Introducción a La Energía Eólica

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Tema 9. Energía EólicaEnergía y

Medio Ambiente

3º L. CC. Ambientales

TEMA 9. ENERGTEMA 9. ENERGÍÍA EA EÓÓLICALICA

1. Introducción.

2. Fundamentos físicos de la energía eólica.

3. Aerogeneradores.3.1. Aerogeneradores de eje vertical3.2. Aerogeneradores de eje horizontal3.3. Descripción de un aerogenerador de tipo danés

4. Selección del emplazamiento para parques eólicos.

5. Ventajas e inconvenientes de la energía eólica.

6. Situación de la energía eólica en España.


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ENERGÍA EÓLICA: Fundamentos físicos

V

x

A

Energía asociada a una masa de aire en movimiento:EC=(1/2) m�V2

EC=(1/2)[ρρρρAIRE�Vol.AIRE]V2

EC=(1/2)�ρρρρAIRE�A�x�V2

EC=(1/2)�ρρρρAIRE�A�V�t�V2

V=x/t

EECC/t=P/t=PAIREAIRE=(1/2)=(1/2)��ρρρρρρρρAIREAIRE��AA��VV33

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Máxima potencia aprovechable por una turbina eólica

LEY DE BETZ:LEY DE BETZ:“sólo puede convertirse como máximo un 16/27 (el 59%) de la energía cinética del viento en energía mecánica utilizando un aerogenerador”

PPaeraer..==CpCp��(1/2)(1/2)��ρρρρρρρρAIREAIRE��AA��VV33

Coeficiente de potencia CpCp=f(V, V rot. Turbina, molino,...)

Función del molino Función del aire


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Aerogenerador

“TURBINA DEVIENTO”

GENERADORELÉCTRICO

CAJA DE MULTIPLICACIÓN O TRANSMISIÓN

EECC EEELELÉÉCTCT

Cp ηηηηCV ηηηηG

ηηηηT = Cp� ηηηηCV � ηηηηG

“dispositivo en el que se transforma la energía cinética en energía eléctrica”

PPaeraer..==ηηηηηηηηTT��(1/2)(1/2)��ρρρρρρρρAIREAIRE��AA��VV33

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Tipos de aerogeneradores.Aerogeneradores de eje vertical

La dirección del viento es perpendicular al eje de giro del rotor

TURBINA DARRIEUSTURBINA DARRIEUSTURBINA SAVONIUSTURBINA SAVONIUS


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Tipos de aerogeneradores.Aerogeneradores de eje horizontal

La dirección del viento es paralelo al eje del rotor

MOLINOS DE LA MANCHAMOLINOS DE LA MANCHA MULTIPALA AMERICANOMULTIPALA AMERICANO

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Tipos de aerogeneradores.Aerogeneradores de eje horizontal

TIPOS DE MOLINOS DE EJE HORIZONTALTIPOS DE MOLINOS DE EJE HORIZONTALMOLINO DANMOLINO DANÉÉSS

SOTAVENTO

BARLOVENTO

ASPAS

BUJE

SENSORES

GÓNDOLA

TORRE


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CAJA MULTIPLICADORACAJA MULTIPLICADORA• Su objetivo es aumentar la velocidad de rotación del eje que acciona el generador.• Relación de multiplicación típica para 750 kW => 1:50.

GENERADORGENERADOR• Transforma la energía de rotación del eje de alta velocidad en energía eléctrica.• Suelen ser generadores asíncronos.• La corriente alterna generada suele ser de calidad baja (onda con ruido).

MECANISMO DE ORIENTACIMECANISMO DE ORIENTACIÓÓNN• Su objetivo es mantener el rotor de la turbina enfrentada a la dirección del viento.• Suelen ser motores eléctricos que actúan sobre una “cremallera” entre la góndola y la torre.

Partes de un aerogenerador

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CONTROL ELECTRCONTROL ELECTRÓÓNICONICO• Su objetivo es supervisar las condiciones de funcionamiento delaerogenerador.• Monitoriza la velocidad y dirección del viento, velocidad de giro del rotor, la potencia generada por el generador, T, ángulo de paso de cada pala, ...

GGÓÓNDOLA O BARQUILLANDOLA O BARQUILLA• Contiene el generador, la caja de multiplicación, mecanismos de control.

TORRETORRE• Soporta la góndola y el rotor.• Geometría tronco-cónica. Construidas en acero, celosía o de hormigón.• Altura: compromiso entre el coste y el aumento de energía aprovechada por estar elevada [H=(3/4)D+10; m]


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Selección de emplazamiento

�� ENTORNOENTORNO• Posibles obstáculos.• Efectos aerodinámicos del entorno.• Situación con respecto a otras turbinas: EFECTO ESTELA ⇒⇒⇒⇒

Separación entre líneas: 5-7 Drotor. Separación entre turbinas: 3 Drotor.

�� LOCALIZACILOCALIZACIÓÓNN• Disponibilidad del terreno.• Potencial eólico disponible.• Accesos y complejidad del terreno.• Proximidad de redes eléctricas.• Impacto socioeconómico en la zona.• Situación geográfica.

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Selección de emplazamiento

�� DIRECCIDIRECCIÓÓN PREDOMINANTE DE LOS VIENTOSN PREDOMINANTE DE LOS VIENTOS• Mapa de vientos de la zona (intensidad, dirección y horario).

�� VARIACIONES ESTACIONALES DEL RECURSOVARIACIONES ESTACIONALES DEL RECURSO• Presencia de vientos racheados.• Abundancia relativa de tormentas.

�� IMPACTO AMBIENTALIMPACTO AMBIENTAL

�� COSTECOSTE• Instalación y costes de mantenimiento.• Comparación con otras fuentes de energía locales.• Ayudas estatales.


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Ventajas e inconvenientes de la energía eólica

VENTAJASVENTAJAS� Fuente de energía inagotable, gratuita y autóctona.� No contaminante.� Compatibilidad del terreno con otros usos.� Recuperación total del terreno tras desmantelamiento.� Rápida construcción.� Tecnología madura y autóctona.

INCONVENIENTESINCONVENIENTES� Alto impacto visual.� Posibilidad de impacto acústico.� Impacto sobre aves de la zona y migratorias.� Problemas de conexión a redes débiles.

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Energía Eólica en el Mundo


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Energía Eólica en la U.E.

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Situación de la Energía Eólica en España


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