Universidad Abierta Interamericana Facultad de Tecnología Informática Ingeniería en Sistemas Informáticos Sistemas de Hardware para la Administración Trabajo Práctico: Energía Renovable Campus: División: Docente: Alumnos: Fecha: Centro 5º A TM López, Rubén Boichuk, Carlos Cabral, Juan Digón, Malena Ganino, Valeria 10/05/2012 Alumnos: Boichuk; Cabral; Digón; Ganino Grupo 2 Universidad Abierta Interamericana Campus Centro – 5to Año TM Contenido Energía Renovable............................................................................................................................... 3 Energía Eólica .................................................................................................................................. 3 ¿Qué es la energía eólica?........................................................................................................... 3 Factores que influyen en la cantidad de potencia del viento ..................................................... 3 Cómo se produce y obtiene ........................................................................................................ 3 Diseño de un aerogenerador ...................................................................................................... 4 Control de potencia en los aerogeneradores.............................................................................. 5 Relación tamaño potencia........................................................................................................... 5 Operación económica de la generación eólica ........................................................................... 6 Historia ........................................................................................................................................ 7 Plantas de energía eólica............................................................................................................. 7 Producción por países ................................................................................................................. 8 Ventajas ....................................................................................................................................... 8 Desventajas ................................................................................................................................. 9 Energía Fotovoltaica ...................................................................................................................... 10 Introducción .............................................................................................................................. 10 ¿Qué es la energía fotovoltaica? ............................................................................................... 10 Tecnología Fotovoltaica ............................................................................................................ 10 Paneles fotovoltaicos ................................................................................................................ 11 Inversor ..................................................................................................................................... 11 Equipo de medida ..................................................................................................................... 12 Conexión a la red ....................................................................................................................... 12 Baterías...................................................................................................................................... 12 Sistemas aislados....................................................................................................................... 12 Sistemas conectados a la red .................................................................................................... 14 Ventajas ..................................................................................................................................... 15 Desventajas ............................................................................................................................... 15 Preguntas .......................................................................................................................................... 16 Respuestas ........................................................................................................................................ 16 Mapa Conceptual .............................................................................................................................. 19 Energía Eólica ................................................................................................................................ 19 Energía Fotovoltaica ...................................................................................................................... 20 Alumnos: Boichuk; Cabral; Digón; Ganino Grupo 2 Universidad Abierta Interamericana Campus Centro – 5to Año TM Energía Renovable Energía Eólica ¿Qué es la energía eólica? La energía eólica es la energía cuyo origen proviene del movimiento de masa de aire, es decir, del viento. En la tierra el movimiento de las masas de aire se deben principalmente a la diferencia de presiones existentes en distintos lugares de esta, moviéndose de alta a baja presión, este tipo de viento se llama viento geoestrófico. Para la generación de energía eléctrica a partir de la energía del viento a nosotros nos interesa mucho mas el origen de los vientos en zonas más especificas del planeta, estos vientos son los llamados vientos locales, entre estos están las brisas marinas que son debida a la diferencia de temperatura entre el mar y la tierra, también están los llamados vientos de montaña que se producen por el calentamiento de las montañas y esto afecta en la densidad del aire y hace que el viento suba por la ladera de la montaña o baje por esta dependiendo si es de noche o día. Factores que influyen en la cantidad de potencia del viento La energía eólica es aprovechada por nosotros básicamente por un sistema de un rotor que gira a medida que pasa viento por este. La potencia del viento depende principalmente de 3 factores: 1. Área por donde pasa el viento (rotor) 2. Densidad del aire 3. Velocidad del viento Cómo se produce y obtiene La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas de aire que se desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión, con velocidades proporcionales al gradiente de presión. Los vientos son generados a causa del calentamiento no uniforme de la superficie terrestre por parte de la radiación solar, entre el 1 y 2% de la energía proveniente del sol se convierte en viento. De día, las masas de aire sobre los océanos, los mares y los lagos se mantienen frías con relación a las áreas vecinas situadas sobre las masas continentales. Los continentes absorben una menor cantidad de luz solar, por lo tanto el aire que se encuentra sobre la tierra se expande, y se hace por lo tanto más liviana y se eleva. El aire más frío y más pesado que proviene de los mares, océanos y grandes lagos se pone en movimiento para ocupar el lugar dejado por el aire caliente. Para poder aprovechar la energía eólica es importante conocer las variaciones diurnas y nocturnas y estacionales de los vientos, la variación de la velocidad del viento con la altura sobre el suelo, la entidad de las ráfagas en espacios de tiempo breves, y valores máximos ocurridos en series históricas de datos con una duración mínima de 20 años. Es también importante conocer la velocidad máxima del viento. Para poder utilizar la energía del viento, es necesario que este alcance una velocidad mínima que depende del aerogenerador que se vaya a utilizar pero que Alumnos: Boichuk; Cabral; Digón; Ganino Grupo 2 Universidad Abierta Interamericana Campus Centro – 5to Año TM suele empezar entre los 3 m/s (10 km/h) y los 4 m/s (14,4 km/h), velocidad llamada "cut-in speed", y que no supere los 25 m/s (90 km/h), velocidad llamada "cut-out speed". La energía del viento es utilizada mediante el uso de máquinas eólicas (o aeromotores) capaces de transformar la energía eólica en energía mecánica de rotación utilizable, ya sea para accionar directamente las máquinas operatrices, como para la producción de energía eléctrica. En este último caso, el sistema de conversión, (que comprende un generador eléctrico con sus sistemas de control y de conexión a la red) es conocido como aerogenerador. En la actualidad se utiliza, sobre todo, para mover aerogeneradores. En estos la energía eólica mueve una hélice y mediante un sistema mecánico se hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador, que produce energía eléctrica. Para que su instalación resulte rentable, suelen agruparse en concentraciones denominadas parques eólicos. Un molino es una máquina que transforma el viento en energía aprovechable, que proviene de la acción de la fuerza del viento sobre unas aspas oblicuas unidas a un eje común. El eje giratorio puede conectarse a varios tipos de maquinaria para moler grano, bombear agua o generar electricidad. Cuando el eje se conecta a una carga, como una bomba, recibe el nombre de molino de viento. Si se usa para producir electricidad se le denomina generador de turbina de viento. Los molinos tienen un origen remoto. Diseño de un aerogenerador El aerogenerador consta de varias partes un esquema general de cómo funciona el aerogenerador esta dado por la siguiente figura: Palas del rotor: Es donde se produce el movimiento rotatorio debido al viento. Eje: Encargado de transmitir el movimiento rotatorio. Caja de engranajes o Multiplicadores: Encargados de cambiar la frecuencia de giro del eje a otra menor o mayor según dependa el caso para entregarle al generador una frecuencia apropiada para que este funcione. Generador: Es donde el movimiento mecánico del rotor se transforma en energía eléctrica. Alumnos: Boichuk; Cabral; Digón; Ganino Grupo 2 Universidad Abierta Interamericana Campus Centro – 5to Año TM Además de estos componentes básicos se requieren otros componentes para el funcionamiento eficiente y correcto del aerogenerador en base a la calidad de servicio de la energía eléctrica, alguno de ellos son: Controlador electrónico: que permite el control de la correcta orientación de las palas del rotor, también en caso de cualquier contingencia como sobrecalentamiento del aerogenerador lo para. Unidad de refrigeración: Encargada de mantener al generador a una temperatura prudente. Anemómetro y la Veleta: Cuya función están dedicadas a calcular la velocidad del viento y la dirección de este respectivamente. Están conectadas al controlador electrónico quien procesa estas señales adecuadamente. Control de potencia en los aerogeneradores Pitch controlled También llamados por regulación de ángulo de paso, el controlador electrónico lleva un registro de las potencias entregadas por el aerogenerador, si la potencia entregada pasase un valor nominal el controlador hace que el ángulo por donde se recibe el viento cambie de posición lo que hace que cambie el área efectiva por donde pasa el viento y por lo tanto disminuye su potencia absorbida, en el caso que la potencia recibida es muy chica se hace el procedimiento contrario Stall controlled Denominados también regulados por perdida de aerodinámica, las palas del rotor están fijas al eje, las palas del rotor han sido aerodinámicamente diseñadas de tal manera que a medida que aumenta la velocidad del viento se produce paridad de potencia por turbulencias y así se regula la potencia generada. Por alerones Esta técnica consiste en cambiar la geometría de las palas del rotor, sin embargo esto produce fuerzas que pueden dañar la estructura, por lo tanto es sola usada en generadores de baja potencia. Relación tamaño potencia Existe una estrecha relación al tamaño de las palas del rotor y la potencia entregada por este. En la figura siguiente se muestra la relación: Alumnos: Boichuk; Cabral; Digón; Ganino Grupo 2 Universidad Abierta Interamericana Campus Centro – 5to Año TM Operación económica de la generación eólica Como sabemos la energía eólica posee un elemento aleatorio en su generación que es la fuerza del viento análogo a las hidrogeneradoras que su variable aleatoria es las hidrológica. Como sabemos una operación eficiente de un sistema eléctrico consiste en resolver un problema de optimización el cual considera que: Equilibrio de la oferta y la demanda de energía Conversión de la energía de recursos primarios Capacidad de las plantas y potencias instaladas Capacidad almacenada También este problema de operación económica considera: Variabilidad de la demanda a lo largo del año Abastecimiento de la demanda en periodos de alta y baja Proyección de la demanda en el futuro Viendo distintos datos se puede apreciar un ejemplo de la operación económica en Turquía (Los datos están de acuerdo a sus características geográficas, así que si hay mucha diferencia con el caso chileno no extrañarse) en donde existen distintos tipos de tipo de generación encontrándose los siguientes valores: Hidroeléctrica: Costo 40 $/Kw/año Térmica: Costo 20 $/Kw/año (Bencina + operación) Solar: Costo 30 $/Kw/año Eólica: Costo 30 $/Kw/año Alumnos: Boichuk; Cabral; Digón; Ganino Grupo 2 Universidad Abierta Interamericana Campus Centro – 5to Año TM Para un eficiente despacho de las generadoras se despacha según el menor costo, en Turquía se ven dos tipos de periodos uno normal y otro de alta demanda registrándose los siguientes tipos de despachos: Demanda total: 10800 MW Despacho térmico: 7920 MW Despacho Hidroeléctrico:1536 MW Despacho eólico:1344 MW Como se puede apreciar el despacho de potencia se realizo según la que tiene menor costo hasta la que tiene mayor costo, ya que la idea es minimizar los costos de operación. El caso eólico es importante en Turquía ya que ocupa el 12% del total de la generación. Historia La energía eólica no es algo nuevo, es una de las energías más antiguas junto a la energía térmica. El viento como fuerza motriz existe desde la antigüedad y en todos los tiempos ha sido utilizado como tal. Ha movido a barcos impulsados por velas o ha hecho funcionar la maquinaria de los molinos al mover sus aspas. Pero, fue a partir de los ochenta del siglo pasado, cuando este tipo de energía limpia sufrió un verdadero impulso. La energía eólica crece de forma imparable a partir del siglo XXI, en algunos países más que en otros, pero sin duda alguna en España existe un gran crecimiento, siendo uno de los primeros países por debajo de Alemania a nivel europeo o de Estados Unidos a escala mundial. Su auge en parques eólicos es debido a las condiciones tan favorables que existe de viento, sobre todo en Andalucía que ocupa un puesto principal, entre los que se puede destacar el Golfo de Cádiz, ya que el recurso de viento es excepcional. La referencia más antigua que se tiene es un molino de viento que fue usado para hacer funcionar un órgano en el siglo I era común. Los primeros molinos de uso práctico fueron construidos en Afganistán, en el siglo VII. Estos fueron molinos de eje vertical con hojas rectangulares. Aparatos hechos de 6 a 8 velas de molino cubiertos con telas fueron usados para moler trigo o extraer agua. Plantas de energía eólica Las plantas de energía eólica son un conjunto de generadores eólicos los cuales generan cada uno energía eléctrica. El costo de cada turbina eólica está en función de: Los alerones del rotor Eje La transmisión: referida a la caja de cambios Generador Góndola Torre Sin embargo existen costos adicionales: Equipo de monitoreo Control de calidad Financiamiento Gestión e ingeniería Alumnos: Boichuk; Cabral; Digón; Ganino Grupo 2 Universidad Abierta Interamericana Campus Centro – 5to Año TM Producción por países Capacidad total de energía eólica instalada Capacidad (MW) 2009 2008 2006 Posición País EE.UU. 32.919 25.170 11.603 1 Alemania 25.030 23.903 20.622 2 China 20.000 12.210 2.405 3 España 18.263 16.754 11.730 4 India 10.742 9.654 6.270 5 Francia 4.655 3.404 1.567 6 Italia 4.547 3.736 2.123 7 Reino Unido 4.015 3.241 1.963 8 Dinamarca 3.384 3.180 3.136 9 Portugal 3.374 2.862 1.716 10 2005 9.149 18.428 1.260 10.028 4.430 757 1.717 1.353 3.128 1.022 2004 6.725 16.628 764 8.504 3.000 386 1.265 888 3.124 522 Existe una gran cantidad de aerogeneradores operando, con una capacidad total de 159.213 MW, de los que Europa cuenta con el 47,9% (2009). EE.UU. y China, juntos, representaron 38,4% de la capacidad eólica global. Los cinco países (EE.UU., China, Alemania, España e India) representaron 72,9% de la capacidad eólica mundial en 2009, ligeramente mayor que 72,4% de 2008. La Asociación Mundial de Energía Eólica (World Wind Energy Association) anticipa que una capacidad de 200.000 MW será superada en el 2010. En 2006, la instalación de 7,588 MW en Europa supuso un incremento del 23% respecto a la de 2005. Alemania, España, Estados Unidos, India y Dinamarca han realizado las mayores inversiones en generación de energía eólica. Dinamarca es, en términos relativos, la más destacada en cuanto a fabricación y utilización de turbinas eólicas, con el compromiso realizado en los años 1970 de llegar a obtener la mitad de la producción de energía del país mediante el viento. Actualmente genera más del 20% de su electricidad mediante aerogeneradores, mayor porcentaje que cualquier otro país, y es el quinto en producción total de energía eólica, a pesar de ser el país número 56 en cuanto a consumo eléctrico. Ventajas Es energía limpia Sencillez de los principios aplicados Conversión directa Empieza a ser competitiva Es un tipo de energía renovable ya que tiene su origen en procesos atmosféricos. Es una energía limpia ya que no requiere una combustión que produzca dióxido de carbono (CO2), y no produce emisiones atmosféricas ni residuos contaminantes. Si bien no en todos los lugares puede ser utilizada como única fuente de energía eléctrica, su inclusión en un sistema interrelacionado permite, cuando las condiciones del viento son adecuadas, ahorrar combustible en las centrales térmicas y/o agua en los embalses de las centrales hidroeléctricas. Estando integrado a sistemas interrelacionados de energía eléctrica, permite el ahorro de combustible fósil, o agua almacenada en los embalses. Alumnos: Boichuk; Cabral; Digón; Ganino Grupo 2 Universidad Abierta Interamericana Campus Centro – 5to Año TM Puede instalarse en espacios no aptos para otros fines, por ejemplo en zonas desérticas, próximas a la costa, en laderas áridas y muy empinadas para ser cultivables. Puede convivir con otros usos del suelo, por ejemplo prados para uso ganadero o cultivos bajos como trigo, maíz, papas, remolacha, etc. Dado que los aerogeneradores actuales son de baja velocidad de rotación, el problema de choque con las aves se está reduciendo. Crea puestos de trabajo en las zonas en las que se construye y en las plantas de ensamblaje. La energía eólica es una fuerte alternativa al cambio climático ya que no produce efecto invernadero. Su instalación es rápida, entre 6 meses y un año. Su utilización combinada con otros tipos de energía, habitualmente la solar, permite la autoalimentación de viviendas, terminando así con la necesidad de conectarse a redes de suministro, pudiendo lograrse autonomías superiores a las 82 horas, sin alimentación desde ninguno de los 2 sistemas. Desventajas Intermitencia de los vientos Dispersión geográfica Impacto ambiental sobre ecosistemas Generación de interferencias Tecnología en desarrollo Dificultad de almacenamiento Alumnos: Boichuk; Cabral; Digón; Ganino Grupo 2 Universidad Abierta Interamericana Campus Centro – 5to Año TM Energía Fotovoltaica Introducción El Sol es una fuente de energía abundante e inmediatamente disponible. Un sistema fotovoltaico, más familiarmente conocido como paneles solares, captura la energía solar y la convierte en electricidad aprovechable. De hecho, los sistemas fotovoltaicos son ya una parte importante de nuestras vidas. Sistemas fotovoltaicos simples alimentan muchos artículos de bajo consumo, como calculadoras y relojes de pulsera. Sistemas más sofisticados alimentan satélites de comunicaciones, bombas de agua, también aparatos eléctricos, luces en casas y lugares de trabajo. Los sistemas fotovoltaicos son una fuente de energía renovable que puede instalarse fácilmente, incluso en casas ya construidas. ¿Qué es la energía fotovoltaica? Los sistemas fotovoltaicos convierten la luz solar directamente en electricidad, mediante el uso de lo que es conocido como “células solares”. Una célula solar está hecha de material semiconductor dispuesto en dos capas: P y N (ver figura). Cuando la radiación del sol incide en la célula fotovoltaica en forma de luz solar, la línea de separación entre P y N actúa como un diodo. Los fotones con suficiente energía que inciden en la célula provocan que los electrones pasen de la capa P a la capa N. Un exceso de electrones se acumula en el lado N mientras que en el lado P se produce un déficit. La diferencia entre la cantidad de electrones es la diferencia de potencial o voltaje, que puede ser usado como una fuente de energía. Con tal de que la luz siga incidiendo en el panel, la diferencia de potencial se mantiene, incluso en días nublados, debido a la radiación difusa de luz. Tecnología Fotovoltaica Los tres componentes principales de un sistema fotovoltaica (véase la figura de abajo) son las células fotovoltaicas y paneles (A), el inversor (B), y el contador que registra la cantidad de energía producida(C). Para sistemas fotovoltaica sin conexión a la red (D) –también llamados sistemas fotovoltaicos autónomos-, las baterías (E) son también un componente necesario. Alumnos: Boichuk; Cabral; Digón; Ganino Grupo 2 Universidad Abierta Interamericana Campus Centro – 5to Año TM Paneles fotovoltaicos Un módulo fotovoltaico es la unidad básica de construcción de cualquier sistema fotovoltaica. Un módulo fotovoltaica consiste en células interconectadas entre si y selladas con un recubrimiento de vidrio y un respaldo impermeable. Los módulos se construyen con marcos adecuados para su posterior montaje. Un módulo fotovoltaica contiene entre 48 y 72 células conectadas en serie; módulos fotovoltaica típicos son 0,8 x 1,2 m2 y 0,8 x 1,6 m2, que corresponde aproximadamente desde 80 a 150 Wp, y la media de peso de un módulo fotovoltaica es de aproximadamente 12 Kg/m2. Dos o más módulos pueden ser pre-cableados juntos para instalarse como una unidad llamada panel solar o panel fotovoltaica. Se pueden añadir paneles fotovoltaica según se incremente la necesidad de producción de energía eléctrica. Inversor Las células fotovoltaicas y módulos generan corriente continua (CC). Dado que la mayoría de los electrodomésticos usan corriente alterna (CA), el inversor se usa para convertir la corriente continua en alterna, adecuando también la frecuencia y la tensión a la red local. Los inversores para aplicaciones fotovoltaicas incluyen funciones de control para optimizar la potencia de salida, a la que nos referiremos como MPPT (maxium power point tracking). La potencia de salida es igual a la tensión multiplicada por la corriente (P=V x I), y la función MPPT continuamente ajusta la impedancia de la carga para garantizar la potencia óptima. En el pasado, se utilizaba un único inversor para una matriz o sistema fotovoltaico completo. Actualmente, la práctica común es instalar un inversor por cada línea de módulos, o incluso dotar a cada módulo de su propio inversor, un proceso al que también nos referimos como crear “módulos CA”. Para reducir las pérdidas entre los paneles fotovoltaicos y el inversor, se recomienda que éste se sitúe lo más cerca posible de los paneles fotovoltaica. Además, asegúrese de que dicho inversor está suficientemente refrigerado y no lo exponga a la luz solar directa. Alumnos: Boichuk; Cabral; Digón; Ganino Grupo 2 Universidad Abierta Interamericana Campus Centro – 5to Año TM Equipo de medida Para garantizar que el sistema fotovoltaico esté funcionado correctamente, se recomienda tener una medida de la producción del sistema fotovoltaica. El contador registra la cantidad de electricidad (kWh) producida por el sistema. Tenga en cuenta que en algunas instalaciones, se usa un único contador: la lectura del contador decrece cuando la potencia está siendo generada, y aumenta cuando la potencia está siendo consumida. Hay, sin embargo, varias configuraciones disponibles de medición, cada una con sus ventajas e inconvenientes. En última instancia, corresponde a compañía eléctrica local aprobar la configuración. Conexión a la red Depende del tamaño de la instalación fotovoltaica: las unidades más pequeñas se pueden conectar directamente a un enchufe eléctrico, mientras que las unidades más grandes se pueden conectar al contador donde los cables de la red pública entran en la casa. Baterías Los sistemas fotovoltaicos con baterías de almacenamiento están especialmente indicados en zonas donde no hay oferta de suministro eléctrico disponible o bien éste no es fiable. La capacidad de almacenar la energía eléctrica generada por el sistema fotovoltaico, lo hace una fuente de energía fiable ya sea de día o de noche, llueva o haga sol. Los sistemas fotovoltaicos con baterías pueden ser diseñados para alimentar equipos que utilicen corriente continua o alterna. Las personas que usan equipos convencionales de corriente alterna, deben añadir un inversor entre las baterías y la carga. Los sistemas fotovoltaicos con baterías de almacenamiento se utilizan en todo el mundo para suministrar electricidad a luces, sensores, aparatos de grabación, interruptores, electrodomésticos, teléfonos y televisores. Sistemas aislados Como se puede ver en el cuadro de la figura de Sistemas Aislados las aplicaciones aisladas de la Energía Solar Fotovoltaica son numerosas y no dejan de aparecer otras nuevas. Casi todas suelen requerir almacenamiento eléctrico, salvo algunas que almacenan de otra forma, por ejemplo, llenando balsas con agua bombeada por un sistema fotovoltaico o híbrido fotovoltaico-eólico. Este es un mercado creciente, y es posible que alguna aplicación nueva pueda hacerle crecer exponencialmente (por ejemplo, la sustitución de los generadores diésel cuando el precio resulte favorable y se intensifique el crédito para la compra inicial del sistema fotovoltaico). La electrificación rural se ha convertido en un mercado creciente en los últimos años. La imposibilidad de extender la red a casas y aldeas remotas y la correspondiente inaccesibilidad de energía eléctrica para 2000 millones de personas ha determinado la iniciación de programas de electrificación rural en muchos países (Marruecos tiene que electrificar todos los pueblos en 2010), lo que representa 200000 casas alimentadas con Energía Solar Fotovoltaica. Se contempla como muy adecuado establecer pequeñas redes de potencia y vender la energía a los usuarios, de modo que se centralice el mantenimiento de las baterías, etc. Estos sistemas requieren muchos elementos de control propios de las TICs para repartir y controlar las prioridades en casos de escasez y sobreabundancia. Con Energía Solar Fotovoltaica van alimentarse decenas de miles de repetidores de telecomunicación que por su ubicación (alto de cerros y colinas) encuentran en esta tecnología la mejor solución desde el punto de vista técnico y económico. Alumnos: Boichuk; Cabral; Digón; Ganino Grupo 2 Universidad Abierta Interamericana Campus Centro – 5to Año TM En los países en vía de desarrollo las redes no serán probablemente iguales que las desarrolladas en el siglo XX en los países industrializados, basadas en grandes centrales de base y largas redes de distribución. En aquéllos se contempla un modelo de red distribuido sobre el que se impondrá una red de comunicaciones para optimizar el control del flujo. Así pues, esas redes serán intensivas en el uso de las TICs, más de lo que son las redes eléctricas actuales. La figura 16 ilustra este concepto de futuro. Alumnos: Boichuk; Cabral; Digón; Ganino Grupo 2 Universidad Abierta Interamericana Campus Centro – 5to Año TM Sistemas conectados a la red Un sistema conectado a red se compone, fundamentalmente, de los módulos fotovoltaicos que integran el generador fotovoltaico, el inversor que convierte la corriente continua de los paneles en alterna y la inyecta en la red y por último, el contador de energía inyectada a la red. Estos sistemas tienen remunerada la generación de esta energía limpia y permiten que con la expansión del mercado los precios puedan ir bajando. Dado que los módulos fotovoltaicos son dispositivos de alta fiabilidad, el elemento que requiere más atención técnica es el inversor. En las grandes plantas conectadas a la red, que es el modelo mayoritario en España, las inversiones son suficientemente grandes (superiores a los 10 M€, de media) como para que la instrumentación y el empleo de las TICs en supervisión y mantenimiento se incluya en ella sin excesivas limitaciones. El diseño técnico y económico de estos proyectos es de la mayor importancia para lograr la rentabilidad esperada. Puesto que la fuente solar no va a fallar, el riesgo reside en un mal diseño o una mala planificación, por lo que es fundamental contar con profesionales conocedores del conjunto de aspectos que rodean esta nueva tecnología. Es importante señalar que denominamos “grandes” a plantas que rondan los 10–20 MW, valores de potencia pico que por comparación con las plantas convencionales resultan ser 100 veces menores. La modularidad de la Energía Solar Fotovoltaica es una de sus ventajas características porque reducirá el transporte de energía y las pérdidas asociadas. En España, las pérdidas de transporte de energía eléctrica son del 10-15%. Otra notable realidad es que la conversión directa de energía luminosa en eléctrica rompe el esquema de generación normalmente ligado a los procesos térmicos, mecánicos o termomecánicos. Alumnos: Boichuk; Cabral; Digón; Ganino Grupo 2 Universidad Abierta Interamericana Campus Centro – 5to Año TM Ventajas Los paneles fotovoltaicos son limpios, silenciosos y no dañan el medio ambiente. Aunque la instalación requiere de una obra, su construcción es rápida y de poco mantenimiento. Es el único sistema que puede ofrecernos un suministro de energía continuo ya que podemos utilizarlo haya sol o no. Desventajas El costo de compra es elevado debido a que este sistema de energía fotovoltaica no se encuentra masificado. Posee ciertas limitaciones con respecto al consumo ya que no puede utilizarse más energía de la acumulada en períodos en donde no haya sol. La gente que está pendiente de la estética de su casa, es la imagen que estos paneles dan; no son necesariamente agradables a la vista debido a sus grandes dimensiones. Alumnos: Boichuk; Cabral; Digón; Ganino Grupo 2 Universidad Abierta Interamericana Campus Centro – 5to Año TM Preguntas 1) ¿Qué es la energía eólica? 2) Nombre tres partes de un aerogenerador. 3) ¿Qué factores influyen en la cantidad de potencia del viento? 4) Nombre tres ventajas de la energía eólica 5) Nombre tres desventajas de la energía eólica 6) ¿Cuál es la principal función de un sistema fotovoltaico? 7) ¿Cuáles son los componentes principales en un sistema fotovoltaico? 8) ¿Cómo se conforma un panel fotovoltaico? 9) Aplicaciones de un sistema aislado y nombre 2 de cada uno. 10) Ventajas y desventajas de este tipo de energía solar. Respuestas 1) Es la energía del viento que está relacionada con el movimiento de las masas de aire que se desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión, con velocidades proporcionales al gradiente de presión. 2) Partes de un aerogenerador: Palas del rotor: Es donde se produce el movimiento rotatorio debido al viento. Eje: Encargado de transmitir el movimiento rotatorio. Caja de engranajes o Multiplicadores: Encargados de cambiar la frecuencia de giro del eje a otra menor o mayor según dependa el caso para entregarle al generador una frecuencia apropiada para que este funcione. Generador: Es donde el movimiento mecánico del rotor se transforma en energía eléctrica. Controlador electrónico: que permite el control de la correcta orientación de las palas del rotor, también en caso de cualquier contingencia como sobrecalentamiento del aerogenerador lo para. Unidad de refrigeración: Encargada de mantener al generador a una temperatura prudente. Anemómetro y la Veleta: Cuya función están dedicadas a calcular la velocidad del viento y la dirección de este respectivamente. Están conectadas al controlador electrónico quien procesa estas señales adecuadamente. 3) La potencia del viento depende principalmente de 3 factores: 1. Área por donde pasa el viento (rotor) 2. Densidad del aire 3. Velocidad del viento 4) Ventajas: Sencillez de los principios aplicados Conversión directa Es un tipo de energía renovable ya que tiene su origen en procesos atmosféricos. Es una energía limpia ya que no requiere una combustión que produzca dióxido de carbono (CO2), y no produce emisiones atmosféricas ni residuos contaminantes. Alumnos: Boichuk; Cabral; Digón; Ganino Grupo 2 Universidad Abierta Interamericana Campus Centro – 5to Año TM Estando integrado a sistemas interrelacionados de energía eléctrica, permite el ahorro de combustible fósil, o agua almacenada en los embalses. Puede instalarse en espacios no aptos para otros fines, por ejemplo en zonas desérticas, próximas a la costa, en laderas áridas y muy empinadas para ser cultivables. Puede convivir con otros usos del suelo, por ejemplo prados para uso ganadero o cultivos bajos como trigo, maíz, papas, remolacha, etc. Dado que los aerogeneradores actuales son de baja velocidad de rotación, el problema de choque con las aves se está reduciendo. Crea puestos de trabajo en las zonas en las que se construye y en las plantas de ensamblaje. La energía eólica es una fuerte alternativa al cambio climático ya que no produce efecto invernadero. Su instalación es rápida, entre 6 meses y un año. Su utilización combinada con otros tipos de energía, habitualmente la solar, permite la autoalimentación de viviendas, terminando así con la necesidad de conectarse a redes de suministro, pudiendo lograrse autonomías superiores a las 82 horas, sin alimentación desde ninguno de los 2 sistemas. 5) Desventajas: Intermitencia de los vientos Dispersión geográfica Impacto ambiental sobre ecosistemas Generación de interferencias Tecnología en desarrollo Dificultad de almacenamiento 6) Un sistema fotovoltaico, más familiarmente conocido como paneles solares, captura la energía solar y la convierte en electricidad aprovechable. 7) Los tres componentes principales de un sistema fotovoltaico son las células fotovoltaicas y paneles, el inversor, y el contador que registra la cantidad de energía producida. 8) Un módulo fotovoltaico es la unidad básica de construcción de cualquier sistema fotovoltaica. Un módulo fotovoltaica consiste en células interconectadas entre si y selladas con un recubrimiento de vidrio y un respaldo impermeable. 9) Aplicaciones de consumo, aplicaciones industriales y aplicaciones remotas. Relojes, linternas; señales de tráfico, pantalla; alumbrado, riego. 10) Ventajas Los paneles fotovoltaicos son limpios, silenciosos y no dañan el medio ambiente. Aunque la instalación requiere de una obra, su construcción es rápida y de poco mantenimiento. Es el único sistema que puede ofrecernos un suministro de energía continuo ya que podemos utilizarlo haya sol o no. Desventajas Alumnos: Boichuk; Cabral; Digón; Ganino Grupo 2 Universidad Abierta Interamericana Campus Centro – 5to Año TM El costo de compra es elevado debido a que este sistema de energía fotovoltaica no se encuentra masificado. Posee ciertas limitaciones con respecto al consumo ya que no puede utilizarse más energía de la acumulada en períodos en donde no haya sol. La gente que está pendiente de la estética de su casa, es la imagen que estos paneles dan; no son necesariamente agradables a la vista debido a sus grandes dimensiones. Alumnos: Boichuk; Cabral; Digón; Ganino Grupo 2 Mapa Conceptual Energía Eólica Universidad Abierta Interamericana Campus Centro – 5to Año TM Alumnos: Boichuk; Cabral; Digón; Ganino Grupo 2 Energía Fotovoltaica Universidad Abierta Interamericana Campus Centro – 5to Año TM
