,62 €
9.547,00 €
9.102,14 €
8.654,01 €
8.202,58 €
774,83 €
7.289,74 €
6.828,28 €
6.363,43 €
5.895,16 €
5.423,45 €
4.948,27 €
4.469,60 €
3.987,41 €
3.501,67 €
3.012,36 €
2.519,46 €
2.022,93 €
1.522,75 €
1.018,89 €
511,33 €
0,00 €
Fuente: Elaboración Propia El pago de este préstamo será realizado en los años 2, 3 y 4 de funcionamiento de la empresa, momento en el cual esta comienza a otorgar unos buenos resultados que son lo suficientemente importantes como para hacer frente al mismo. En los siguientes años, no será necesario ningún préstamo de este tipo, pues la empresa, es capaz de generar por si sola los ingresos necesarios para hacer frente a los pagos. 176 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5.16 BALANCES DE SITUACIÓN FINAL DE CADA AÑO Se recoge la situación patrimonial que tendrá la empresa al final de cada uno de los años del plan de negocio. Estos recogen las variaciones que se producirán en el patrimonio de la empresa y que indican la acometida de nuevas inversiones, compras, ampliaciones, etc. Tabla 23.BALANCE DE SITUACIÓN CONCEPTOS
INICIAL
INMOVILIZADO MATERIAL
Mobiliario
Equipos informáticos
Elementos de transporte
INMOVILIZADO INMATERIAL
Arrendamiento financiero
Aplicaciones Informáticas
INMOVILIZADO FINANICIERO
Fianzas
AMORTIZACION ACUMULADA
ACTIVO FIJO
Existencias
Deudores
BANCOS
CAJA
ACTIVO CIRCULANTE
ACTIVO TOTAL
RECURSOS PROPIOS
Capital Social
resultado
Reservas
ACREEDORES A LARGO PLAZO
Préstamos a Largo Plazo-­‐Iniciación
Préstamos a Largo Plazo-­‐Liquidez
RECURSOS PERMANENTES
ACREEDORES A CORTO PLAZO
Provedores
Administraciones Públicas
PASIVO CIRCULANTE
PASIVO TOTAL
AÑO 1
AÑO 2
ACTIVO
€ 16.454,98 € 16.454,98 € 16.454,98
€ 2.004,00
€ 2.004,00
€ 2.004,00
€ 2.450,98
€ 2.450,98
€ 2.450,98
€ 12.000,00 € 12.000,00 € 12.000,00
€ 1.150,00
€ 1.150,00
€ 1.150,00
€ 750,00
€ 750,00
€ 750,00
€ 400,00
€ 400,00
€ 400,00
€ 0,00
€ 0,00
€ 0,00
€ 0,00
€ 0,00
€ 0,00
€ 0,00
€ 2.797,79
€ 5.595,58
€ 17.604,98 € 14.807,19 € 12.009,40
€ 0,00
€ 0,00
€ 0,00
€ 0,00
€ 0,00
€ 0,00
€ 0,00
€ 11.811,91 € 45.087,95
€ 4.500,00
€ 4.500,00
€ 4.500,00
€ 4.500,00
€ 16.311,91 € 49.587,95
€ 22.100,00 € 31.119,10 € 61.597,35
PATRIMONIO NETO Y PASIVO
€ 4.500,00 -­‐€ 10.732,85 € 23.646,00
€ 4.500,00
€ 4.500,00
€ 4.500,00
€ 0,00
-­‐€ 15.232,85 € 18.267,20
€ 0,00
€ 0,00
€ 878,80
€ 17.600,00 € 27.972,60 € 16.692,85
€ 17.600,00 € 11.733,33
€ 5.866,67
€ 0,00
€ 16.239,27 € 10.826,18
€ 22.100,00 € 17.239,75 € 40.338,85
€ 0,00
€ 13.879,35 € 21.258,50
€ 0,00
€ 0,00
€ 0,00
€ 0,00
€ 13.879,35 € 21.258,50
€ 0,00
€ 13.879,35 € 21.258,50
€ 22.100,00 € 31.119,10 € 61.597,35
AÑO 3
AÑO 4
€ 16.454,98
€ 2.004,00
€ 2.450,98
€ 12.000,00
€ 1.150,00
€ 750,00
€ 400,00
€ 0,00
€ 0,00
€ 8.393,37
€ 9.211,61
€ 0,00
€ 0,00
€ 39.853,99
€ 4.500,00
€ 44.353,99
€ 53.565,60
€ 16.454,98
€ 2.004,00
€ 2.450,98
€ 12.000,00
€ 1.150,00
€ 750,00
€ 400,00
€ 0,00
€ 0,00
€ 10.374,17
€ 7.230,81
€ 0,00
€ 0,00
€ 79.352,89
€ 4.500,00
€ 83.852,89
€ 91.083,70
€ 25.400,98
€ 4.500,00
€ 19.664,42
€ 1.236,55
€ 5.413,09
€ 0,00
€ 5.413,09
€ 30.814,07
€ 22.751,53
€ 0,00
€ 22.751,53
€ 22.751,53
€ 53.565,60
€ 60.653,80
€ 4.500,00
€ 51.454,22
€ 4.699,58
€ 0,00
€ 0,00
€ 0,00
€ 60.653,80
€ 30.429,90
€ 0,00
€ 30.429,90
€ 30.429,90
€ 91.083,70
Fuente: Elaboración Propia Se debe destacar que los cobros realizados a los clientes y los pagos que la empresa realiza a sus proveedores, tienen lugar dentro del mismo 177 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL año en el que se efectúan, permitiendo así obtener el balance anterior, ya que estas cuentas a final de año se encuentran a cero. Al ser una empresa de servicios, no existe almacenamiento de existencias, por lo que esta cuantía también tiene un valor de cero. Como se destacó anteriormente en la liquidación del IVA, la hacienda pública se convierte en acreedora, quedando este hecho reflejado en el balance. Dentro del apartado de los préstamos a largo plazo se distingue entre el préstamo solicitado para hacer frente a la constitución de la empresa y el préstamo solicitado para hacer frente a los problemas de liquidez de la empresa. La similitud entre los dos, se da en el procedimiento de devolución que se ha escogido, siendo este de 3 años en ambos casos y sin carencia. La diferencia fundamental es el tipo de interés más elevado en el préstamo solicitado para hacer frente a problemas de liquidez, frente al préstamo solicitado para poder llevar a cabo la constitución de la empresa. Se destaca por ultimo que no se prevé realizar ningún cambio en el activo fijo, quedando esto reflejado en el balance. 5.17. ANÁLISIS A TRAVÉS DE RATIOS. Se utilizará este análisis para observar cual es la estructura financiera de la empresa y poder establecer la viabilidad de la misma, a través de los ratios. Estos no son más que cocientes entre conceptos que forman parte del balance de la empresa y que ayudan a comprender mejor la estructura financiera de la empresa. Suelen agruparse en función de cuatro áreas de importancia en una empresa: Los ratios de solvencia o endeudamiento a largo plazo: con estos se indican los fondos propios y ajenos que financian la actividad empresarial. Los ratos de liquidez, que se utilizan para medir la capacidad que tiene la empresa de atender a las obligaciones a corto plazo. 178 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Los ratios de eficiencia o actividad: tratan de ver el rendimiento que extrae la empresa debido a la utilización de sus activos. Los ratios de rentabilidad: miden el rendimiento del capital invertido y el beneficio que se ha conseguido a través de las ventas. Se desgranarán a partir de este momento los distintos ratios que se utilizarán a lo largo de este plan de negocio. 5.17.1. RATIOS DE ENDEUDAMIENTO Su objetivo es analizar la estructura financiera de una empresa. Para ello estudian el pasivo del balance de situación de una empresa. Trata de medir la cantidad de préstamos que la empresa ha suscrito y los distintos compromisos financieros a los que tiene que hacer frente, midiendo por tanto la exigibilidad de su financiación. 5.17.1.1. RATIO DE ENDEUDAMIENTO TOTAL Es el cociente entre los recursos ajenos y el pasivo total y representa la cantidad de recursos ajenos que una empresa utiliza para financiar su actividad e inversiones. La finalidad es conocer el porcentaje que representan las deudas respecto al total de los recursos. 5.17.1.2. RATIO DE APALANCAMIENTO FINANCIERO Es el cociente entre los recursos ajenos y los recursos propios y determina el peso que tiene en una empresa los recursos ajenos a la hora de su financiación. Informa sobre la cantidad de deuda por cada unidad monetaria de fondos propios. 179 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5.17.1.3. RATIO DE GARANTÍA Se obtiene a través del cociente del activo total entre los recursos ajenos. Representa la relación entre los derechos que tiene la empresa y las obligaciones de la misma. 5.17.1.4 .RATIO DE AUTONOMÍA FINANCIERA Trata de relacionar los recursos propios con los recursos ajenos, realizando un cociente entre los mismos, desde un punto de vista teórico es mejor cuanto mayor valor tome, esto es, cuando los recursos propios sean mayores con respecto a los recursos ajenos. 5.17.1.5. COBERTURA DE GASTOS FINANCIEROS Hace referencia a la capacidad que tienen una determinada empresa para generar beneficios y de esta forma poder hacer frente a las obligaciones contraídas. Se calcula con la división del beneficio antes de intereses, impuestos, amortizaciones y depreciaciones, entre los gastos financieros. Tabla 24.RATIO DE ENDEUDAMIENTO RATIOS DE ENDEUDAMIENTO
ENDEUDAMIENTO TOTAL
APALANCAMIENTO FINANCIERO
RATIO DE GARANTÍA
RATIO DE AUTONOMÍA FINANCIERA
COBERTURA DE GASTOS FINANCIEROS
180 AÑO 1
0,90
-­‐2,61
1,11
-­‐0,38
-­‐21,74
AÑO 2
0,27
0,71
3,69
1,42
43,84
Fuente: Elaboración Propia AÑO 3
0,10
0,21
9,90
4,69
82,94
AÑO 4
0
0
∞
∞
312,84
VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL RATIOS DE ENDEUDAMIENTO
12,00
10,00
8,00
6,00
ENDEUDAMIENTO TOTAL
4,00
APALANCAMIENTO FINANCIERO
RATIO DE GARANTÍA
2,00
RATIO DE A UTONOMÍA FINANCIERA
0,00
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
-­‐2,00
-­‐4,00
TIEMPO (AÑOS)
Ilustración 67.RATIO DE ENDEUDAMIENTO 1. Fuente: Elaboración Propia COBERTURA DE GASTOS FINANCIEROS
350,00
300,00
250,00
200,00
150,00
COBERTURA DE GASTOS FINANCIEROS
100,00
50,00
0,00
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
-­‐50,00
AÑOS
Ilustración 68.RATIO DE ENDEUDAMIENTO 2. Fuente: Elaboración Propia v Ratio de Endeudamiento total: Se puede observar como con el paso del tiempo, este ratio va claramente disminuyendo, hasta llegar al valor cero, lo cual significa que a partir del cuarto año, la empresa ya no utiliza recursos ajenos en su financiación, representando por tanto una tendencia muy positiva para la empresa. 181 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL v
v
v
v
Ratio de Apalancamiento Financiero: Se observa como el peso de los recursos ajenos sobre los propios va disminuyendo a lo largo del tiempo, hasta convertirse en un valor 0, esto es, la empresa no necesita recursos ajenos para su actividad. Ratio de Garantía: La capacidad que tiene la empresa para hacer frente con sus derechos a las obligaciones contraídas, se ve aumentada claramente a lo largo del periodo, ya que se produce un aumento en el activo de la misma y los recursos ajenos disminuyen, hasta llegar a cero. Ratio de Autonomía financiera: EL aumento del valor de este ratio, significa que la empresa posee cada vez más recursos propios sobre los ajenos, indicando un correcto crecimiento de la misma y una mejora en la estructura de la empresa. Cobertura de Gastos Financieros: Se observa a partir del gráfico anterior, que la cobertura de los gastos financieros obtiene con el transcurso del tiempo, mejores registros. El análisis conjunto de estos ratios, indica que la empresa mejora su estructura con relación al endeudamiento, siendo cada vez este menor y disminuyendo también el peso de los recursos ajenos en la financiación de la empresa. 5.17.2. RATIOS DE LIQUIDEZ Tratan de determinar la capacidad que tiene una empresa para hacer frente a las obligaciones a corto plazo que se le presenten. Se trata de un concepto fundamental, porque como ya se ha dicho en apartados anteriores, una liquidez insuficiente, puede hacer que una empresa solvente, tenga problemas e incluso provoque su desaparición. Una situación continuada de falta de liquidez, terminará con las posibilidades de supervivencia de la empresa. Por otro lado, la liquidez no debe ser extrema, ya que si esta es elevada, indica que existen unos recursos financieros que no se están utilizando y que en cierta forma se encuentran desaprovechados. 182 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5.17.2.1. RATIO DE CIRCULANTE Es el cociente entre el activo circulante y el pasivo circulante, expresando una relación entre ellos. Es una medida de la relación existente entre ambos. Si es mayor que 1, significa que el activo circulante es capaz de cubrir al pasivo circulante, si es inferior a 1, se da la situación contraria. 5.17.2.2. PRUEBA DEL ÁCIDO Trata de determinar la solvencia de una empresa para hacer frente a las deudas a corto plazo. Para ello se resta del activo circulante las existencias y los gastos anticipados (de tal forma que se obtiene un valor de mayor liquidez que en el caso anterior) y se divide por el pasivo circulante. 5.17.2.3. RATIO DE TESORERÍA En este ratio se incluyen únicamente la suma de las partidas de mayor liquidez del balance, siendo estas la de tesorería y la de inversiones financieras. Este ratio se obtiene al realizar el cociente entre la suma de la tesorería y de las inversiones financieras y el pasivo circulante. Tabla 25.RATIOS DE LIQUIDEZ RATIOS DE LIQUIDEZ
RATIO DE CIRCULANTE
PRUEBA DEL ÁCIDO
RATIO DE TESORERIA
AÑO 1
1,18
1,18
0,85
AÑO 2
2,33
2,33
2,12
AÑO 3
1,95
1,95
1,75
AÑO 4
2,76
2,76
2,61
Fuente: Elaboración Propia 183 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL &!'(#$%)*%+(,-()*.%
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Ilustración 69.RATIOS DE LIQUIDEZ. Fuente: Elaboración Propia El análisis de los tres ratios anteriores, será abordado conjuntamente, pues los resultados alcanzados tienen un comentario similar. Si se evalúa la liquidez de la empresa desde el año 0 hasta el año 4, se puede concluir claramente que esta se ve mejorada. Sin embargo en el año 3 de este mismo plan de negocio se ve como el valor de esta decae, debido en gran parte, a que en ese año se elimina el efecto compensatorio de impuestos que se produce como consecuencia de las pérdidas que tiene lugar durante el primer año. Se puede observar de esta forma que el activo corriente va aumentando su peso en relación al pasivo corriente. Se ve como en el último año el activo corriente es 2,48 veces mayor al pasivo corriente. La relación tan estrecha entre el ratio de circulante y el ratio de tesorería indica la elevada liquidez que la empresa posee. 184 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5.17.3 RATIOS DE RENTABILIDAD La rentabilidad es el concepto fundamental en toda inversión, de ahí que su cálculo y su obtención sea clave en todo plan de negocio. De forma general puede expresarse como el cociente entre el resultado que se obtiene y la inversión que se realiza. Una rentabilidad negativa desaconsejará efectuar cualquier tipo de proyecto, ya que el resultado que se espera obtener es inferior a la inversión que se ha realizado. 5.17.3.1. RENTABILIDAD DE LA ACTIVIDAD EMPRESARIAL La tarea básica de estos ratios es comprobar si los ingresos que una empresa genera son suficientes para hacer frente a los costes en los que se incurre. Además de ello se ha de obtener un beneficio. 5.17.3.1.1. RATIO DE MARGEN OPERATIVO Es el cociente entre el beneficio antes de intereses e impuestos y las ventas. De tal forma que indica el resultado que se obtiene por cada unidad vendida, sin incluir los impuestos ni los intereses. 5.17.3.1.2 .RATIO DE MARGEN NETO DE VENTAS Análogo al anterior, pero teniendo en cuenta el beneficio neto, por lo que se descuentan todos los costes de la actividad empresarial. 5.17.3.2. RENTABILIDAD DEL CAPITAL INVERTIDO Antes de poner en marcha una empresa, es necesario llevar a cabo una inversión. La rentabilidad es el resultado que produce la empresa como consecuencia de esa inversión. En este punto se debe hacer referencia a: v Rentabilidad Económica: mide el rendimiento que se extrae a toda la inversión. 185 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL v Rentabilidad financiera: mide el rendimiento de los fondos propios. 5.17.3.2.1. RATIO DE RENTABILIDAD ECONÓMICA Muestra la capacidad de una empresa para devolver la aportación económica de los proveedores de fondos ajenos o propios, refleja por tanto el rendimiento que se obtiene en la gestión de los activos de la empresa. Se obtiene dividiendo el beneficio antes de intereses e impuestos entre el activo total medio. 5.17.3.2.2. RATIO DE RENTABILIDAD FINANCIERA Es el cociente entre el beneficio neto y los recursos propios medios. De tal forma que se obtiene un resultado que mide la rentabilidad que han aportado los accionistas de la empresa. 5.17.3.2.3 RENTABILIDAD DEL CAPITAL EMPLEADO Es el cociente entre el beneficio antes de intereses e impuestos y el capital empleado, siendo este la suma de los capitales invertidos más las deudas a corto y a largo plazo. Tabla 26. RATIOS DE RENTABILIDAD RATIOS DE RENTABILIDAD
MARGEN OPERATIVO
MARGEN NETO DE VENTAS
RENTABILIDAD ECONÓMICA
RENTABILIDAD FINANCIERA
RENTABILIDAD DEL CAPITAL
186 AÑO 1
-­‐0,02
-­‐0,02
-­‐0,66
-­‐1,42
-­‐0,84
AÑO 2
0,01
0,01
0,63
0,77
0,49
Fuente: Elaboración Propia AÑO 3
0,02
0,01
0,43
0,77
0,86
AÑO 4
0,04
0,03
1,27
0,85
1,13
VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL RATIOS DE RENTABILIDAD
0,04
0,03
0,02
0,01
MARGEN OPERATIVO
MARGEN NETO DE VENTAS
0,00
0
1
2
3
4
5
-­‐0,01
-­‐0,02
Título del e je
Ilustración 70.RATIOS DE RENTABILIDAD 1. Fuente: Elaboración Propia EL ratio de margen operativo y el de margen neto de ventas, tienen un cálculo similar, diferenciándose en la contabilidad de los impuestos. Como se puede ver, en los 2 primeros años, el valor es el mismo, ya que la empresa no efectúa pago de impuestos, debido al resultado negativo del año 1 y al efecto compensatorio durante el año 2. La tendencia de este indicador, explica que el margen que se obtiene por las ventas de la empresa se ve incrementado a lo largo del periodo planteado durante este plan de negocio. RATIOS DE RENTABILIDAD
1,50
1,00
0,50
0,00
-­‐0,50
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
RENTABILIDAD ECONÓMICA
RENTABILIDAD FINANCIERA
-­‐1,00
RENTABILIDAD DEL CAPITAL
-­‐1,50
-­‐2,00
AÑOS
Ilustración 71.RATIOS DE RENTABILIDAD 2. Fuente: Elaboración Propia 187 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Se observa como la rentabilidad durante el primer año es negativa, ya que se obtienen más pérdidas que beneficios. Sin embargo en el resto de los años, esta tendencia se ve corregida, dando lugar a valores positivos. Esto significa que el valor generado por la actividad de la empresa, aumenta año tras año. 5.17.4. RATIOS DE EFICIENCIA Tratan de evaluar el rendimiento que se obtiene en el empleo de los recursos disponibles, pudiendo de esta forma evaluar la eficiencia de los mismos. 5.17.4.1. ROTACIÓN DEL ACTIVO TOTAL Se obtiene dividiendo la cifra de negocios del periodo considerado por el valor del activo total, esto es, el cociente entre las ventas y el activo total. Indica el número de unidades monetarias vendidas respecto a cada una de las unidades monetarias del activo de la empresa. 5.17.4.2. ROTACIÓN DEL ACTIVO FIJO Es el cociente entre las ventas y el activo fijo e indica la eficiencia en la utilización del activo fijo. Tabla 27.RATIOS DE EFICIENCIA RATIOS DE EFICIENCIA
ROTACIÓN DEL ACTIVO TOTAL
ROTACIÓN DEL ACTIVO FIJO
188 AÑO 1
27,15
34,08
AÑO 2
27,76
58,35
Fuente: Elaboración Propia AÑO 3
14,81
75,94
AÑO 4
22,40
130,27
VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL RATIOS DE EFICIENCIA
140,00
120,00
100,00
80,00
60,00
ROTACIÓN DEL ACTIVO TOTAL
ROTACIÓN DEL ACTIVO FIJO
40,00
20,00
0,00
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
AÑOS
Ilustración 72.RATIOS DE EFICIENCIA. Fuente: Elaboración Propia El análisis de los datos obtenidos otorga dos claras conclusiones: 1º El peso del activo fijo de la empresa, va disminuyendo año tras año. 2º El valor de la rotación del activo total es superior durante el primer año, viéndose claramente decrementada durante el tercer año, aunque esta tendencia es corregida durante el último año de vida de la empresa. En cualquier caso un valor claramente superior a 1 indica que la estructura de la empresa es claramente positiva. 5.17.5 ANÁLISIS FINAL DE LOS RATIOS El análisis conjunto de todos ellos, permite afirmar que la empresa goza de una buena salud económica, mejorando su estructura durante el transcurso de este plan de negocio. 189 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 5.18. VAN, TIR Y PERIODO DE RECUPERACIÓN El cálculo del VAN será realizado a partir de los datos del beneficio después de intereses e impuestos reflejado en la cuenta de pérdidas y ganancias más la suma de la devolución del principal. !"#$%&'()*("#+$,#*("*-.&"!"#"#*"*-/+$"#&)# 0123454672*8 17349:64;*8 1<399=6=4*8 2;37=16=7*8
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Fuente: Elaboración Propia Para el cálculo del VAN, se ha tomado una tasa de descuento del 2%. Su Valor indica que para ese coste de oportunidad, la creación de la empresa, otorgarían más de 20000 € de beneficio sobre la inversión realizada. Por otro lado, el valor del coste de oportunidad que haría que la inversión no reportara ni beneficios ni pérdidas es superior al 18 % lo que indica que la realización de la inversión es totalmente recomendable, ya que este valor es alto y claramente superior al interés ofrecido por las posibilidades de inversión de la banca o la deuda pública. La inversión realizada, se recuperaría durante el tercer año de vida de la empresa. 190 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 6 .APARTADO LEGAL 191 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 6.1. GENERALIDADES Tanto las instalaciones de producción de energía eólica, como las de energía hidráulica incluidas en este proyecto se encuentran reguladas en el Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo, ``por el que se regula la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial´´. Así, en su artículo 2, Ámbito de aplicación se recogen en su punto 1, categoría b):`` Instalaciones que utilizan como energía primaria alguna de las energías renovables no consumibles, Biomasa, o cualquier tipo de biocarburante, siempre y cuando su titular no realice actividades de producción en el régimen ordinario´´. Grupo b2: Instalaciones que únicamente utilizan como energía primaria la energía eólica, subgrupo b2.1 Instalaciones eólicas ubicadas en tierra. Grupo b4: Centrales hidroeléctricas cuya potencia instalada no sea superior a 10 MW. 6.2. REQUISITOS Y AUTORIZACIONES ADMINISTRATIVAS Se recogen en el Capítulo II `` procedimientos administrativos para la inclusión de una instalación de producción de energía eléctrica en el régimen especial, en los artículos del 4 al 15 del citado Real Decreto 661/2007. Así tenemos: SECCIÓN 1º: DISPOSICIONES GENERALES Art.4.-­‐ Competencias administrativas. Art.5.-­‐ Autorización de Instalaciones. Art.6.-­‐ Requisitos para la inclusión de una instalación en el régimen especial. SECCIÓN 2º: PROCEDIMIENTO Art.7.-­‐ Presentación de la solicitud. Art.8.-­‐ Tramitación y resolución. 192 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL SECCIÓN 3º: REGISTRO DE INSTALACIONES DE PRODUCCIÓN EN RÉGIMEN ESPECIAL. Art.9.-­‐ Registro administrativo de Instalaciones de producción en régimen especial. Art.10.-­‐ Coordinación con las Comunidades Autónomas y con otros Organismos. Art.11.-­‐Inscripción previa. Art.12.-­‐Inscripción definitiva. Art.13.-­‐ Caducidad y cancelación de la inscripción previa. Art.14.-­‐ Efectos de la inscripción. Art.15.-­‐ Cancelación y revocación de la inscripción definitiva. 6.3. DERECHOS Y OBLIGACIONES Se recogen en el Capítulo III `` Derechos y obligaciones de las instalaciones del régimen especial´´, que comprende los artículos del 16-­‐23 del citado Real Decreto 661/2007. Así tenemos: Art.16.-­‐ Contacto con las empresas de red. Art.17.-­‐ Derechos de los productores en régimen especial. Art.18.-­‐ Obligaciones de los productores en régimen especial. Art.19.-­‐ Remisión de documentación. Art.20.-­‐ Cesión de la energía eléctrica generada en régimen especial. Art.21.-­‐ Sistema de información del cumplimiento del objetivo de potencia para cada tecnología. Art.22.-­‐ Plazo de mantenimiento de las tarifas y primas reguladas. Art.23.-­‐ Instalaciones híbrida. 193 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 6.4. CONCESIONES DE CAUDALES HIDRÁULICOS PARA USO NO CONSUNTIVO Este proyecto, para llevarse a cabo, necesita obtener la concesión de un caudal de agua suficiente para que funcione la central minihidráulica correspondiente. Del análisis de la legislación vigente al respecto, se estima que se necesita una concesión de aguas para aprovechamiento hidroeléctrico de potencia inferior a 5000 kVA. La solicitud la puede realizar cualquier persona física o jurídica a la Administración hidráulica. La solicitud debe ser elevada a la confederación hidrográfica correspondiente, siendo la Comisaría de aguas la encargada de su tramitación. Únicamente compete al Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino, el otorgamiento de las concesiones relativas a obras y actuaciones de interés general del Estado. El procedimiento de actuación es el siguiente: a) Se cumplimente la solicitud que se adjunta y una vez cumplimentada la misma se podrá presentar en: • Los registros de entrada de la Confederación Hidrográfica correspondiente. • Los registros de cualquier Órgano Administrativo, que pertenezca a la Administración General del Estado o a la Administración de las Comunidades Autónomas. • A través del Servicio de Correos mediante correo certificado. • Demás registros a que hace referencia el art. 38 de la Ley 30/1992, de Régimen Jurídico de las Administraciones Públicas y del Procedimiento Administrativo Común. 194 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL b) Se debe aportar la documentación siguiente: • Modelo de solicitud, debidamente cumplimentado. •
•
•
•
•
•
•
Fotocopia del DNI del solicitante o del firmante si actúa en representación de una persona jurídica (Salvo que se quiera hacer uso del derecho a no presentarlo y autorizar a la Confederación Hidrográfica Correspondiente a verificar sus datos de identificación mediante el acceso al Sistema de verificación de sus datos de identidad en los términos del apartado 3 del artículo 1 del Real Decreto 522/2006, de 28 de abril (BOE de 9 de mayo), circunstancia que deberá hacer constar aportando la correspondiente autorización expresa a tal fin. Si aporta fotocopia del DNI en vigor, no precisa ningún otro trámite de identificación). Documento que acredite la representación, si el firmante de la solicitud no es el interesado: Si el interesado es una persona jurídica: Escritura de Constitución de la entidad y Poder del firmante de la solicitud, que acredite su condición de representante de la entidad. Si el interesado es una persona física: Basta el poder del firmante. Durante el plazo fijado en el Boletín Oficial de la Provincia o Provincias donde radiquen las obras para la presentación de proyectasen competencia, tendrá que aportarse la siguiente documentación: Escrito donde se concrete la petición. Proyecto donde se definan todas las obras a ejecutar por cuadruplicado ejemplar suscrito por técnico competente y visado por su Colegio profesional, en los términos previstos en los apartados del artículo 106 del Reglamento del Dominio Público Hidráulico de 11 de abril de 1986, que sean de aplicación. Deberá incluir los sistemas previstos de control del caudal solicitado. Se incluirá un Anejo con el presupuesto (incluyendo mediciones) de las obras que afecten al dominio público hidráulico. 195 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Documentación Gráfica Oficial (planos catastrales, etc.) donde se indique el/los punto/s de toma/s y retorno. • Cualquier otro documento justificativo de las necesidades del agua. • En caso de que se solicite la declaración de utilidad pública a efectos de expropiación y/o la constitución de servidumbres: § Relación completa e individualizada de los bienes o derechos afectados por la expropiación y/o documentación exigida en el art. 36 del Reglamento del Dominio Público Hidráulico (RDPH), aprobado por el Real Decreto 849/1986, de 11 de abril. •
c) La tramitación (Dependiendo de su ubicación geográfica podría ser necesaria la tramitación reglada de Declaración de Impacto Ambiental) que sigue la solicitud presentada se detalla a continuación: En líneas generales, recibidas la solicitud y documentación requeridas, se realizan los siguientes trámites: • Comprobación de los datos y examen de la documentación, (se pedirá que se complete si procede). • Publicación del anuncio en competencia de proyectos en el/los Boletín/es de la/s Provincia/s donde radica/n la/s obra/s, por un plazo de uno a tres meses (según las características), durante el cual el solicitante iniciador del expediente deberá presentar su petición concreta y documentación técnica correspondiente (esta última debidamente precintada). El abono de la tasa de publicación será por cuenta del peticionario. Durante el mismo plazo se admitirán otras peticiones que tengan el mismo objeto que la inicial o sean incompatibles con ella. Las limitaciones de las peticiones son las que figuran en el apartado 2 del art. 105 del Reglamento del Dominio Público Hidráulico, aprobado por Real Decreto 849/1986, de 11 de abril. • Desprecintado de la documentación presentada, apertura y levantamiento del Acta correspondiente. 196 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL •
Otorgamiento de plazo para completar la documentación aportada, si procede y en caso de incumplimiento resolución desestimatoria de la petición correspondiente. •
Petición de informes: •
Se solicita informe de los proyectos presentados a la oficina de Planificación Hidrológica del Organismo. Si la solicitud es compatible con el Plan Hidrológico de cuenca se prosigue con la tramitación y en caso contrario o si fuera preciso establecer condiciones que limiten de alguna forma la petición se comunicará al interesado. Si se continúa con la tramitación del expediente: • Petición de informe a la Comunidad Autónoma (Consejerías con competencia en medio ambiente, industria y energía, y, si procede, en patrimonio histórico-­‐artístico) y, si incluyera la ejecución de una presa de características especiales, al Área de Inspección de Presas del Ministerio de Medio Ambiente. • Información pública en el/los B.O.P. y en el/los Ayuntamiento/s donde radican las obras del proyecto del peticionario y competidores (si los hay). El abono de la tasa de publicación corre de cuenta del solicitante. • Si es necesario, confrontación sobre el terreno del proyecto o de las documentaciones presentadas, previa emisión de la oportuna tasa, con citación del peticionario y de los reclamantes, si los hubiera, y levantamiento de la correspondiente acta. • Informe del Servicio sobre los proyectos presentados en competencia, según se establece en el art. 112 del RDPH. • Trámite de audiencia a todos los interesados, si procede. • Solicitud de informe a los Servicios Jurídicos del Estado, si procede. 197 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL •
Comunicación de las condiciones en que podría otorgarse la concesión (al peticionario único o al designado entre los presentados al trámite de competencia), en base al informe del Servicio, fijando entre otras el plazo máximo para realizar las obras así como el concesional. Si se aceptan las condiciones propuestas: • Otorgamiento de la concesión y comunicación a todos los interesados y publicación en el/los Boletín/es Oficial/es de la/s Provincia/s donde radican las obras. • Inscripción de oficio en el Libro Registro de Aguas del Organismo. • Reconocimiento final de las obras realizadas, con levantamiento de acta, previo envío de una nueva tasa. • Si las obras son acordes con lo establecido en la concesión: Resolución de aprobación del acta de reconocimiento final. En caso contrario se adoptarán las oportunas medidas. • El plazo establecido para realizar los trámites anteriores es de dieciocho meses, de acuerdo con lo establecido en la Disposición Adicional Sexta del Texto Refundido de la Ley de Aguas (Dependiendo de su ubicación geográfica podría ser necesaria la tramitación reglada de Declaración de Impacto Ambiental), aprobado por Real Decreto Legislativo 1/2001, de 20 de julio. • En ningún caso se entenderá otorgada la concesión por silencio administrativo, ya que con ella se transfieren al solicitante facultades relativas al dominio público hidráulico (Art. 43 de la Ley 30/1992 de 26 de noviembre de Régimen Jurídico de las Administraciones Públicas y del Procedimiento Administrativo Común. d) Una vez examinada y tramitada la solicitud se otorga, si procede, la concesión. 198 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL La concesión es el documento que legitima a su titular para realizar las obras previstas y hacer uso del aprovechamiento de las aguas, con independencia de cualquier autorización que pueda ser exigida por otros órganos u otras Administraciones. En él se identifica al titular, se establecen las características del aprovechamiento, las condiciones que deben cumplirse y se fija el plazo máximo para iniciar y finalizar las obras así como el período de validez de la misma. El incumplimiento del condicionado es causa de sanción y/o de caducidad de la concesión. El otorgamiento de la concesión conlleva la obligación de abonar anualmente el correspondiente canon de regulación o tarifa de utilización del agua. 6.5. REQUISITOS LEGALES PARA LA INSTALACIÓN DE UN PARQUE EÓLICO En Castilla y León, el procedimiento para la autorización de las instalaciones de producción de electricidad a partir de la energía eólica se regula en el Decreto 189/1997, de 26 de septiembre. Así, en su capítulo I (artículos 1-­‐5), se incluyen las disposiciones generales: Art.1.-­‐ Objeto. Art.2.-­‐ Ámbito de aplicación y exclusiones. Art.3.-­‐ Órganos competentes. Art.4.-­‐ Emplazamientos adecuados. Art.5.-­‐Actividades clasificadas y evaluación de impacto ambiental. En el capítulo II se regula la autorización administrativa de las instalaciones de parques eólicos o aerogeneradores susceptibles de presentación de proyectos en competencia (artículos 6-­‐16). Art.6.-­‐ Solicitudes. Art.7.-­‐ Presentación de proyectos en competencia y su tramitación. Art.8.-­‐ Tramitación. Art.9.-­‐ Resolución. Art.10.-­‐Aprobación del proyecto técnico. 199 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Art.11.-­‐ Incumplimiento de plazos. Art.12.-­‐ Acta de puesta en marcha provisional. Art.13.-­‐ Acta de puesta en marcha definitiva. Art.14.-­‐ Mantenimiento. Art.15.-­‐ Información y comprobación de las instalaciones. Art.16.-­‐ Transmisión de las autorizaciones. Se recoge en el Capítulo III, la autorización administrativa de las instalaciones de parques eólicos o aerogeneradores no susceptibles de presentación de proyectos en competencia (artículos 17-­‐19). Art.17.-­‐ Solicitudes. Art.18.-­‐ Tramitación. Art.19.-­‐ Resolución. En su Capítulo IV se determinan las normas comunes (artículos 20 y 21). Art.20.-­‐ Modificación de las instalaciones de producción. Art.21.-­‐ Restitución de terrenos. En el Capítulo V se recoge la inclusión en el Régimen Especial e Inscripción en el Registro correspondiente (artículos 22 y 23). Art.22.-­‐ Otorgamiento de la condición de instalación acogida al régimen especial. Art.23.-­‐ Inscripción en el Registro de Instalaciones en Régimen Especial. Finalmente en su Capítulo VI se recogen las expropiaciones y servidumbres (artículo 24). Art.24.-­‐ Utilidad Pública. 6.6. REQUISITOS LEGALES PARA LA INSTALACIÓN DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA Una vez obtenida la concesión provisional del caudal hidráulico correspondiente para el funcionamiento de la central (punto 4.4 de este proyecto), es necesario solicitar la autorización de la instalación eléctrica 200 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL que es competencia de la Comunidad Autónoma en la que se ubica la central. En el caso de Castilla y León, la citada autorización se regula en el decreto 127/2003, de 30 de octubre, por el que se regulan los ``procedimientos de autorizaciones administrativas de instalaciones de energía eléctrica´´. Dicho decreto consta de 6 capítulos y 27 artículos, así tenemos: Capítulo I Disposiciones Generales (artículos del 1 al 5). Art.1.-­‐ Objeto. Art.2.-­‐ Órganos competentes. Art.3.-­‐ Coordinación con toras Administraciones. Art.4.-­‐ Audiencia al gestor de la red de distribución. Art.5.-­‐ Iniciación y terminación de los procedimientos. Capítulo II, autorización para la construcción, modificación, ampliación, y explotación de instalaciones. (Artículos 6 al 17). Art.6.-­‐ Necesidad de autorización. Art.7.-­‐ Capacidad del solicitante. Art.8.-­‐ Solicitud de autorización administrativa. Art.9.-­‐ Información pública. Art.10.-­‐Alegaciones. Art.11.-­‐ Información a otras Administraciones Públicas y Entidades afectadas. Art.12.-­‐ Resolución de la solicitud de autorización. Art.13.-­‐ Solicitud de aprobación del proyecto. Art.14.-­‐ Condicionados de otras Administraciones Públicas y/o Entidades. Art.15.-­‐Resolución de la aprobación del proyecto. Art.16.-­‐ Solicitud de puesta en servicio. Art.17.-­‐ Resolución de puesta en servicio. Capítulo III Autorización de transmisión de instalaciones (artículos 18 al 20). Art.18.-­‐ Necesidad de autorización. Art.19.-­‐ Solicitud de transmisión de instalaciones. 201 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Art.20.-­‐ Resolución de la transmisión de instalaciones. Capítulo IV Autorización de cierre de instalaciones (artículos 21 al 23). Art.21.-­‐ Necesidad de autorización. Art.22.-­‐ Solicitud de cierre de instalaciones. Art.23.-­‐ Resolución de cierre de instalaciones. Capítulo V Expropiaciones y Servidumbres (Artículos 24 al 26). Art.24.-­‐ Disposiciones generales. Art.25.-­‐ Procedimiento de expropiación. Art.26.-­‐ Alcance y límites de la expropiación. Capítulo VI Revisiones e inspecciones (artículo 27). Art.27.-­‐ Revisiones periódicas. 6.7. OTRA NORMATIVA DE APLICACIÓN 202 v Ley 54/ 1997 de 27 de noviembre, del sector eléctrico. v Real Decreto legislativo 1/2001 de 20 de julio por el que se v Real decreto 436/2004, de 12 de marzo, por el que se establece la metodología para la actualización y sistematización del régimen jurídico y económico de la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial o fuentes de energía renovables, residuos y cogeneración. v Corrección de errores del Real Decreto 436/2004 de 12 de marzo. v Directiva 2001/77/CE del Parlamento Europeo y del Consejo de 27 de septiembre de 2001 relativa a la promoción de la electricidad generada a partir de fuentes de energías renovables en el mercado interior de la electricidad. v Ley 29/1985 de 2 de agosto de aguas. v Ley 10/2001, de 5 de julio del Plan Hidrológico Nacional. v Corrección de errores de Ley 10/2001, de 5 de julio del Plan Hidrológico Nacional. v Ley 21/1992, de 16 de julio, Ley de Industria. v Ley 40/1994, de Ordenación del sistema eléctrico nacional. VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL v Real Decreto 1433/2002, de 27 de diciembre, por el que se establecen los requisitos de medida en baja tensión de consumidores y centrales de producción en Régimen Especial. v Real Decreto 1955/2000, de 1 de diciembre, por el que se regulan las actividades de transporte, distribución, comercialización, suministro y procedimientos de autorización de energía eléctrica. v Real Decreto 2019/1997, de 26 de diciembre, por el que se organiza y regula el mercado de producción de energía eléctrica. v Real Decreto 2366/1994 sobre producción de energía eléctrica por instalaciones hidráulicas, de cogeneración y otras abastecidas por recursos o fuentes de energías renovables. v Real Decreto 2818/1998 de 23 de diciembre, sobre producción de energía eléctrica por instalaciones abastecidas por recursos o fuentes de energía renovables, residuos y cogeneración. 6.8. SUBVENCIONES Al encontrarse primado el precio que se recibe por la venta de energía, no existe ninguna subvención específica aplicable a nuestro proyecto. 203 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 7.ESTUDIOS PRÁCTICOS 204 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Con él se pretende exponer un posible proyecto que la empresa efectuaría a un cliente que le ha pedido la realización e instalación de un parque eólico con o sin capacidad de almacenamiento de energía. 7.1. ESTUDIO PRÁCTICO: COMUNIDAD DE REGANTES ``VIRGEN DEL AVISO´´ SITUACIÓN Esta comunidad de regantes se encuentra en la provincia de Zamora, comprendiendo los términos municipales de Arcenillas, Villaralbo, Moraleja del Vino, Madridanos y Villalazán. Siendo los límites de la zona regable: • Al norte el canal de San José y el río Duero. • Al sur y a este el canal de Moraleja-­‐Madridanos. • Al oeste el desagüe D-­‐3, en el que vierten sus aguas el Canal de Villaralbo, también denominado arroyo de San Pedro o de Valdebufo y el Canal de Moraleja. En la siguiente tabla, se distribuye la superficie de riego por zonas: Tabla 29.SUPERFICE POR MUNICIPIO Fuente: Evaluación de la zona regable ``Virgen del Aviso´´. MARM 205 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL La zona regable forma parte de la cuenca del Duero, de tal forma que el agua es tomado del río Duero y es elevado por la estación Virgen del Aviso. Para distribuir el agua se requiere de dos canales, el Canal de Villaralbo y el Canal de Moraleja-­‐Madridanos. Cada uno de ellos abastece las siguientes superficies: Tabla 30.CANALES Fuente: Evaluación de la zona regable ``Virgen del Aviso´´. MARM CLIMATOLOGÍA Esta región donde se asienta la Comunidad de Regantes, se caracteriza por tener un clima Mediterráneo templado, de acuerdo a la clasificación climática de Papadakis, con un tipo de invierno Avena fresco. La pluviometría media anual es de 388 mm. La evapotranspiración media anual es de 1089 mm, de acuerdo al cálculo realizado según el método de Penman-­‐Monteith. En las siguientes tablas, se expondrán datos referidos la temperatura y a la precipitación: Tabla 31.TEMPERATURA 206 Fuente: Evaluación de la zona regable ``Virgen del Aviso´´. MARM VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA Tabla 32.PRECIPITACIÓN UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Fuente: Evaluación de la zona regable ``Virgen del Aviso´´. MARM Ilustración 73.HISTOGRAMA DE TEMPERATURA. Fuente: Evaluación de la zona regable ``Virgen del Aviso´´. MARM Ilustración 74.HISTOGRAMA DE PRECIPITACIÓN. Fuente: Evaluación de la zona regable ``Virgen del Aviso´´. MARM 207 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL A continuación se representa el diagrama ombrotérmico, que servirá para determinar la existencia y duración de los periodos secos. Se define como periodo seco aquel en el que la precipitación es inferior al doble de la temperatura. Ilustración 75.DIAGRAMA OMBROTÉRMICO. Fuente: Evaluación de la zona regable ``Virgen del Aviso´´. MARM El periodo seco se extiende desde mediados de junio hasta el mes de septiembre. De todos los meses es agosto el que presenta una mayor diferencia entre temperatura y precipitación, siendo este por tanto, el mes más seco. El índice de Turc (que sirve para determinar la potencialidad agrícola) toma un valor de entre 5 y 10 en secano y de entre 35 y 40 en regadío. Para poder determinar las necesidades de riego, se requiere conocer la evapotranspiración potencial ET0, esta ha sido calculada por el método de Penman-­‐Monteith. Los valores registrados en cada uno de los meses se detallan en la siguiente tabla: 208 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA Tabla 33.VALOR DE LA ET UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Fuente: Evaluación de la zona regable ``Virgen del Aviso´´. MARM Tabla 34.HISTOGRAMA ET Fuente: Evaluación de la zona regable ``Virgen del Aviso´´. MARM Como podemos observar, Junio es el mes de mayor ET0 209 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL A continuación, se va a detallar la Evapotranspiración de cada uno de los cultivos que predominan en la Comunidad de Regantes, para ello se utiliza el valor de la Evapotranspiración potencial que se ha indicado anteriormente y se multiplicará por el coeficiente de cultivo (Kc), detallándose este para los diferentes meses que van desde mayo hasta octubre. Tabla 35.KC Y ETC Fuente: Evaluación de la zona regable ``Virgen del Aviso´´. MARM Tabla 36.KC CEBADA Fuente: Evaluación de la zona regable ``Virgen del Aviso´´. MARM 210 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA Tabla 37.KC TRIGO UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Tabla 38.REMOLACHA Fuente: Evaluación de la zona regable ``Virgen del Aviso´´. MARM Tabla 39.ALFALFA Fuente: Evaluación de la zona regable ``Virgen del Aviso´´. MARM 211 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Ilustración 76.HISTOGRAMA DE EVAPOTRANSIPIRACIÓN EN FUNCIÓN DEL CULTIVO. Fuente: Evaluación de la zona regable ``Virgen del Aviso´´. MARM De acuerdo con Papadakis, las características climáticas de la zona regable son las siguientes: El tipo de invierno es Avena fresco, y este se basa en la temperatura media de las mínimas del mes más frío, la temperatura media de las máximas del mes más frío y la temperatura media de las mínimas absolutas del mes más frío. El tipo de verano es Maíz, y se determina en función de la duración del periodo libre de heladas y de la media de las máximas del mes más cálido. A partir de la combinación de los dos tipos anteriores, se obtiene el régimen térmico anual que para esta zona es Templado cálido. 212 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Para determinar el régimen de humedad, se realiza a partir de los periodos de sequía, su duración, situación e intensidad en el ciclo anual. Además de esto, se utilizarán el índice de lluvia de lavado, el resultado de la acumulación de las diferencias entre la pluviometría y la evapotranspiración de los meses húmedos y el índice de humedad que se obtiene dividiendo la pluviometría anual por la evapotranspiración. Para esta zona, nos encontramos con un régimen hídrico Mediterráneo seco. El tipo climático para la zona es Mediterráneo templado. En resumen, esta Comunidad de Regantes, se ve afectada por una zona agroclimática del tipo Avena fresco, maíz y mediterráneo seco. INFRAESTRUCTURAS DE RIEGO CAPTACIÓN DE AGUA La zona regable, se encuentra en la margen izquierda del río Duero, entre las cotas 640 metros y 663 metros. Se parte de la estación elevadora ``Virgen del Aviso´´, para comenzar la impulsión, El agua es captado del río Duero. Mediante una torre situada en el Duero, se impulsa un caudal de 1900 l/s, desde la cota de estiaje del río, situada esta a 627,50 metros, La elevación se realiza hasta el Canal de Villaralbo, situado este en la cota 653 metros. El sistema de bombeo cuenta con: • Cinco grupos de bombeo verticales (usándose únicamente cuatro, y quedando el restante de reserva, teniendo una potencia de 270 cv). • El caudal de bombeo es de 475 l/s. • La altura manométrica de elevación es de 29, 5 metros. Mediante esta estación se riegan las 900 hectáreas pertenecientes al Canal de Villaralbo. Existe una segunda estación, que toma el agua del Canal de Villaralbo, siendo elevada hasta un partidor, que deriva parte del caudal al Canal de Moraleja y parte al Canal de Madridanos. A partir de esta estación, se eleva agua, a través de una tubería enterrada a la balsa de regulación, que se encuentra situada a 666 metros. Por tanto la diferencia de cotas entre la 213 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL toma situada en el río y esta balsa será de 666-­‐627,50 metros, siendo esta operación igual a 38,5 metros. Respecto a la segunda estación, la diferencia es de 13 metros. Las características de la estación son las siguientes: • Está equipada con tres grupos de bombeo (uno de reserva), cuya potencia asciende a 250 cv. • El caudal de bombeo es de 528 l/s. • La altura manométrica es de 16,70 metros. A partir de esta estación se riegan las restantes 900 hectáreas que forman parte de la Comunidad de Regantes. Se sabe que el modelo de contratación eléctrica por el que ha optado la Comunidad de Regantes es de discriminación horaria. Por ello y gracias a la contribución de la balsa, es posible regar durante las horas punta, de 9:00 a 13:00, por gravedad, aprovechando el caudal de la balsa y sin requerir bombeo. El agua circula en ambos sentidos por los canales, en ascenso y descenso. Durante las horas valle, de 13:00 a 20:00, se utilizan las estaciones de bombeo distribuyéndose el agua de la siguiente forma: El agua se distribuye por el canal de Villaralbo en los dos sentidos, hacia la estación elevadora `` Virgen del Aviso´´ y hacia Villaralbo, y por los Canales de Madridanos y de Moraleja, También en sentidos opuestos. Durante las horas valle, de 13:00 a 20:00, entran en funcionamiento las dos estaciones de bombeo. Una vez que ha finalizado este periodo, comienza a ser llenada la balsa de acumulación, utilizando las dos estaciones elevadoras, y finaliza a las 4:00 de la mañana. Durante este tiempo ninguna acequia es abastecida, aunque sí que pueden ser regadas parcelas situadas entre las dos estaciones de bombeo. Las concesiones de caudal de las que disponen son las siguientes: • En un primer lugar en 1957, le fueron concedidos 1521, 60 l/s. • En 1975, fue aumentada su dotación hasta 2234 l/s durante 16,5 horas al día 214 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL CANALES A continuación se detallaran los canales de los que dispone la Comunidad: Canal de Villaralbo: Este parte de la estación elevadora ``Virgen del Aviso´´ (la que se encuentra en primer lugar) y cruza el camino vecinal de Villaralbo a Villalazán y una vaguada denominada de Valcuevo en acueducto. Posteriormente y pasada la vaguada, sigue entorno a una ladera y termina por desaguar en el arroyo de San Pedro o Valdebufo, en las cercanías del Canal de San Frontis. Tabla 40.CARACTERÍSTICAS DE LOS CANALES 1 Fuente: Evaluación de la zona regable ``Virgen del Aviso´´. MARM Canal de Madridanos: Se caracteriza por discurrir en desmonte por su línea de nivel. El pueblo de Bamba impide que el canal discurra por su cota y para evitar el paso por el interior del pueblo, se conduce el canal sobre un muro de hormigón aligerado. El cruce con el arroyo de Madridanos es realizado en sifón de 90 metros, después de este, el canal se convierte en una pequeña acequia. Existe otro sifón, en el 2º tramo del canal que tiene por objetivo el cruce de una calle de acceso al pueblo. Su último tramo comienza en la estación elevadora y desagua en el arroyo de San Pedro o Valdebufo. El desagüe del canal se produce en el arroyo de Ariballos, cercano al río Duero. Canal de la Moraleja: Es similar al último tramo del canal de Madridanos. 215 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Tabla 41.CARACTERÍSTICAS DE LOS CANALES 2 Fuente: Evaluación de la zona regable ``Virgen del Aviso´´. MARM Las secciones de los canales varían. Se encuentran revestidas de hormigón HA-­‐25. EL espesor depende de la cuantía de los caudales, si es inferior a 800 l/s tiene un espesor de 8 centímetros y si es superior a 800 l/S el espesor es de 10 centímetros. En cuanto a las obras de saneamiento, siempre que sea posible, están constituidas por caños realizados en hormigón. Cuando no es posible, se ha optado por recogerlas a través de pequeños muretes. OBRAS ESPECIALES Destaca la existencia de un acueducto (situado en el Canal de Villaralbo), que sirve para cruzar una vaguada situada en las cercanías de la estación ``Virgen del Aviso´´. Gracias a este, el trazado del canal de Villaralbo fue acortado en 2 km. También fue proyectado otro acueducto en el Canal de Madridanos. Existe también un laberinto de decantación, (cuyas compuertas disponen de 0,8 metros de anchura por 0,8 metros de altura) situado en la cabecera del Canal de Villaralbo, con objeto evitar excesos en la aportación de arenas a los terrenos de la zona regable. Una excesiva proporción de arena ocasiona problemas en las conducciones y en los terrenos. Este dispositivo de decantación permite incorporar a los terrenos los fangos y arcillas fértiles transportados por el río Duero. Por último se debe destacar la existencia de dispositivos que son usados en caso de avería para el vaciado de los canales, contando para ello, el Canal de Villaralbo con dos compuertas de 0,64 metros de anchura y de 1,5 metros de altura. Los canales de Moraleja y Madridanos, cuentan con una compuerta de 0,5 metros por 1 metro de altura, cada uno. 216 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL RED DE CAMINOS La red de la que se dispone está constituida por una serie de carreteras principales, de 6 metros de ancho. Entre los trazados nos encontramos con: v La carretera de Zamora a Peleagonzalo ( atraviesa el municipio de Villaralbo). v La carretera de Zamora a Cañizal ( hacia el sudoeste). v La carretera de Moraleja a Madridanos ( Hacia el sur). También existe una importante red de caminos agrícolas, que sirven de acceso a las parcelas y diferentes instalaciones de la zona regable. INSTALACIÓN ELÉCTRICA La Comunidad de Regantes dispone de las siguientes instalaciones: § Dispone de dos transformadores en la estación ``Virgen del Aviso´ uno de ellos de 250 kVA y otro de 900 kVA. § En la segunda estación elevadora se dispone de un transformador de 800 kVA. § Una estación reductora, de relación 44.000/13.200, y situada en la margen derecha del río Duero, cuyo objetivo es el suministro del voltaje adecuado a las estaciones elevadoras. Se encuentra situada a 3 km de la estación elevadora `` Virgen del Aviso´´ y a 5,5 de la estación Madridanos-­‐Moraleja. § Dos líneas: La primera de ellas va desde la estación reductora hasta la estación elevadora ``Virgen del Aviso´´ que conduce 1162 kVA y tiene una longitud de 2,9 km, cable de aluminio de 25 mm2 y vanos de 70 metros. La segunda va hasta la segunda estación de elevación, con una longitud de 2,4 km. El cable de aluminio tiene una sección de 10 mm2 y transporta 262 kVA 217 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL AGRONOMÍA Y CULTIVOS La zona regable total de la comunidad es de 1902 hectáreas tal y como hemos establecido anteriormente. Los Datos de los que disponemos, se tomaron en un año seco, por lo que no se cultivaron la totalidad de las hectáreas disponibles, sino que se limito, a un 60% del total. Tabla 42.DISTRIBUCIÓN DE CULTIVOS CULTIVO
ALFALFA
PRADERA
REMOLACHA
MAÍZ
GIRASOL
CEBADA
TRIGO
BARBECHO
OTROS CULTIVOS
CULTIVO N/R NORMA
SUPERFICIE NO REGADA
TOTAL CULTIVOS
TOTAL NO CULTIVOS
TOTAL
HECTÁREAS
49,38
59,05
108,59
598,08
133,23
81,02
157,81
223,81
47,93
136,45
303,91
1176,04
723,22
1899,26
Fuente: Elaboración Propia Fuente: Elaboración propia a partir de los datos del MARM. 218 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA Gráficamente: UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL DISTRIBUCIÓN DE CULTIVOS
1%
2%
1% 2%
33%
1%
11%
3%
4%
1%
2%
13%
21%
5%
ALFALFA
PRADERA
REMOLACHA
MAÍZ
GIRASOL
CEBADA
TRIGO
BARBECHO
OTROS CULTIVOS
CULTIVO N/R NORMA
SUPERFICIE NO REGADA
TOTAL CULTIVOS
TOTAL NO CULTIVOS
TOTAL
Ilustración 77.DISTRIBUCIÓN DE CULTIVOS. Fuente: Elaboración Propia A continuación se recoge en una tabla la distribución de los cultivos en la zona regable: Tabla 43.DISTRIBUCIÓN DE CULTIVOS EN LA ZONA REGABLE CULTIVO
MAÍZ
TRIGO
GIRASOL
REMOLACHA
CEBADA
ALFALFA
OTROS CULTIVOS ( habas,chopos)
TOTALES
SUPERFICIE
598,08
157,81
133,23
108,59
81,02
49,38
47,93
1176,04
%
50,86%
13,42%
11,33%
9,23%
6,89%
4,20%
4,08%
100%
% ACUMULADO
50,86%
64,27%
75,60%
84,84%
91,73%
95,92%
100,00%
100%
Fuente: Elaboración Propia Como se puede ver, es el maíz el cultivo predominante en la zona, suponiendo este, un 50% del total de la superficie. Existe un segundo grupo, 219 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL constituido por el trigo y el girasol, que se encuentran en una horquilla del 11-­‐13%. Con menor intensidad se cultiva la remolacha, la cebada y la alfalfa. Gráficamente: PESO DE CADA CULTIVO
4%
7%
MAÍZ
4%
TRIGO
9%
51%
11%
14%
GIRASOL
REMOLACHA
CEBADA
Ilustración 78.PESO DE CADA CULTIVO. Fuente: Elaboración Propia IMPORTANCIA DE CADA CULTIVO, Kc y EVAPOTRANSPIRACIÓN En este apartado se analizará, las necesidades de riego en la zona regable, a partir del peso de cada cultivo, la evapotranspiración y la Kc, medido según el estado fenológico del cultivo y distribuido en los diferentes meses de desarrollo del mismo. Tabla 44.NECESIDADES MAIZ MES
ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
220 ET POTENCIAL (mm/mes)
23,3
38,7
74,9
99,8
123,7
159,8
180,2
161,3
106,7
63,1
34,1
23,3
Kc
…
….
….
….
0,52
0,78
1,1
1,11
1,03
0,67
….
….
MAÍZ
ET CULTIVO (mm/mes)
….
….
….
….
64,324
124,644
198,22
179,043
109,901
42,277
….
….
% PESO RESPECTO AL TOTAL
0,5086
0,5086
0,5086
0,5086
0,5086
0,5086
0,5086
0,5086
0,5086
0,5086
0,5086
0,5086
ET CULTIVO POND. (mm/mes)
….
….
….
….
32,7152
63,3939
100,8147
91,0613
55,8956
21,5021
….
….
VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Fuente: Elaboración Propia Tabla 45.NECESIDADES TRIGO MES
ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
ET POTENCIAL (mm/mes)
23,3
38,7
74,9
99,8
123,7
159,8
180,2
161,3
106,7
63,1
34,1
23,3
Kc
0,73
0,83
1,07
1,1
1,04
0,47
….
….
….
….
….
0,73
TRIGO
ET CULTIVO (mm/mes)
17,009
32,121
80,143
109,78
128,648
75,106
….
….
….
….
….
17,009
% PESO RESPECTO AL TOTAL
0,1342
0,1342
0,1342
0,1342
0,1342
0,1342
0,1342
0,1342
0,1342
0,1342
0,1342
0,1342
ET CULTIVO POND. (mm/mes)
2,2826
4,3106
10,7552
14,7325
17,2646
10,0792
….
….
….
….
….
2,2826
Fuente: Elaboración Propia Tabla 46.NECESIDADES GIRASOL MES
ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
ET POTENCIAL (mm/mes)
23,3
38,7
74,9
99,8
123,7
159,8
180,2
161,3
106,7
63,1
34,1
23,3
Kc
…
….
….
….
0,59
0,78
1,28
1,11
0,86
0,68
….
….
GIRASOL
ET CULTIVO (mm/mes)
….
….
….
….
72,983
124,644
230,656
179,043
91,762
42,908
….
….
% PESO RESPECTO AL TOTAL
0,1133
0,1133
0,1133
0,1133
0,1133
0,1133
0,1133
0,1133
0,1133
0,1133
0,1133
0,1133
ET CULTIVO POND. (mm/mes)
….
….
….
….
8,2690
14,1222
26,1333
20,2856
10,3966
4,8615
….
….
Fuente: Elaboración Propia 221 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Tabla 47.NECESIDADES REMOLACHA MES
ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
ET POTENCIAL (mm/mes)
23,3
38,7
74,9
99,8
123,7
159,8
180,2
161,3
106,7
63,1
34,1
23,3
Kc
….
….
….
1
1,05
1,05
1,05
1
0,6
0,6
….
….
REMOLACHA
ET CULTIVO (mm/mes)
….
….
….
99,8
129,885
167,79
189,21
161,3
64,02
37,86
….
….
% PESO RESPECTO AL TOTAL
0,0923
0,0923
0,0923
0,0923
0,0923
0,0923
0,0923
0,0923
0,0923
0,0923
0,0923
0,0923
ET CULTIVO POND. (mm/mes)
….
….
….
9,2115
11,9884
15,4870
17,4641
14,8880
5,9090
3,4945
….
….
Fuente: Elaboración Propia Tabla 48.NECESIDADES CEBADA MES
ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
222 ET POTENCIAL (mm/mes
23,3
38,7
74,9
99,8
123,7
159,8
180,2
161,3
106,7
63,1
34,1
23,3
Kc
0,73
0,88
1,08
1,1
0,86
0,29
…
…
…
…
0,73
CEBADA
ET CULTIVO (mm/mes)
17,009
34,056
80,892
109,78
106,382
46,342
….
….
….
….
….
17,009
% PESO RESPECTO AL TOTAL
0,0689
0,0689
0,0689
0,0689
0,0689
0,0689
0,0689
0,0689
0,0689
0,0689
0,0689
0,0689
Fuente: Elaboración Propia ET CULTIVO POND. (mm/mes)
1,1719
2,3465
5,5735
7,5638
7,3297
3,1930
….
….
….
….
….
1,1719
VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Tabla 49.NECESIDADES ALFALFA MES
ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
ET POTENCIAL (mm/mes
23,3
38,7
74,9
99,8
123,7
159,8
180,2
161,3
106,7
63,1
34,1
23,3
Kc
0,89
0,89
0,89
0,89
0,89
0,89
0,89
0,89
0,89
0,89
0,89
0,89
ALFALFA
ET CULTIVO (mm/mes)
20,737
34,443
66,661
88,822
110,093
142,222
160,378
143,557
94,963
56,159
30,349
20,737
% PESO RESPECTO AL TOTAL
0,042
0,042
0,042
0,042
0,042
0,042
0,042
0,042
0,042
0,042
0,042
0,042
ET CULTIVO POND. (mm/mes)
0,8710
1,4466
2,7998
3,7305
4,6239
5,9733
6,7359
6,0294
3,9884
2,3587
1,2747
0,8710
Fuente: Elaboración Propia NECESIDADES DE RIEGO Y LIBERTAD DE LA BALSA En la siguiente tabla se recogen, las necesidades de riego mensuales, para toda la zona regable. Tabla 50. NECESIDADES DE LA ZONA REGABLE MES ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
ET CULTIVO PONDERADA (mm) P (mm) P-­‐ET CULTIVO (mm) NECESIDADES (mm/mes)
4,3255
40
35,6745
0
8,1037
41
32,8963
0
19,1284
25
5,8716
0
35,2384
35
-­‐0,2384
0,2384
82,1907
37
-­‐45,1907
45,1907
112,2486
36
-­‐76,2486
76,2486
151,1480
16
-­‐135,1480
135,148
132,2642
10
-­‐122,2642
122,2642
76,1898
29
-­‐47,1898
47,1898
32,2167
35
2,7833
0
1,2747
48
46,7253
0
4,3255
36
31,6745
0
Fuente: Elaboración Propia Se puede apreciar como es Julio, el mes de máximas necesidades, tal y como sucedía en el resto del estudio. 223 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Al aplicar el total de necesidades, y la capacidad disponible de almacenamiento, nos encontramos con: Tabla 51.LIBERTAD DE LA BALSA LIBERTAD DE LA BALSA
CAPACIDAD (hm3)
MES
ENERO
4
FEBRERO
4
MARZO
4
ABRIL
4
MAYO
4
JUNIO
4
JULIO
4
AGOSTO
4
SEPTIEMBRE
4
OCTUBRE
4
NOVIEMBRE
4
DICIEMBRE
4
NECESIDADES (m3/ha)
0
0
0
2,3840
451,9070
762,4860
1351,4800
1222,6420
471,8980
0
0
0
LIBERTAD DE LA BALSA (%)
100
100
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Fuente: Elaboración Propia Como se puede observar, en 7 de los 12 meses ( enero, febrero, marzo, abril, octubre, octubre, noviembre y diciembre) la balsa está totalmente disponible para uso en la generación de energía eléctrica, mientras que en los meses restantes existen restricciones respecto al total. El índice de utilización de la misma, para los periodos de riego será el siguiente: v Mayo: 78,51%. v Junio: 63,74%. v Julio: 35,74%. v Agosto: 41,86%. v Septiembre: 77,56%. ANÁLISIS ECONÓMICO En la zona en la que nos encontramos (perteneciente a la provincia de Zamora) se dispone de un total de 2405,92 horas equivalentes eólicas anuales. Partiendo de este dato y en función de la potencia instalada, se 224 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL podrán obtener fácilmente la producción anual, así como el ingreso anual obtenido. Para ello se va a distinguir entre instalar un parque eólico aislado y conectado a red, frente a la instalación conjunta de un parque eólico y una minicentral (aprovechando los elementos comunes y las infraestructuras disponibles en la Comunidad de Regantes). El coste de la inversión inicial ha sido tomado de las tarifas de ofertadas por la empresa. El flujo de caja se ha calculado a través de la resta entre los ingresos obtenidos por la venta de energía y los costes de mantenimiento del parque. El ingreso en el caso de la instalación del parque aislado, se ha obtenido multiplicando las horas equivalentes, por la potencia, por la tarifa establecida por el BOE. INSTALACIÓN DE UN PARQUE EÓLICO AISLADO Tabla 52.IVERSIÓN PARQUE AISLADO !"#$%&'(
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VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
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Ilustración 80.TIR. Fuente: Elaboración Propia Después de realizar el análisis económico se puede decir que la mejor solución para esta comunidad de regantes es la instalación de un parque eólico sin posibilidad de almacenamiento. 228 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 229 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 8. CONCLUSIONES 230 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Una vez elaborado este proyecto , es preciso destacar las siguientes conclusiones: 1.-­‐ El almacenamiento de energía eólica mediante sistemas de acumulación de agua es perfectamente viable. 2.-­‐ La energía eólica se ha consolidado como la principal fuente de energías renovables. 3.-­‐ Existe un elevado crecimiento potencial del mercado eólico. 4.-­‐ El crecimiento anterior, indica que nuestra empresa va comenzar su actividad en un sector de mercado adecuado y con posibilidades. 5.-­‐ una vez elaborado el plan de negocio, se puede afirmar que nuestra empresa es viable y por lo tanto, realizable económicamente. 6.-­‐ El proceso de almacenamiento de energía es fase de iniciación, con lo que ofrece grandes posibilidades. 7.-­‐ Existen escasas barreras de entrada en el negocio del almacenamiento energético. Por lo que también se da una importante amenaza de entrada de competidores. 231 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 9. ANEXOS 232 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL ANEXO 1. TIPOS DE EXCITACIÓN EN UN GENERADOR. La producción de esta corriente la podemos llevar a cabo con diferentes sistemas de excitación: a) Autoexcitación estática: La corriente proviene de la propia energía eléctrica generada, previamente transformada de alterna a continua. b) Excitación con diodos giratorios: Mediante esta técnica, creamos una corriente alterna invertida, con polos en el estator y se rectifica por un sistema de diodos, situado en el eje común. c) Excitación auxiliar: La corriente auxiliar se genera mediante una dinamo auxiliar, regulada mediante un reóstato. ANEXO 2. CONDENSADORES El uso de los condensadores, en la compensación de energía reactiva, se debe a que estos, generan energía reactiva de sentido inverso, a la consumida en la instalación. Al ser instalados, disminuye el consumo de energía total (activa y reactiva), y neutraliza el efecto de las pérdidas por campos magnéticos. La compensación de la energía reactiva, tiene las siguientes ventajas: Permite reducir la energía reactiva transportada, reduciendo las caídas de tensión de la línea. El consumo de energía reactiva está penalizado económicamente por las compañías eléctricas. Se establece un factor de potencia mínimo, por debajo de este se produce penalizaciones. Todo ello provoca una reducción en el recibo de la energía eléctrica. Permite un aumento de potencia, gracias a la reducción de la intensidad de corriente, como consecuencia de la mejora del factor de potencia. Para ello no es necesario cambiar los equipos, cables, aparatos y transformadores. La reducción de la intensidad de corriente, permite también la reducción de la sección de los conductores, así como la reducción de las pérdidas por efecto Joule, pues estas pérdidas son proporcionales a la intensidad al cuadrado. 233 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL ANEXO 3. CÁLCULO DEL VALOR DE LA Kc POR CULTIVO Se recogerá a continuación el cálculo del coeficiente de cultivo (Kc). Se ha realizado a partir de los datos que se encuentran en la guía titulada “Evapotranspiración del Cultivo´´ publicada por la FAO, en concreto la información se ha extraído del capítulo 6 del informe. También se ha utilizado los datos que se encuentran en el ``Informe Anual de Seguimiento del SAR, año 2000´´. ``Comparación de situaciones´´ del ITAP (Instituto Técnico Agronómico Provincial de Albacete). También se ha utilizado los datos del estudio sobre la comunidad de regantes ``Virgen del Aviso´´ titulado `` Evaluación de la Zona Regable, Virgen del Aviso´´ realizado por el Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación y el informe titulado ``Cálculo de la Kc y Nt´´ publicado por el INEA (Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Agrícola), perteneciente a la Universidad de Valladolid. ANEXO 4. TIPOS DE AEROGENERADORES COMERCIALES DISPONIBLES Como referencia de los aerogeneradores comerciales se han tomado los datos proporcionados por una empresa: REPOWERING SOLUTIONS, dedicada a la fabricación de aerogeneradores de pequeña potencia. Ilustración 81.AEROGENERADOR. Fuente EGA.
234 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 4.1. REPOWERING SOLUTIONS REPOWERING SOLUTIONS, es una empresa situada en Guadalajara, dedicada a la comercialización de diferentes clases de productos relacionados con las energías renovables. A continuación se establecerá una relación de los aerogeneradores comercializados por la empresa y que serán utilizados en el trabajo, para la determinación del análisis de rentabilidades y el establecimiento de ``parques eólicos tipo´´. Se han seleccionado un total de 5 aerogeneradores diferentes de su gama IPOWER, que abarcan potencias desde 6 kW hasta 50 kW. 4.1.1 IPOWER 6EKW a) Potencia nominal del aerogenerador: 6 kW. b) Producción anual: Aproximadamente 13.761kW @ Velocidad media de 4,5 m/s Aproximadamente 17.965kW @ Velocidad media de 5 m/s Aproximadamente 20.188kW @ Velocidad media de 5,5 m/s Aproximadamente 23.000kW @ Velocidad media de 6 m/s Aproximadamente 25.400kW @ Velocidad media de 6,5 m/s Aproximadamente 27.356kW @ Velocidad media de 7 m/s Aproximadamente 29.905kW @ Velocidad media de 8 m/s 235 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL c) Curva de potencia: Ilustración 82.CURVA DE POTENCIA IPOWER 6EKW. Fuente R.SOLUTIONS 4.1.2 IPOWER 11KW a) Potencia nominal del aerogenerador: 11 kW. b) Producción anual: Aproximadamente 15.247kW @ Velocidad media de 4,5 m/s Aproximadamente 19.743kW @ Velocidad media de 5 m/s Aproximadamente 24.314kW @ Velocidad media de 5,5 m/s Aproximadamente 28.690kW @ Velocidad media de 6 m/s Aproximadamente 32.649kW @ Velocidad media de 6,5 m/s Aproximadamente 36.043kW @ Velocidad media de 7 m/s Aproximadamente 40.904kW @ Velocidad media de 8 m/s 236 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL c) Curva de potencia: Ilustración 83.CURVA DE POTENCIA IPOWER 11KW. Fuente R.SOLUTIONS 4.1.3 IPOWER 15KW a) Potencia nominal del aerogenerador: 15 kW. b) Producción anual: Aproximadamente 28.870kW @ Velocidad media de 4,5 m/s Aproximadamente 36.423kW @ Velocidad media de 5 m/s Aproximadamente 43.657kW @ Velocidad media de 5,5 m/s Aproximadamente 50.144kW @ Velocidad media de 6 m/s Aproximadamente 55.608kW @ Velocidad media de 6,5 m/s Aproximadamente 59.919kW @ Velocidad media de 7 m/s Aproximadamente 65.158kW @ Velocidad media de 8 m/s 237 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL c) Curva de potencia: Ilustración 84.CURVA DE POTENCIA IPOWER 15. Fuente R.SOLUTIONS 4.1.4 IPOWER 20 KW a) Potencia nominal del aerogenerador: 20 kW. b) Producción anual: Aproximadamente 38.460kW @ Velocidad media de 4,5 m/s Aproximadamente 48.700kW @ Velocidad media de 5 m/s Aproximadamente 58.700kW @ Velocidad media de 5,5 m/s Aproximadamente 67.942kW @ Velocidad media de 6 m/s Aproximadamente 76.049kW @ Velocidad media de 6,5 m/s Aproximadamente 82.760kW @ Velocidad media de 7 m/s Aproximadamente 91.993kW @ Velocidad media de 8 m/s 238 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL c) Curva de potencia: Ilustración 85.CURVA DE POTENCIA IPOWER 20. Fuente R.SOLUTIONS 4.1.5 IPOWER 50 KW a) Potencia nominal del aerogenerador: 50 kW. b) Producción anual: Aproximadamente 77.029kW @ Velocidad media de 4,5 m/s Aproximadamente 99.641kW @ Velocidad media de 5 m/s Aproximadamente 122.591kW @ Velocidad media de 5,5 m/s Aproximadamente 144.521kW @ Velocidad media de 6 m/s Aproximadamente 164.339kW @ Velocidad media de 6,5 m/s Aproximadamente 181.311kW @ Velocidad media de 7 m/s Aproximadamente 198.579kW @ Velocidad media de 8 m/s c) Curva de potencia: 239 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Ilustración 86.CURVA DE POTENCIA IPOWER 50 KW. Fuente R.SOLUTIONS ANEXO 5. MAPA EÓLICO DE CASTILLA Y LEÓN. HORAS EQUIVALENTES EN ZAMORA Ilustración 87.MAPA EÓLICO DE CASTILLA Y LEÓN. Fuente: IDAE. 240 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Tabla 57. HORAS EQUIVALENTES EÓLICAS DE ZAMORA ZAMORA
Velocidad (m/s) % de incidencia Velocidad ponderada (m/s)
5,5
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7
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0,35
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Horas equivalentes
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Fuente: ELABORACIÓN PROPIA 241 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 10. BIBLIOGRAFÍA 242 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL §
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[1] Alcaraz, S.; Castillo, T.; López, P.; Martínez, A.; Martínez, R.; Montoro, A. Informe anual del seguimiento del SAR año 2000. Comparación con datos históricos. Instituto técnico de estudios aplicados (ITEAP). España. [2] Allen, R.; Pereira, L. S.; Raes, D.; Smith, M. (2006). Evapotranspiración del cultivo. Organización de las Naciones Unidas para la agricultura y la alimentación (FAO). Roma, Italia. [3] Álvarez, P. Cálculo de la Kc y Nt. Escuela universitaria de ingeniería técnica agrícola (INEA). Universidad de Valladolid. [Consultado en 2010]. Disponible en <http://www.inea.uva.es> [4] Anuario de estadística agroalimentaria 2009. [Consultado en 2010]. Disponible en <http://www.mapa.es/es/estadistica/pags/anuario/introduccion.htm
> [5] Artigas, J.; Ayuste, R.; Escudero, J.M.; Fresneda, A.; Hernández, C.; López, M. C.; Manrique, M.; Martín, L.; Martínez, I.; Monforte, J.; Muñoz, M.A.; Olmos, V. (1996). Manuales de energías renovables: Energía Eólica. Biblioteca 5Días e Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía (IDAE). España. [6] Artigas, J.; Ayuste, R.; Escudero, J.M.; Fresneda, A.; Hernández, C.; López, M. C.; Manrique, M.; Martín, L.; Martínez, I.; Monforte, J.; Muñoz, M.A.; Olmos, V. (1996). Manuales de energías renovables: Minicentrales Hidroeléctricas. Biblioteca 5Días e Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía (IDAE). España. [7] Asociación eólica de Galicia (EGA). [Consultado en 2010]. Disponible en <http://www.ega-­‐asociacioneolicagalica.es> [8] Casanova, E.; Frontela, S.; González, F.J.; Navarro, M. (2004). Evaluación de la zona regable de Virgen del Aviso (Zamora). Centro de publicaciones del Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. España. [9] Confederación hidrográfica del Duero (CHD). [Consultado en 2010]. Disponible en <http://www.chduero.es> [10] Confederación hidrográfica del Ebro (CHE). [Consultado en 2010]. Disponible en <http://www.chebro.es> 243 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL §
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244 [11] Empresa Inersol. [Consultado en 2010]. Disponible en <http://www.inersol.es> [12] Empresa Repowering Solutions. Catálogo de aerogeneradores. [Consultado en 2010]. Disponible en <http://www.repoweringsolutions.com> [13] Empresa Soluciones Energéticas S.A. [Consultado en 2010]. Disponible en <http://www.solener.com> [14] Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE). Ministerio de industria, turismo y comercio. [Consultado en 2010]. Disponible en<http://www.idae.es> [15] Junta de Castilla y León. Área de Agricultura y Ganadería. [Consultado en 2010]. Disponible en <http://www.jcyl.es> [16] Marcos, J.M. Costes de la generación eléctrica en algunas tecnologías. [Consultado en 2010]. Disponible en <http://www.energuia.com> [17] Mataix, C. (1993). Mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas. (2ª edición). Ediciones del Castillo S.A. Madrid, España. [18] Mur, J. Curso de energía eólica. Máster europeo en energías renovables y eficiencia energética. Departamento de ingeniería eléctrica de la Universidad de Zaragoza. Zaragoza, España. [19] Pérez, G. (2009). Turbinas hidráulicas. En: Asignatura “Cogeneración”. Ingeniería en Organización Industrial. Instituto Católico de Artes e Industrias (ICAI). Universidad Pontificia de Comillas. Madrid, España. [20] Sistema de información geográfico agrario del MARM. [Consultado en 2010]. Disponible en <http://sig.marm.es/siga> [21] Urbano, P. (2002). Fitotecnia; ingeniería de la producción vegetal. Ediciones Mundi -­‐ Prensa. Madrid, España. VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 11. INDICE DE TABLAS Tabla 1.LONGITUD DE RUGOSIDAD EXPRESADA EN m ......................................... 81 Tabla 2.BASE DE COTIZACIÓN ...................................................................................... 124 Tabla 3.GASTOS DE PERSONAL ............................................................................... 125 Tabla 4.TARIFA REGULADA MERCADO ELÉCTRICO .............................................. 132 Tabla 5.COSTE DE LOS ELEMENTOS EÓLICOS ......................................................... 135 Tabla 6. COSTE DE MANTENIMIENTO DE UN PARQUE EÓLICO ....................... 137 Tabla 7.ORIENTACIÓN DE LA RELACIÓN DE INTERCAMBIO .............................. 140 Tabla 8. POTENCIA INSTALADA ................................................................................... 150 Tabla 9.MARGEN .............................................................................................................. 151 Tabla 10.COSTES DE ALQUILER, WEB Y PUBLICIDAD ........................................... 153 Tabla 11.MOBILIARIO Y EQUIPO ................................................................................. 156 Tabla 12.EQUIPOS INFORMÁTICOS ........................................................................... 156 Tabla 13.ACTIVO INCIAL ................................................................................................ 158 Tabla 14.CRÉDITOS ICO .................................................................................................. 160 Tabla 15.PASIVO DE LA EMPRESA .............................................................................. 163 Tabla 16.CUADRO DE AMORTIZACIONES ................................................................ 166 Tabla 17.CUENTA DE RESULTADOS ............................................................................ 169 Tabla 18.PRESUPUESTO DE VENTAS .......................................................................... 171 Tabla 19.PRESUPUESTO DE COMPRAS ..................................................................... 172 Tabla 20.OTROS GASTOS ............................................................................................... 173 Tabla 21.PRESUPUESTO DE IVA .................................................................................. 173 Tabla 22.PRESUPUESTO DE TESORERÍA ............................................................ 174 Tabla 23.BALANCE DE SITUACIÓN .............................................................................. 177 Tabla 24.RATIO DE ENDEUDAMIENTO ..................................................................... 180 Tabla 25.RATIOS DE LIQUIDEZ ..................................................................................... 183 Tabla 26. RATIOS DE RENTABILIDAD ......................................................................... 186 Tabla 27.RATIOS DE EFICIENCIA .................................................................................. 188 Tabla 28.VAN Y TIR .......................................................................................................... 190 Tabla 29.SUPERFICE POR MUNICIPIO ....................................................................... 205 Tabla 30.CANALES ............................................................................................................ 206 Tabla 31.TEMPERATURA ............................................................................................... 206 Tabla 32.PRECIPITACIÓN ............................................................................................... 207 Tabla 33.VALOR DE LA ET .............................................................................................. 209 Tabla 34.HISTOGRAMA ET ............................................................................................ 209 Tabla 35.KC Y ETC ............................................................................................................. 210 Tabla 36.KC CEBADA ....................................................................................................... 210 Tabla 37.KC TRIGO .......................................................................................................... 211 Tabla 38.REMOLACHA .................................................................................................... 211 245 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Tabla 39.ALFALFA ............................................................................................................. 211 Tabla 40.CARACTERÍSTICAS DE LOS CANALES 1 ........................................... 215 Tabla 41.CARACTERÍSTICAS DE LOS CANALES 2 .................................................... 216 Tabla 42.DISTRIBUCIÓN DE CULTIVOS ...................................................................... 218 Tabla 43.DISTRIBUCIÓN DE CULTIVOS EN LA ZONA REGABLE ......................... 219 Tabla 44.NECESIDADES MAIZ ....................................................................................... 220 Tabla 45.NECESIDADES TRIGO ..................................................................................... 221 Tabla 46.NECESIDADES GIRASOL ................................................................................ 221 Tabla 47.NECESIDADES REMOLACHA ....................................................................... 222 Tabla 48.NECESIDADES CEBADA ................................................................................. 222 Tabla 49.NECESIDADES ALFALFA ................................................................................ 223 Tabla 50. NECESIDADES DE LA ZONA REGABLE ..................................................... 223 Tabla 51.LIBERTAD DE LA BALSA ................................................................................ 224 Tabla 52.IVERSIÓN PARQUE AISLADO ...................................................................... 225 Tabla 53.INVERSION PARQUE AISLADO 2 ................................................................ 226 Tabla 54.INVERSIÓN PARQUE CONJUNTO 1 ........................................................... 226 Tabla 55.INVERSIÓN PARQUE CONJUNTO 2 ........................................................... 227 Tabla 56. VAN Y TIR ......................................................................................................... 227 Tabla 57. HORAS EQUIVALENTES EÓLICAS DE ZAMORA .................................... 241 246 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL 12. ÍNDICE DE ILUSTRACIONES Ilustración 1.AZUD.. .......................................................................................................... 37 Ilustración 2.ALIVIADERO ................................................................................................ 37 Ilustración 3. TOMA .......................................................................................................... 37 Ilustración 4.CANAL DE DERIVACIÓN.. ........................................................................ 38 Ilustración 5.CHIMENEA DE EQUILIBRIO.. ................................................................. 38 Ilustración 6.CÁMARA DE CARGA. ............................................................................... 39 Ilustración 7.CÁMARA DE CARGA. .............................................................................. 39 Ilustración 8.TUBERÍA FORZADA.. ................................................................................ 39 Ilustración 9.SISTEMA DE SUMINISTRO ELÉCTRICO. .............................................. 40 Ilustración 10.ESQUEMA DE UNA MINICENTRAL DE TIPO FLUYENTE. ............ 41 Ilustración 11.CENTRAL PIE DE PRESA (EN CABEZA DEL CANAL DE LA IZQUIERDA). ............................................................................................................... 42 Ilustración 12.ESQUEMA DE UNA CENTRAL DEL TIPO PIE DE PRESA ............... 43 Ilustración 13.INFRAESTRUCTURA DE RIEGO. .......................................................... 44 Ilustración 14. RENDIMIENTO DE UNA TURBINA PELTON EN FUNCIÓN DEL CAUDAL. ...................................................................................................................... 47 Ilustración 15.ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DE UNA TURBINA PELTON. ........................................................................................................................................ 47 Ilustración 16.COMPONENTES DE UNA TURBINA PELTON .................................. 48 Ilustración 17.DETALLE DE UNA TURBINA PELTON. ............................................... 48 Ilustración 18.RENDIMIENTO DE UNA TURINA FRANCIS EN FUNCIÓN DEL CAUDAL. ...................................................................................................................... 49 Ilustración 19.ROTOR DE UNA TURBINA FRANCIS. ................................................ 50 Ilustración 20.RENDIMIENTO DE LAS TURBINAS, KAPLAN, SEMIKAPLAN Y FRANCIS, EN FUNCIÓN DEL CAUDAL. ................................................................ 51 Ilustración 21.ROTOR DE UNA TURBINA KAPLAN. ................................................. 52 Ilustración 22.RANGOS DE UTILIZACIÓN DE DISTINTOS TIPOS DE TURBINAS EN FUNCIÓN DE LA ALTURA Y EL CAUDAL. .................................................... 53 Ilustración 23.TURBINA Y GENERADOR DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA EN COMPARACIÓN CON LA FIGURA HUMANA. ............................................. 54 Ilustración 24.ESQUEMA DE UN GENERADOR SÍNCRONO .................................. 56 Ilustración 25.SITUACIÓN DEL TRANSFORMADOR EN LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA. .................................................................................................... 58 Ilustración 26.EQUIPO ELÉCTRICO ............................................................................... 59 Ilustración 27.REGULADOR DE VELOCIDAD DE ROTACIÓN ................................. 60 Ilustración 28.REGULADOR DE NIVEL. ........................................................................ 60 Ilustración 29.REGULADOR DE POTENCIA. ............................................................... 61 Ilustración 30.REGULADOR DEL CAUDAL TURBINADO ......................................... 62 247 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Ilustración 31.RELÉ TÉRMICO ........................................................................................ 68 Ilustración 32.RELÉ ELECTROMAGNÉTICO ................................................................ 68 Ilustración 33.CIRCULACIÓN GENERAL ATMOSFÉRICA. ........................................ 75 Ilustración 34.EFECTO CORIOLIS ................................................................................... 77 Ilustración 35.ESPIRAL DE ECKMAN. ........................................................................... 78 Ilustración 36.CAPAS DE LA ATMÓSFERA .................................................................. 79 Ilustración 37.CIRCULACIÓN GENERAL ATMOSFÉRICA. ........................................ 82 Ilustración 38.EFECTO DE UN VALLE EN EL VIENTO. EFECTO LOCAL DE ORIGEN GEOGRÁFICO. ........................................................................................... 83 Ilustración 39.EFECTO DE LAS BRISAS MARINAS. EFECTO LOCAL TÉRMICO ..
........................................................................................................................................ 83 Ilustración 40.VARIABILIDAD DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO EN UN EMPLAZAMIENTO .................................................................................................... 86 Ilustración 41.TURBULENCIA ATMOSFÉRICA. .......................................................... 87 Ilustración 42.PERFIL VERTICAL DEL VIENTO. ........................................................... 90 Ilustración 43.VARIACIÓN VERTICAL DEL VIENTO .................................................. 90 Ilustración 44.INFLUENCIA DE UN OBSTÁCULO CON PENDIENTES ABRUPTAS. ........................................................................................................................................ 91 Ilustración 45.INFLUENCIA DE UN OBSTÁCULO CON PENDIENTES ABRUPTAS. ........................................................................................................................................ 92 Ilustración 46.INFLUENCIA DE LOS OBSTÁCULOS EN LA VELOCIDAD .............. 92 Ilustración 47.COMPONENTES DE UN AEROGENERADOR ................................. 100 Ilustración 48.AEROGENERADOR DE PASO FIJO FRENTE A UNO DE PASO VARIABLE. ................................................................................................................. 105 Ilustración 49.MECANISMO DE ORIENTACIÓN DE UN AEROGENERADOR. .
...................................................................................................................................... 106 Ilustración 50.TORRES DE AEROGENERADOR ........................................................ 107 Ilustración 51.ORGANIGRAMA EMPRESARIAL. ...................................................... 122 Ilustración 52.COSTE DE ELEMENTOS DE UN PARQUE EÓLICO ....................... 136 Ilustración 53.COSTE DE EXPLOTACIÓN DE UN PARQUE EÓLICO. .................. 137 Ilustración 54.CRECIMIENTO DE LA POTENCIA EÓLICA INSTALADA ............... 143 Ilustración 55.REPARTO DEL SECTOR EÓLICO ........................................................ 144 Ilustración 56.POTENCIA EÓLICA INSTALADA POR EMPRESA. ......................... 145 Ilustración 57.MIX ENERGÉTICO ESPAÑOL. ............................................................ 146 Ilustración 58. POTENCIA EÓLICA INSTALADA EN EL MUNDO ......................... 147 Ilustración 59.POTENCIA EÓLICA INSTALADA POR PAÍSES ................................ 147 Ilustración 60.POTENCIA EÓLICA INSTALADA POR CCAA. .................................. 149 Ilustración 61.BENEFICIO NETO .................................................................................. 169 Ilustración 62.INGRESOS POR VENTAS TOTALES. ................................................ 171 Ilustración 63.GASTOS POR COMPRAS. .................................................................... 172 Ilustración 64.LIQUIDACIÓN DE IVA .......................................................................... 173 248 VIABILIDAD DE USO DE SISTEMAS DE ACUMULACIÓN DE AGUA EN EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EÓLICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS E
SCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL Ilustración 65.SALDO FINAL DE TESORERÍA ............................................................ 174 Ilustración 66.ICO LIQUIDEZ ......................................................................................... 175 Ilustración 67.RATIO DE ENDEUDAMIENTO 1. ....................................................... 181 Ilustración 68.RATIO DE ENDEUDAMIENTO 2. ....................................................... 181 Ilustración 69.RATIOS DE LIQUIDEZ. .......................................................................... 184 Ilustración 70.RATIOS DE RENTABILIDAD 1. ........................................................... 187 Ilustración 71.RATIOS DE RENTABILIDAD 2. ........................................................... 187 Ilustración 72.RATIOS DE EFICIENCIA. ...................................................................... 189 Ilustración 73.HISTOGRAMA DE TEMPERATURA .................................................. 207 Ilustración 74.HISTOGRAMA DE PRECIPITACIÓN. ................................................. 207 Ilustración 75.DIAGRAMA OMBROTÉRMICO ......................................................... 208 Ilustración 76.HISTOGRAMA DE EVAPOTRANSIPIRACIÓN EN FUNCIÓN DEL CULTIVO. ................................................................................................................... 212 Ilustración 77.DISTRIBUCIÓN DE CULTIVOS. .......................................................... 219 Ilustración 78.PESO DE CADA CULTIVO. ................................................................... 220 Ilustración 79.VAN. .......................................................................................................... 228 Ilustración 80.TIR ............................................................................................................. 228 Ilustración 81.AEROGENERADOR .......................................................................... 234 Ilustración 82.CURVA DE POTENCIA IPOWER 6EKW ........................................... 236 Ilustración 83.CURVA DE POTENCIA IPOWER 11KW ........................................... 237 Ilustración 84.CURVA DE POTENCIA IPOWER 15 .................................................. 238 Ilustración 85.CURVA DE POTENCIA IPOWER 20 .................................................. 239 Ilustración 86.CURVA DE POTENCIA IPOWER 50 KW. ......................................... 240 Ilustración 87.MAPA EÓLICO DE CASTILLA Y LEÓN.. ............................................ 240 249