Módulo: 2 Unidad: IV Semana: 5 FUENTES DE ENERGIA NUEVAS Y RENOVABLES ENERGÍA EÓLICA Historia • Primer aprovechamiento: Egipcios • En el siglo VII d.C. surgen molinos elementales en Persia para el riego y moler el grano • A partir de los siglos XII-XIII empieza a generalizarse el uso de los molinos de viento • Estos molinos se mantienen hasta el siglo XIX • En1802, Lord Kelvin, asoció un generador eléctrico para obtener energía eléctrica. TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 3 • En la segunda mitad del siglo XIX aparece el Molino multipala tipo americano que sentará las bases para el diseño de los modernos generadores eólicos • Entre las guerras mundiales cuando aparecieron los proyectos de grandes aerogeneradores de dos o tres palas • El bajo precio del petróleo determina la suspensión de los grandes proyectos en todo el mundo • Con la primera crisis del petróleo se reinician los proyectos TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 4 Características generales • La energía eólica es una energía renovable, es decir que nunca se acaba • Forma indirecta de energía solar, las diferencias de temperatura y presión en la atmósfera por absorción de la radiación generan el viento • Las zonas más favorables, regiones costeras y grandes estepas, donde hay vientos constantes, velocidad media >30 Km/h TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 5 ENERGÍA EÓLICA Energía eólica: es la que se origina por la fuerza del viento. Tiene muchas ventajas, porque no provoca contaminación y es inagotable. Puede generar energía eléctrica por medio de molinos de viento. Parque eólico Los aerogeneradores dañan menos el medio ambiente que otras fuentes, aunque requieren una velocidad media del viento de al menos 21 km/h. La energía eólica La energía del viento, la energía eólica, se utiliza en la navegación a vela para impulsar los barcos. Disposición a lo largo de la línea de costa TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 8 Cuantificación de la energía existente en el viento • Un aerogenerador obtiene su potencia de entrada convirtiendo la fuerza del viento en un par actuando sobre las palas del rotor • Depende de la densidad del aire, del área de barrido del rotor y de la velocidad del viento. TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 9 Ecuación de la potencia P = 1/2ρAv3 P = Potencia en W ρ = densidad del aire en Kg/m3 A = Superficie en m2 V = Velocidad del viento en m/s TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 10 Coeficiente de potencia Cp = PA(v) / (1/2ρAv3 ) Limite de Beltz = 59% TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 11 Variables a tener en cuenta • Velocidad media del viento y distribución de frecuencias de la velocidad • Distribución de frecuencias en las diferentes direcciones (rosa de vientos) • Variación del viento con la altura. • Valores extremos (ráfagas). TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 12 Expresión para evaluar la velocidad del viento V=V0 (h/h0)n V= velocidad del viento, a la altura h respecto al suelo V0= velocidad del viento conocida a un altura h0 h= altura a la que se desea estimar la velocidad del viento. h0= altura de referencia. n= valor que depende de la rugosidad del terreno. Valores de n Tipo de terreno n Liso (mar,arena,nieve) 0,10-0,13 Moderadamente rugoso 0,13-0,20 Rugoso (bosques, barrios) 0,20-0,27 Muy rugoso (ciudades, edificios altos) 0,27-0,40 TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 14 TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 15 Tipos de aerogeneradores • Eje horizontal • Eje vertical Darreius Giromill TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 16 Aerogenerador Darreius (eje vertical) TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 17 ¿Cómo funciona un aerogenerador de eje horizontal? • Componentes Torre Rotor Multiplicador Generador Góndola Sistemas hidráulico Sistemas eléctrico Anemómetro y veleta TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 18 Aerogenerador de eje horizontal TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 19 • Góndola • • • Contiene los componentes clave del aerogenerador El personal de servicio puede entrar en la góndola desde la torre de la turbina A la izquierda de la góndola está el rotor del aerogenerador, es decir, las palas y el buje • Palas • Capturan el viento y transmiten su potencia hacia el buje • En un aerogenerador moderno de 1000 kW cada pala mide alrededor de 27 metros de longitud • Buje • El buje del rotor está acoplado al eje de baja velocidad del aerogenerador TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 20 • Eje de baja velocidad Conecta el buje del rotor al multiplicador El eje contiene conductos del sistema hidráulico para permitir el funcionamiento de los frenos aerodinámicos • Multiplicador Permite que el eje de alta velocidad que está a su derecha gire 50 veces más rápido que el eje de baja velocidad • Eje de alta velocidad • Gira aproximadamente a 1.500 r.p.m. • Equipado con un freno de disco mecánico de emergencia TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 21 Generador TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 22 • Controlador electrónico • Monitoriza las condiciones del aerogenerador y controla el mecanismo de orientación • En caso de cualquier disfunción para el aerogenerador y llama al ordenador • Sistema de orientación • Activado por el controlador electrónico, que vigila la dirección del viento utilizando la veleta TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 23 Torre TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 24 Tipos de torres • Torres tubulares de acero • Torres de celosía • Torres de mástil tensado con vientos TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 25 Veleta TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 26 Ventajas • Es una fuente de energía segura y renovable. • No produce emisiones a la atmósfera ni genera residuos, salvo los de la fabricación de los equipos y el aceite de los engranajes • Se trata de instalaciones móviles, cuya desmantelación permite recuperar totalmente la zona • Rápido tiempo de construcción (inferior a 6 meses) • Es una buena fuente de energía para sitios aislados. • Beneficio económico para los municipios afectados (canon anual por ocupación del suelo). Recurso autóctono • Su instalación es compatible con otros muchos usos del suelo • Se crean puestos de trabajo TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 27 Inconvenientes • Impacto visual: su instalación genera una alta modificación del paisaje • Impacto sobre la avifauna: principalmente por el choque de las aves contra las palas, efectos desconocidos sobre modificación de los comportamientos habituales de migración y anidación • Impacto sonoro: el roce de las palas con el aire produce un ruido constante, la casa mas cercana deberá estar al menos a 200 m. (43dB(A)) • Imposibilidad de ser zona arqueológicamente interesante • Fuente de energía aleatoria e intermitente, resulta arriesgado depender de ella si no se cuenta con algún sistema que la acumule TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 28 Contaminación producida por diferentes tipos de energía TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 29 Evolución de la energía eólica en España (2003-2005) CA Andalucía Hasta 2003 (MW) En 2004 (MW) % 04/03 En 2005 (MW) %05/04 TOTAL a 31/12/200 5 (MW) % sobre TOTAL 234,63 127 54,13% 86,61 23,95% 448,24 4,47% 1027,845 179,09 17,42% 200,2 16,59% 1407,135 14,03% Asturias 122,24 23,77 19,45% 18 12,33% 164,01 1,64% Baleares 0 3,65 0,00% 0 0,00% 3,65 0,04% Canarias 123,535 5,95 4,82% 0 0,00% 129,485 1,29% Castilla La Mancha 854,46 731,04 85,56% 432,16 27,26% 2017,66 20,12% Castilla y León 943,62 579,55 61,42% 293,7 19,28% 1816,87 18,12% Cataluña 86,45 7,92 9,16% 49,5 52,45% 143,87 1,43% Comunidad Valenciana 20,49 0 0,00% 0 0,00% 20,49 0,20% 1656,265 445,94 26,92% 267,07 12,70% 2369,275 23,63% 271,87 75 27,59% 61,75 17,80% 408,62 4,07% 32,47 16,5 50,82% 6 12,25% 54,97 0,55% 747,76 102,1 13,65% 49,5 5,82% 899,36 8,97% 84,77 0 0,00% 59,5 70,19% 144,27 1,44% 6206,405 2297,51 37,02% 1523,99 17,92% 10027,905 Aragón Galicia La Rioja Murcia Navarra País Vasco TOTAL TECNOLOGÍA ENERGÉTICA 100% 30
