Enenergia Eolica informe Tesis

Facultad de Ingeniería

UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PLATA

FUNDAMENTOS DE INGENIERIA AMBIENTAL - Catedra Q 0850

PROF. ING INES M SANTANA Dto.INGENIERIA QUIMICA - CÁTEDRA FUNDAMENTIOS DE INGENIERIA AMBIENTAL Q0850 1

“ENERGIA EOLICA”

Introducción.

La energía Eólica es aquella que podemos obtener de la fuerza del viento. La utilización del viento como una fuente de energía ha sido tema de interés en todo el mundo en la última década. En el pasado el viento ha sido una importante fuente de energía, que se ha aprovechado en los molinos de viento, y en el bombeo de agua. El mayor interés que existe actualmente es la producción de electricidad a partir del viento con el fin de sustituir los costosos combustibles fósiles. Existen diversos aparatos con diseños y tamaños adecuados para las diferentes necesidades. Algunos son con eje





vertical. La mayor parte de los generadores con eje vertical se han empleado para bombear agua y otro tipo de trabajos mecánicos.

Generador eólico.

Un generador eólico está constituido por:

� Un aeromotor de dos o tres palas: provisto de un sistema de regulación, que confiera al rotor una velocidad de rotación estable a partir de cierta velocidad del viento, y un sistema de seguridad destinado a frenar la máquina en caso de tempestad, si el sistema de regulación es inoperante a altas velocidades.

� Un generador eléctrico que puede estar:

- directamente acoplado al aeromotor. En el caso más sencillo las palas van directamente montadas en el eje del generador.

- acoplado a un multiplicador, colocado entre el aeromotor y el generador. Se verá que la velocidad de rotación depende del diámetro del rotor y disminuye cuando el diámetro aumenta. Entonces para tener un buen rendimiento, es necesario aumentar las revoluciones del aeromotor antes de acoplarlo al generador.

� Mecanismo de giro, que permita a la máquina estar siempre orientada en la dirección del viento, cualquiera que sea esta. La energía producida en la parte móvil, se transmite por medio de un dispositivo colector asociado al mecanismo de rotación.

� Cárter o armazón, que envuelva y proteja a todas las piezas del conjunto del los factores climáticos.





� Una cola, en el caso de que la máquina funcione de cara al viento, para obtener una orientación según los movimientos de la masa de aire.

� Torre de soporte: Es una estructura en la cual van montadas las aspas y generador de electricidad

� Cables de tensión: Son cables que sirven de soporte para sostener la torre y que no sea derribada por el viento.

Condiciones Climáticas.

En general la energía eólica conjuntamente con otras fuentes de energía no convencionales, tendrá importancia en la contribución al suministro mundial de energía en el futuro, el cual deberá aprovechar todas las fuentes que sean razonablemente utilizables. Las principales dificultades que presenta el aprovechamiento de esta fuente son: las variaciones en la velocidad del viento y la incapacidad de asegurar un suministro regular o constante.

Las mejores condiciones para la utilización de energía eólica son:

� Terrenos llanos, particulares en regiones costeras. Donde existen cumbres planas o colinas solitarias sin laderas escarpadas.

� Valles planos y extensos, expuestos en la dirección del viento predominante. El plan energético argentino: prevé una potencia instalada en nuestro país de 15.OOOMW. Si pensamos que un 5 % podría implementares con turbinas eólicas, esto representaría una instalación de 750 MW. Esta cantidad implica la demanda energética que podría confiarse a las centrales eólicas en el futuro, sobre todo considerando que el país posee elevados niveles de vientos medios.

Por lo general las instalaciones eólicas en Europa se encuentran en sitios con promedios de vientos que apenas superan los 7m/s. En la Patagonia son muy comunes los sitios con promedios de vientos que rondan los 9 m/s. En la región Patagónica, la dirección, constancia y velocidad del viento son tres variables que presentan un máximo en forma casi simultánea, conformando una de las regiones de mayor potencial eólico





del planeta. Con un promedio de vientos de 7 m/s se puede estimar que en un km2 se obtiene una producción de 23 GWh/año. En km2 se pueden ubicar unas 16 turbinas medianas de 450-500 kW de capacidad.

La producción de energía eléctrica a partir del viento se fundamenta en el mismo principio que los molinos de viento. Consiste en una turbina eólica cuya energía es proporcional al cubo de la velocidad del viento, de allí que por pequeñas que sean las variaciones éstas se reflejan de manera significativa en la producción.

Las Palas.

Las palas son una parte muy importante del aeromotor. De su naturaleza dependen el buen funcionamiento y la duración de la vida de la máquina, así como su rendimiento.

Hay muchos elementos que caracterizan estas palas:

i. Longitud

ii. Anchura

iii. Perfil iv. Materiales

v. Número

La longitud de las palas.

El diámetro de las palas está en función de la potencia deseada. La determinación de éste, fija también la frecuencia de rotación máxima, que la hélice no deberá pasar para evitar las tensiones en la punta de las palas, debidas a la fuerza centrífuga. Es esencial tener en cuenta la fatiga de las palas y los riesgos de vibraciones, sobre todo para las palas muy largas.

Ý en m 1 2 5 10 20 50

N max (rpm.) 2000 1000 400 200 100 40





Anchura. (Longitud de la cuerda del perfil).

La anchura de las palas no interviene en la potencia del aeromotor, que esta en función de la superficie barrida. La anchura interviene en el par de arranque (que son dos fuerzas de igual magnitud y sentido opuesto, cuyas líneas de acción son paralelas pero no coinciden. Estas no producen traslación, el único efecto del par es la rotación) que será mayor cuanto más ancha sea la pala, pero para obtener velocidades de rotación elevadas se prefieren las palas finas y ligeras. Entonces el resultado será s un compromiso entre estos dos factores.

Materiales.

Contrariamente a lo que se cree frecuentemente, no es la propia aerodinámica en donde está la dificultad, sino en la construcción y la resistencia de los materiales de la pala.

El material utilizado para las palas debe responder en los aeromotores modernos a frecuentes elevaciones de rotación y a otras exigencias, a veces contradictorias:

� Ligero. � Perfectamente homogéneo para facilitar la producción en serie. � Indeformable. � Resistente a la fatiga mecánica (en particular a las tensiones alternas

debidas al funcionamiento de los rotores y las vibraciones). � Resistente a la erosión y a la corrosión. � De uso y producción sencillos. � Coste bastante bajo para que el aeromotor se pueda construir y

vender.

Actualmente se encuentran cuatro tipos de materiales para hacer las palas de la hélice.

a) Madera.

Presenta ciertas ventajas: Es sencilla, ligera, fácil de trabajar y resiste bien la fatiga.

b) Metal.

Por lo general en las palas se emplea una aleación ligera con silicio o con magnesio, ya que con estos materiales se pueden obtener costes muy bajos si se producen grandes series (aluminio moldeado, hilado o repujado).

c) Materiales sintéticos, resinas, fibras y otros.





Algunos aeromotores funcionan con palas de materiales plásticos (10 KW bipala, fabricado en Alemania Federal, bajo la dirección de M.U. Hutter, Lübing), pero estos materiales, siendo muy interesantes en ciertos aspectos, como:

� poco peso; � insensibilidad a la corrosión; � buena resistencia a la fatiga, presentan ciertos inconvenientes que

podrían reducirse: � coste elevado; � falta de homogeneidad en la construcción; las características

dimensionales pueden variar de una pala a otra.

Los aeromotores realizados por ERDA en colaboración con la NASA, están equipados con palas de fibra de carbono, según la tecnología utilizada en los helicópteros.

d) Palas compuestas.

Las palas con diferentes materiales son una buena solución, en particular para los aeromotores de pequeña y mediana potencia. Ejemplos:

Aleación ligera + espuma de poliuretano

Aleación ligera + poliéster y fibra de vidrio

Madera + poliéster

Madera + metal

Las palas son la parte del aeromotor que sin duda tienen que evolucionar más.

Número de palas.

Las máquinas que se construían antes eran generalmente tripalas, pero en la actualidad suelen ser bipalas, aunque sean de pequeña o gran potencia.





BIPALA

Ventajas Inconvenientes

- Velocidades de giro muy altas que permiten rendimientos elevados.

- Máquina muy simple en particular por su tipo de regulación.

- Máquina más ligera y multiplicador más pequeño.

- Conjunto menos costoso.

- Sensible a las vibraciones, es el principal inconveniente puesto que a igualdad de calidad la hélice bipala es menos resistente.

- Más ruidosa por la velocidad de giro, ya que la velocidad de la punta de la pala es más elevada.

EL GENERADOR ELECTRICO Y EL MULTIPLICADOR.

EL GENERADOR ELECTRICO.

El aeromotor puede accionar directamente o indirectamente (a través de un multiplicador), dos tipos de generador eléctrico:

- 1) Generador de corriente contínua (dínamo).

- 2) Generador de corriente alterna (alternador).

Estos transformarán la energía mecánica en energía eléctrica, teniendo en cuenta las pérdidas ocurridas dentro el generador.





La fórmula de la transformación de energía es:

Cu * 2Ò * n

Cu: par del aeromotor (N*m)

n: velocidad de rotación (rpm)

i: Corriente proporcionada por el aerogenerador a una tensión U

1) GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA. (Dínamo).

La máquina está formada por dos partes bien diferenciadas:

- El circuito magnético (bobina de inducción) que crea un campo de inducción en el entrehierro y recibe el nombre de inductor.

- El bobinado de inducido en el que se recupera la energía eléctrica producida por la rotación del rotor accionado por el aeromotor.

Para recuperar esta energía, el inducido va provisto de un colector, que en la mayoría de los casos va provisto por dos sectores aislados de 180.

Dos escobillas, situadas una frente a otra, se ponen en contacto sucesivamente con el sector A después con el sector B, lo que permite que la corriente circule siempre en el mismo sentido en la utilización. En realidad, el colector consta de un gran número de sectores, que corresponden a otros tantos conductores, pero su papel es el mismo: hacer circular una corriente de igual sentido por todos los conductores de un mismo polo.





Si se considera que ese flujo producido por la bobina de excitación es constante (máquina compensada), la corriente proporcionada es proporcional a la velocidad de rotación. La relación entre la tensión en bornes de la máquina y la corriente es:

u = E - R * i

E: fuerza electromotriz de la dínamo.

R: resistencia de inducido.

i: Corriente suministrada a la carga.

2) GENERADOR SINCRONO DE CORRIENTE ALTERNA.

La máquina consta de las siguientes partes.

1. La bobina de excitación que crea el campo magnético en el cual el entrehierro es móvil, es el rotor accionado por el aeromotor. Puede ser de dos tipos:

- Rotor bobinado alimentado por dos colectores continuos en los que la corriente circula siempre en el mismo sentido.

- Rotor de imanes permanentes, con lo que se suprimen escobillas y colectores, que pueden ser causa de averías.

2. El inducido, en el que se recupera la energía, solidario a la carcasa, y conectado a la utilización. Este al estator, y puede ser monofásico o trifásico. El trifásico permite obtener una tensión alterna casi sinuosidal (curva representativa de los valores del seno) y, por tanto, mejor rendimiento.





Ventajas e inconvenientes.

El principal inconveniente de la dínamo es la presencia de escobillas y colectores, que requieren un mantenimiento periódico. Por otra parte, la dínamo es más pesada y cara que un generador de corriente alterna.

Pero no necesita ningún dispositivo complicado para la carga de baterías.

Un simple diodo, (válvula de vació termodiónica formada por dos electrodos; conectada a un circuito permite el paso de la corriente en un solo sentido), que soporte la intensidad nominal de la dínamo, será suficiente para evitar que la batería pueda ser cortocircuitada por el inducido, cuando esté parado.

El alternador, principalmente del tipo de rotor de imanes permanentes, presenta muchas ventajas. Su mantenimiento es nulo debido a la total ausencia de piezas en rozamiento. Para una misma potencia es más ligero y económico.

Pero debe girar a una velocidad más elevada y más estable que la dínamo (en general 3000 rpm) y además requiere un rectificador para la carga de baterías. A pesar de los inconvenientes propios de alternador, su utilización está generalizada, excepto para aeromotores de pequeña potencia, en los que la estabilidad de la velocidad de rotación no es suficiente.

En general, se utilizan alternadores trifásicos de imanes permanentes.

El multiplicador.

Se comprobó que el empleo de alternadores obliga a utilizar un multiplicador.

Efectivamente, los rotores de diámetro superior a los 5 metros, tienen velocidades de rotación demasiado bajas (<200rpm) para poder accionar directamente un alternador clásico.

Por tanto, para estas máquinas, es imprescindible intercalar un multiplicador entre el aeromotor y el generador.

Hay tres tipos de multiplicador que pueden utilizarse con los aeromotores:

- El más sencillo es el multiplicador de engranajes, de uno o varios ejes de ruedas dentadas cilíndricas. Es económico, pero de construcción embarazosa para conseguir relaciones de multiplicación elevadas.





- El empleo de trenes planetarios permite obtener multiplicaciones elevadas en un espacio reducido. La repartición de pares y esfuerzos entre varios satélites, así como la disposición coaxial, (perteneciente al eje o concerniente a él), de los ejes de entrada y salida facilitan una construcción compacta y relativamente ligera. Los satélites, arrastrados por un tren, engranan por una parte con el piñón colocado en el eje de salida, y por otra con una corona exterior fija. El eje de entrada es solidario con el tren que mueve satélites.

- El reductor de acoplamiento cónico, permite disponer el eje de salida perpendicular al de entrada.

En todos los casos, los dientes helicoidales aseguran un mejor rendimiento y también un funcionamiento más silencioso.

Equipos Eólicos Instalados en Argentina

Pico Truncado: (Santa Cruz):1000 kW Generadores: 10 de 100 kW (Ventis 20-100, alemanes) Fecha de conexión: 8/5/95 3 generadores (total: 300 kW) 29/1/96 7 generadores (total: 1000 kW) Propiedad de la municipalidad de Pico Truncado Viento: promedio de 9 m/s Distribución: red local (4100 viviendas) y Red Patagónica

Comodoro Rivadavia: (Chubut): 500 kW Generadores: 2 de 250 kW (MICON M530-250/50 kW, dinamarqueses) Fecha de conexión: 19/1/94 2 generadores (total: 500 kW)L la Cooperativa Eléctrica conformó con MICON e IFU (entidad financiera del estado danés) la empresa PECORSA.Es propiedad de PECORSA





Viento: promedio de 9.3 m/s Distribución: distribución local

Rada Tilly: (Chubut): 400 kW Generadores: 1 de 400 kW(MICON 750-400/100 kW, danés) Fecha de conexión : 18/3/96 1 generador (total: 400 kW) Es propiedad de COAGUA ( Coop.de Servicios de Rada Tilly) Viento: 10,8 m/s a la altura del rotor Distribución: Venta a la Cooperativa de Comodoro Rivadavia (red local)

Río Mayo: (Chubut):120 kW Generadores: 4 de 30 kW (Aeroman, alemanes) Fecha de conexión : Funcionan desde 1989 Viento: promedio anual de 8 m/s Distribución: Red local (Río Mayo) (alrededor del 30%)

Tandil:: (Buenos Aires):800kW Generadores: 2 de 400 kW (MICON M750-400/100kW dinamarqueses) Fecha de conexión : 26/5/95 los dos generadores. Son propiedad de CRETAL, Cooperativa Eléctrica de Tandil-Azul Ltda. Viento: 6,9 m/s a la altura del rotor Distribución: red local (rural), además le vende el excedente a ENSEBA mediante acuerdo logrado a partir de 1996.

Punta Alta: (Buenos Aires):400kW Generadores: 1 generador (MICON M750-400/100kW, danés) Fecha de conexión: 17/2/95 1 generador Es propiedad de la Cooperativa Eléctrica de Punta Alta Ltda. Viento: 7,3 m/s a la altura del rotor Distribución: Red local.

Cutral-Có: (Neuquén):400kW Generadores: 1 generador (MICON M750-400/100kW, danés) Fecha de conexión: 20/10/94 1 generador Es propiedad de COPELCO, Cooperativa Eléctrica de Cutral-Có. Viento: 7,2 m/s a la altura del rotor Distribución: Red local





Ayudada por una baja sustancial en los costos tecnológicos, pero enfrentada con una recesión económica de nunca acabar, la energía eólica en Argentina experimenta un prometedor avance. En los últimos 7 años creció casi un 25 %, pasando de 1.020 Kw. de potencia instalada en 1994, a 14.200 Kw. en la actualidad.

Pero aun así, su incidencia en el mercado global de la generación eléctrica es insignificante. Aquí, la producción de energía primaria usa mayoritariamente los combustibles fósiles, cubriendo un 53 % las centrales que utilizan petróleo y un 38% las de gas natural. En el rubro “otras”, que alcanza un 2 %, entre varias la energía eólica apenas suma.

Mercado

Aun con el viento en contra, en los últimos 10 años el crecimiento del sector fue significativo. “El crecimiento logrado durante la década ocurrió en un mercado absolutamente adverso, donde el precio del gas natural ha sido determinante (...) y sin ningún tipo de políticas gubernamentales que hayan promovido el desarrollo eólico”, dice Greenpeace.Sin embargo, y a pesar de tantos males, el desafío encontró sus aliados. Las cooperativas, con fuerte presencia en el mercado de la distribución en el interior del país, fueron las abanderadas y el 80 % de los aerogeneradores que hoy giran en Argentina son propiedad de estas empresas solidarias.

En La Pampa, la Cooperativa de Servicios de General Acha (Co.Se.Ga.), se apresta a instalar dos generadores con una potencia de 1,8 Mw., los primeros en el territorio provincial. Por su parte, el responsable de la Administración Provincial de Energía de esta provincia, el Ingeniero Jorge Belenda, dijo que se está por realizar un mapeo de los vientos, con el objeto de estudiar seriamente la posibilidad de instalar, en distintas partes de La Pampa, estos aparatos.

En la provincia de Buenos Aires, unas 40 cooperativas están realizando estudios de vientos, y ENARSA S.A., la empresa conformada por el Grupo Edenor y el Grupo Endesa, presentó un plan de desarrollo eólico para alcanzar los 3.000 Mw. en el año 2010. Según Greenpeace, y ateniéndose a las tendencias globales, en los próximos años se mantendrá el ritmo de crecimiento de un 25 % anual.

De acuerdo a los datos de la consultora BTM Consult ApS de Dinamarca, para fines del 2005, la capacidad mundial habrá pasado de 18.449 Mw., como es en la actualidad, a unos 58.214 Mw. En términos monetarios, en los próximos 4 años el volumen del negocio eólico alcanzará los 34.000 millones de dólares en todo el mundo. Cambios

La generación de electricidad a través de la energía eólica tiene un insignificante impacto ambiental si se compara con aquellas que utilizan combustibles fósiles o nucleares. Sin embargo, la propuesta debe luchar contra una falta de voluntad por parte del Gobierno

ENERGIA DEL VIENTO





Nacional. Aprobada la Ley Eólica (N° 25.019) que promociona con 1 centavo cada kilovatio/hora generado con los aerogeneradores, sin embargo su reglamentación tardó años, y su implementación sufre atrasos, actitud que genera incertidumbre en los inversores.

Mientras tanto, la Secretaría de Energía de la Nación, tiene previsto cubrir la demanda energética para los próximos 9 años con la construcción de centrales nucleares, grandes represas hidroeléctricas y centrales térmicas. “Greenpeace sostiene que por razones ambientales y económicas, esas prioridades de generación deben ser cambiadas hacia energías renovables”.En un país que llegó a contar con 600.000 molinos de viento utilizados para bombear agua y con pequeños molinos para la obtención de la electricidad, “la energía eólica puede volver a ser un pilar fundamental para el desarrollo económico y social”, dice Greenpeace, “haciendo uso del mismo recurso renovable de entonces (el viento), pero con una tecnología más actualizada y más poderosa”.

ENERGÍA EÓLICA EN ESPAÑA

El incremento de la potencia de origen eólico en la red eléctrica en España está aumentando de manera notable. España ocupa el segundo puesto mundial en energía eólica, detrás de la inalcanzable Alemania. El potencial estimado para los próximos años es de unos 10/14 GW.

La potencia eólica en el Registro en Régimen Especial alcanza los 30 GW. En un boletín reciente de la APPA se decía que podría haber en tramitación unos 75 GW eólicos!

PRINCIPALES PAÍSES POR CAPACIDAD EÓLICA INSTALADA (de más de 100 MW instalados).

PAIS MW PAIS MW

1 ALEMANIA 13.875 11 SUECIA 390

2 ESTADOS UNIDOS 6.336 12 GRECIA 354

3 ESPAÑA 6.212 13 CANADA 317

4 DINAMARCA 3.094 14 FRANCIA 231

5 INDIA 1.900 15 PORTUGAL 217

6 HOLANDA 910 16 AUSTRIA 267

7 ITALIA 800 17 AUSTRALIA 196

8 REINO UNIDO 648 18 IRLANDA 150

Tabla Actualizada a Enero de 2005

TOTAL EUROPA: 27.300 MW

TOTAL EN EL MUNDO: 37.200 MW





POTENCIA EÓLICA INSTALADA POR COMUNIDADES:

Potencia Instalada

1 GALICIA 1.549.045

2 NAVARRA 952.900

3 ARAGÓN 951.810

4 CASTILLA LA MANCHA 910.216

5 CASTILLA LEÓN 774.820

6 ANDALUCÍA 356.165

7 LA RIOJA 271.870

8 CANARIAS 146.620

9 ASTURIAS 120.560

10 CATALUÑA 86.725

11 PAÍS VASCO 59.270

12 C. VALENCIANA 20.490

13 MURCIA 11.220

14 BALEARES 0

15 CANTABRIA 0

16 EXTREMADURA 0

17 MADRID 0

6.211.711

Potencia eólica instalada en España, Enero 2004





OBJETIVO DE LA COMUNIDAD EUROPEA PARA EL AÑO 2010:

Potencia eólica instalada en España, Enero 2004.

Se han aprobado importantes planes eólicos en varias comunidades, cabe destacar:

GALICIA: En esta comunidad se han aprobado ya el segundo plan eólico, las pretensiones de este plan son las de seguir a la cabeza del sector eólico en España. Las informaciones recientes estiman en 6 GW reales para el año 2010.

CASTILLA Y LEÓN: Hasta finales de Julio 2001, se han presentado ante la junta ¡430 solicitudes de instalación de parques eólicos!, con una potencia total instalada de más de 12.400 MW. Si bien, algunas de estas solitudes están duplicadas, es decir, entran en competencia. Ya se están conceciendo numerosas licencias. En el Registro de productores en Régimen especial, hay 6 GW eólicos inscritos.

CATALUÑA: Ya se ha aprobado el Plan Eólico Catalán, del que se están presentado numerosas alegaciones. Se puede consultar el mapa eólico catalán en la dirección: http://www.gencat.es/mediamb/parcseolics. Se prevé la instalación de 25 parques eólicos y una potencia instalada del orden de los 1.500 MW.

PAIS VASCO: En Julio de éste año se ha aprobado el PTS (Plan Territorial Sectorial) de la Energía Eólica en Euskadi, con seis emplazamientos posibles para la instalación de parques eólicos y la disponibilidad de otros siete.





AEROGENERADORES DE GRAN POTENCIA CARACTERÍSTICAS GENERALES DE UN AEROGENERADOR

La fracción de energía capturada por un aerogenerador viene dada por el factor Cp, llamado coeficiente de potencia. Este coeficiente de potencia tiene un valor máximo teórico de 59,3% denominado límite de Betz.

Los primeros aerogeneradores tenían rendimientos del 10%, pero los más modernos utilizan sistemas de control de manera que operan siempre con la máxima eficiencia aerodinámica alcanzando valores de rendimiento próximos al 50%.

La mayoría de los aerogeneradores actuales son de eje horizontal. La opción de eje vertical tiene la ventaja de que los equipos de conversión y control están en la base del grupo y el aerogenerador no tiene que orientar su posición según la dirección del viento. La principal desventaja es que las cargas mecánicas pasan de cero a su valor máximo dos o tres veces por ciclo, dependiendo del número de palas y también la altura del rotor es más pequeña que en los de eje horizontal, con lo que el viento recibido es menor.

Los primeros aerogeneradores comerciales utilizaban la serie de perfiles aerodinámicos NACA 44XX para las palas del aerogenerador. Recientemente se han estado usando perfiles específicos para el uso en turbinas eólicas.

El número de palas utilizado normalmente suele ser de 3. Idealmente, se obtendría mayor rendimiento cuanto menor número de palas debido a que la estela que deja una pala es recogida por la pala siguiente, lo que hace que esta se frene.

Aunque idealmente el aerogenerador de una única pala sería el de mayor rendimiento, este tendría un pobre par de arranque. La solución optima considerada es la de rotor de 3 palas.

La velocidad del rotor de un aerogenerador comercial se elige para la utilización óptima de la velocidad del viento en el emplazamiento. La velocidad resultante del rotor será varias veces más pequeña que la velocidad requerida por el generador. Esta diferencia de velocidad se soluciona mediante un engranaje.

Las claves en el diseño y funcionamiento de un aerogenerador están en los componentes estructurales, el diseño aerodinámico, el sistema de conversión eléctrica y el sistema de control.





La potencia de los aerogeneradores ha aumentado considerablemente.

CARACTERÍSTICAS PARTICULARES DE LOS AEROGENERADORES Generadores asíncronos (pesan menos y no necesitan un régimen tan constante como el de los síncronos), mal acoplamiento a la red, se necesita una red potente que absorba las inestabilidades. La potencia obtenida es directamente proporcionar al área barrida por las palas y al cubo de la velocidad del viento. Es necesario elevar la altura del generador para conseguir una mayor velocidad del aire (teoría de la capa límite). Se instalan generalmente en zonas de alta montaña o frente al mar, en el caso de alta montaña el descenso de la densidad del aire actúa de forma negativa en la potencia. A mayor número de palas menor rendimiento (la estela que deja una la puede recoger la siguiente y frenarse). A mayor número de palas menor par de arranque. Se toma la opción de tripala como la óptima. Paso de pala y orientación variable. Generadores que se usan actualmente: Generador 600 kW, torre de 35/40/45/50/55 m de altura y 39/42/44 m de diámetro. -Generadores futuros: Generador 1500 kW, torre de 50m de altura y 63 m de diámetro de pala (algunos equipos llevan dos generadores de 750 kW acoplados en paralelo). En España están aún en fase de ensayo. La torre tiene unos 3.6m en la base de diámetro y 2m en la parte mas alta (unas 32 toneladas). La barquilla (conjunto situado en la parte superior de la torre) tiene 5m de largo y pesa 18 toneladas. El conjunto de rotor y aspas pesa unas 8 toneladas. Peso total entre 55 y 62 toneladas. El precio medio por torre en un parque medio (24 MW), incluida toda instalación y subestación ronda los 81 millones de pesetas por grupo (de 600 Kw).





La mayoría están diseñados para embarcaciones marinas e instalaciones de recreo, se colocan sobre mástiles o sobre tejados. Es posible obtener una potencia concreta bajo encargo.

GENERADORES DE BAJA POTENCIA





EJEMPLO ORIENTATIVO DE ENERGÍA EÓLICA COMBINADA CON LA SOLAR PARA EL ABASTECIMIENTO DE ENERGÍA EN UNA VIVIENDA AISLADA DE LA RED.

Necesidades que puede cubrir esta instalación a 220 c.a. : - Nevera bajo consumo (< 1Kw/24 h) - 15 luces electrónicas de bajo consumo (23 w =100 w) - TV color y equipo música - Lavadora en frío Esta instalación puede cubrir aproximadamente las necesidades de 10 Kwh semana. Material necesario:

UNIDADES DESCRIPCIÓN

4 Paneles fotovoltaicos 60 Wp.

1 Regulador 15 A.

1 Batería estacionaria 1200 Ah (C 100)

1 Inversor 1000 w (3 kw pico)

1 Aerogenerador 400 w.

PRECIO TOTAL DEL MATERIAL. 4,480.14 €





VENTAJAS DE LA ENERGÍA EÓLICA

1. Es una fuente de energía segura y renovable. 2. -No produce emisiones a la atmósfera ni genera residuos, salvo los de la fabricación de

los equipos y el aceite de los engranajes. 3. -Se trata de instalaciones móviles, su desmantelación permite recuperar totalmente la

zona. 4. -Rápido tiempo de construcción (inferior a 6 meses).-Beneficio económico para los

municipios afectados (canon anual por ocupación del suelo). 5. Recurso autóctono. 6. -Su instalación es compatible con otros muchos usos del suelo. 7. -Se crean puestos de trabajo.

DESVENTAJAS DE LA ENERGÍA EÓLICA

1. -Impacto visual: su instalación genera una alta modificación del paisaje 2. -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.

3. -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))

4. -Posibilidad de zona arqueológicamente interesante.

COMPARACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL DE LAS DIFERENTES FORMAS DE PRODUCIR ELECTRICIDAD (en Toneladas por GWh producido):

Fuente: US Departament of Energy, Council for Renewable Energy Education y AEDENAT.

TR= trazas. NOTA: Los valores de emisiones consideran también las emitidas durante el periodo de construcción

de los equipos.

FUENTE DE ENERGÍA

CO2 NO2 SO2 PARTÍCULAS CO HIDRO- CARBUROS

RESIDUOS NUCLEARES

TOTAL

Carbón 1.058,2 2.986 2,971 1,626 0,267 0,102 - 1.066,1

Gas Natural (ciclo combinado)

824 0,251 0,336 1,176 TR TR - 825,8

Nuclear 8,6 0,034 0,029 0,003 0,018 0,001 3,641 12,3

Fotovoltaica 5,9 0,008 0,023 0,017 0,003 0,002 - 5,9

Biomasa 0 0,614 0,154 0,512 11,361 0,768 - 13,4

Geotérmica 56,8 TR TR TR TR TR - 56,8

Eólica 7,4 TR TR TR TR TR - 7,4

Solar Térmica 3,6 TR TR TR TR TR - 3,6

Hidráulica 6,6 TR TR TR TR TR - 6,6,





Normas Legales Energía Eólica y Solar

Ley 25.019

REGIMEN NACIONAL DE ENERGIA EOLICA Y SOLAR Ley 25.019

Artículo 1º - Declárase de interés nacional la generación de energía eléctrica de origen eólico y solar en todo el territorio nacional.

El Ministro de Economía y Obras y Servicios Públicos de la Nación, a través de la Secretaría de Energía promoverá la investigación y el uso de energías no convencionales o renovables.

La actividad de generación de energía eléctrica de origen eólico y solar no requiere autorización previa del Poder Ejecutivo nacional para su ejercicio.

Art. 2º - La generación de energía eléctrica de origen eólico y solar podrá ser realizada por personas físicas o jurídicas con domicilio en el país, constituidas de acuerdo a la legislación vigente.

Art. 3º - Las inversiones de capital destinadas a la instalación de centrales y/o equipos eólicos o solares podrán diferir el pago de las sumas que deban abonar en concepto de impuesto al valor agregado por el término de 15 (quince) años a partir de la promulgación de esta Ley. Los diferimientos adeudados se pagarán posteriormente en 15 (quince) anualidades a partir del vencimiento del último diferimiento.

Art. 4º - El Consejo Federal de la Energía Eléctrica promoverá la generación de energía eólica y solar, pudiendo afectar para ello recursos del Fondo para el Desarrollo Eléctrico del Interior, establecido por el artículo 70 de la Ley 24065.

Art. 5º - La Secretaría de Energía de la Nación en virtud de lo dispuesto en el artículo 70 de la Ley 24065 incrementará el gravamen dentro de los márgenes fijados por el mismo hasta 0,3 $/MWh, que serán destinados a remunerar en 1 (un) centavo por KWh efectivamente generados por sistemas eólicos instalados que vuelquen su energía en los mercados mayoristas y/o estén destinados a la prestación de servicios públicos.

Los equipos a instalarse gozarán de esta remuneración por un período de 15 (quince) años, a contarse a partir de la solicitud de inicio del período de beneficio.





Art. 6º - La Secretaría de Energía de la Nación, propiciará que los distribuidores de energía, compren a los generadores de energía eléctrica de origen eólico, el excedente de su generación con un tratamiento similar al recibido por las centrales hidroeléctricas de pasada.

Art. 7º - Toda actividad de generación eléctrica eólica y solar que vuelque su energía en los mercados mayoristas y/o que esté destinada a la prestación de servicios públicos prevista por esta Ley, gozará de estabilidad fiscal por el término de 15 (quince) años, contados a partir de la promulgación de la presente, entendiéndose por estabilidad fiscal la imposibilidad de afectar al emprendimiento con una carga tributaria total mayor, como consecuencia de aumentos en las contribuciones impositivas y tasas, cualquiera fuera su denominación en el ámbito nacional, o la creación de otras nuevas que las alcancen como sujetos de derecho a los mismos.

Art. 8º - El incumplimiento del emprendimiento dará lugar a la caída de los beneficios aquí acordados, y al reclamo de los tributos dejados de abonar más sus intereses y actualizaciones.

Art. 9º - Invítase a las provincias a adoptar un régimen de exenciones impositivas en sus respectivas jurisdicciones en beneficio de la generación de energía eléctrica de origen eólico y solar.

Art. 10º - La Secretaría de Energía de la Nación reglamentará la presente Ley dentro de los 60 (sesenta) días de la aprobación de la misma.

Art. 11º - Derógase toda disposición que se oponga a la presente Ley.

La presente Ley es complementaria de las Leyes 15336 y 24065 en tanto no las modifique o sustituya, teniendo la misma autoridad de aplicación.

Art. 12º - De forma.

Nota: Esta Ley fue promulgada parcialmente por el Poder Ejecutivo mediante el D. 1220/98 (B.O.: 26/10/98) al observarse los artículos 3º y 5º. Posteriormente los artículos mencionados quedaron confirmados por el Honorable Senado de la Nación conformado el 11/11/98 y publicado (B.O.: 7/12/98).

Fuente : Tesis de Postgrado Energias Renovables / Madrid España 2006 CIEMAT Ing. Ines Micaela Santana Argentina

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