Post on 31-Dec-2014
Curso Introductorio de Energía Eólica
DECIMA PARTE
Curso Introductorio de Energía Eólica
SISTEMAS CONVERSORES DE ENERGÍA EÓLICA
(SCEE)
Curso Introductorio de Energía Eólica
TIPOS DE SCEETIPOS DE SCEE
• SISTEMAS DE EJE VERTICAL
• SISTEMAS DE EJE HORIZONTAL
SISTEMA VENTAJAS INCONVENIENTES
Eje vertical Aprovechan vientos de cualquier dirección
Menos eficientes que los sistemas de eje horizontal
Eje horizontal Más eficientes que los sistemas de eje vertica
Necesitan un sistema de orientación
Los sistemas de eje horizontal también pueden ser:
Viento arriba o viento atrás
Velocidad constante o velocidad variable
Curso Introductorio de Energía Eólica
Aplicación de los SCEEAplicación de los SCEE
Aplicación de la energía eólica
Generación de potencia para servicio de energía eléctrica
Centrales eoloeléctricas
Generación distribuida
Sistemas aislados híbridos
Orientadas al uso final (sistemas aislados)
Bombeo de agua
Molienda y trituración
Refrigeración
Producción de hielo
Calefacción
Usos residenciales
Desalación de agua
Compresión de aire
Señalización y telemetría
Protección catódica
Producción de hidrógeno
Procesos electroquímicos
Etc.
Curso Introductorio de Energía Eólica
TIPOS DE ROTORES
Curso Introductorio de Energía Eólica
TIPOS DE ROTORES
Curso Introductorio de Energía Eólica
TIPOS DE ROTORES
Curso Introductorio de Energía Eólica
Eficiencia de Conversión de un SCEEEficiencia de Conversión de un SCEE
vCp m G ePvP mPrP
Gmpt vC
t = Eficiencia de conversión
Cp(v) = Eficiencia del rotor
m = Eficiencia de la transmisión
G = Eficiencia del generador
Pv = Potencia del viento
Pr = Potencia a la salida del rotor
Pm = Potencia mecánica
Pe = Potencia eléctrica
Curso Introductorio de Energía Eólica
Bombeo de Agua
Bomba Mecánica
Curso Introductorio de Energía Eólica
Bombeo de Agua
Aerogenerador-Bomba eléctrica
Curso Introductorio de Energía Eólica
Bombeo de AguaBombeo de Agua1. Evaluación de requerimientos de agua La potencia de la aerombomba
a bombear
donde: donde:
ER = Energía requerida (Wh) ρ = Densidad del aire, (kg/m³)
Q = Cantidad de agua bombeada, (m3) v = Velocidad de viento, (m/s)
g = Aceleración de la gravedad (9.81 m/s²) A = Área barrida por el rotor
H = Altura de elevación total, (m) Cp = Coeficiente de potencia del
2. Evaluación de la energía eólicadisponible rotor (típicamente entre 0.2 y 0.45)
en el sitio ηM = Eficiencia de la transmisión
a) Patrón de distribución diaria ηB = Eficiencia de la bomba
b) Patrón estacional, correlacionado con 3.- Análisis económico
el observatorio más cercano a) Vida útil de la aerobomba (20 a 30 años)
c) Velocidades medias mensuales b) Tasas de interés y de amortización
d) Desviación estándar de medias horarias c) Costos de operación y mantenimiento
varianza d) Tasa de incremento esperada en los
precios de combustible y energía eléctrica
f) Costo real en el sitio de los combustibles
utilizados o de la energía eléctrica
6.3/HgQER BMpCAvP 3
21
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Aerogeneración
Aerogenerador Avispa (IIE) Aerogenerador Colibrí
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Aerogeneración
Tamaño comparativo (Aerogenerador Avispa)
Curso Introductorio de Energía Eólica
Aerogeneración
Vista del Generador (Aerogenerador Avispa)
Curso Introductorio de Energía Eólica
Aerogeneración
Sistema de orientación (Aerogenerador Avispa)
Curso Introductorio de Energía Eólica
Aerogeneración
Aerogenerador Comercial de Mediana Capacidad
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Aerogeneración
Estación de pruebas “El Gavillero”
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s
i
kv
v
c
vk
eme dvecv
ck
vPP1
Potencia Generada TeóricaPotencia Generada Teórica
vi = Velocidad de inicio de generación
vs = Velocidad de salida de generación
Pe (v) = Curva de potencia del aerogenerador
Curso Introductorio de Energía Eólica
Curva de Potencia de un AerogeneradorCurva de Potencia de un Aerogenerador
Velocidad
(m/s)
Potencia
(kW)
3.6 0.0
4.2 0.4
6.8 2.0
9.5 3.7
10.0 4.0
12.2 4.0
15.3 4.0
18.0 4.0
20.0 0.0
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s
i
kv
v
c
vk
eme dvecv
ck
vPP1
Potencia Generada TeóricaPotencia Generada Teórica(ejemplo)(ejemplo)
Encontrar la potencia media generada con aerogenerador cuya curva de potencia es la descrita en la lámina anterior si los factores de la f.d.p. de Weibull son k=2.32 (adim) y c= 5.87 m/s
Velocidad
(m/s)
Potencia
(kW)
3.6 0.0
4.2 0.4
6.8 2.0
9.5 3.7
10.0 4.0
12.2 4.0
15.3 4.0
18.0 4.0
20.0 0.0
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Potencia Generada Teórica (ejemplo)Potencia Generada Teórica (ejemplo)RESPUESTA:
CLS
k = 2.32
c = 5.87
N = 100
DIM VEL(10), POT(10)
VEL(1) = 3.6: POT(1) = 0!
VEL(2) = 4.2: POT(2) = .4
VEL(3) = 6.8: POT(3) = 2!
VEL(4) = 9.5: POT(4) = 3.7
VEL(5) = 10!: POT(5) = 4!
VEL(6) = 18!: POT(6) = 4!
VEL(7) = 20!: POT(7) = 0!
V1 = 3.6: V2 = 20: H = (V2 - V1) / N
V = V1: GOSUB 500: P1 = P
V = V2: GOSUB 500: P2 = P
PG = (P1 + P2) / 2
V = V1
FOR I = 1 TO N - 1
V = V + H: GOSUB 500: PG = PG + P
NEXT I
PG = PG * H
PRINT USING "POTENCIA GENERADA= ####.# kW"; PG
GOTO 600
500 J = 2
510 IF V >= VEL(J) THEN GOTO 550: ELSE J = J + 1: GOTO 510
550 P = (POT(J) - POT(J - 1)) / (VEL(J) - VEL(J - 1))
P = (P * (V - VEL(J - 1))) + POT(J - 1)
P = P * (k / c) * (V / c) ^ (k - 1)
P = P * EXP(-((V / c) ^ k))
RETURN
600 END
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Potencia Generada Teórica (ejemplo)Potencia Generada Teórica (ejemplo)
RESPUESTA: 1.3 kW
Factor de PlantaFactor de Planta
nom
me
PP
FP
Pnom = Potencia nominal, kW
Para nuestro ejemplo FP: 0.325 o 32.5%
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Dimensionamiento de un Banco de Dimensionamiento de un Banco de BateríasBaterías
conautbat
bat ENDOD
E
max
11
Ebat = Tamaño del banco de baterías, Wh
Ebat = Eficiencia de la batería (0.7-0.8 plomo-ácido, 0.6-0.7 Niquel-Cadmio)
DODmax = Máxima profundidad de descarga
Naut = Días de autonomía
Econ = Demanda de energía por día, Wh