Aerogeneradores: Generadores de electricidad y productores de agua (página 3)

• Dióxido de titanio estabilizado mediante rayos UV

• Revestimiento de poliuretano lineal.

• Imanes permanentes constituidos por aleación de las tierras raras Neodimio-Hierro-Boro.

• Turbina con tecnología de alta densidad de potencia

• Mínimo coste de W garantizado.

• Potencia máxima de salida 1.300-1.800 W

• Velocidad mínima de viento para arranque del aerogenerador: 2,9 m/s

• Disponible en 12,24 y 48 V

• Potencia nominal: 1.000W

• Velocidad del viento nominal: 8 m/s

• Velocidad del viento para arranque: 2,9 m/s

• Potencia máxima: 1.800 W

• Diámetro del rotor: 2.3 m

• Área barrida: 4,15 m

• Peso: 21,3 kg

• Tensión: 12,24,48 V

• Alternador: Trifásico de imanes permanentes sin escobillas.

• Aplicación: aislada o red

Especificaciones Técnicas

• Hélices de fibra de carbono unidireccionales de baja inercia, alta precisión, calidad aeroespacial, diseñados por ordenador.

• Altamente silenciosas, no interfieren en señales de radio o Tv, indetectables por los radares.

• Configurables para entornos de vientos fuertes o suaves, mediante ajuste del cabeceo del buje.

• Sistema de cabeceo vertical avanzado de 3 etapas de geometría activa que permite la supervivencia del aerogenerador para rachas de viento extremadamente elevadas mientras mantiene la potencia de salida máxima.

• Resistencia a velocidades de viento superiores a 250 km/h.

• Regulador de resistencia de descarga (Dump load) por tecnología de modulación de ancho de pulso (PWM).

• Banco de condensadores para asegurar aislamiento de la batería.

• Indicadores del estado de carga de la batería.

• Amperímetro de la turbia.

• Voltímetro del sistema.

• Diodo de protección de sobretensiones integrado.

• Disipador térmico modular.

• Embarrado de terminales para conexión de los cables de potencia, aislado, sin conexiones de potencia internas, para evitar cortocircuitos.

• Módulo de resistencia de descarga desmontable del regulador para colocación remota.

• Módulo acoplable al regulador con ventilador integrado. NOTA: un segundo módulo se puede añadir para el control de la resistencia de descarga colocada remotamente.

• Indicador de uso de resistencia de descarga LED's.

• Puerta transparente de policarbonato, permite su cierre con herramienta

• Resistencias cerámicas de frenado tipo industrial, configurables en función del voltaje del sistema.

• Las abrazaderas distanciadoras integradas proporcionan refrigeración y seguridad añadida al tiempo que facilitan en mayor medida el trabajo de la instalación.

Torres diseñados con seguridad

Torres de materiales tipo aeroespacial con sistema de instalación desde suelo, disponen de unos acoplamientos por compresión patentados en latón y acero inoxidable. Las torres están disponibles a diferentes alturas:

Torres disponibles en diferentes alturas

• 1. Torre de 14.3 metros: Altura de torre de 12.8m.

• 2. Torre de 7.6 metros: Altura de torre de 6.4m.

Fuente: Zytech Aerodyne

Figura ?33. Torres diseñados con seguridad

Característica y especificaciones del sistema de montaje

Sistema de montaje, por elevación desde suelo superior de la torre. Resiste ráfagas de más de 160km/h. 3 acoplamientos por compresión para el montaje del mástil. Base pivotante con adaptadores para el cableado eléctrico. Receptáculo para el mástil-grúa. Montaje deslizante en T para facilitar los trabajos de tumbar y levantar la torre. Sirga tensora de 6.35 mm de grosor, de calidad aeronáutica.

Fuente: Zytech Aerodyne

Figura ?34. Kit de montaje en obra en torre de sujeción con sistema de instalación desde el suelo.

• 4. La turbina eólica Rutland Windcharger WG-910

La tensión generada por la turbina es, en principio, senoidal alterna y la Marlec, ya provee un rectificador en puente de diodos insertado en la nacele de la turbina de modo que la salida obteniéndose una tensión continua pulsante, por rectificación en onda completa. La nacele de la turbina una vez accionada por la cola, cuando el viento incide sobre ella, tendrá libre movimiento en 360º, en el plano horizontal, a la búsqueda del viento incidente. Exactamente a este hecho, la turbina dispone de un conjunto de dos anillos colectores fabricados en liga de cobre y montados sobre el material soldado aislado del eje de sustentación mismo. De esta forma una tensión continua pulsante está aplicada a los anillos colectores a través de cepillos de carbono y de estos, choques interiormente, a lo largo del eje vertical de sustentación de la turbina, está aplicada para conductores de sección recta de 2.5mm⠡l medio exterior. La Marlec notifica del riesgo lo que ocurre trabajando de la turbina eólica sin ninguna carga acoplada a sus terminales debido a las altas tensiones generadas, la que se fundamenta técnicamente por lo que se establece el principio de inducción electromagnética, ley de Faraday y que calcula la tensión en los terminales del generador electromagnético:

De este modo, para una determinada inductancia de la bobina, dependiendo de la magnitud del indicador de variación del flujo magnético, se puede obtener un valor de tensión generada bastante alta. Marlec recomienda que a la condición de ensayo en circuito abierto sea usada apenas para pruebas de laboratorio, debiendo ser usada con cautela, siempre que sea posible evitar.

Especificaciones técnicas de la Turbina Eólica WG-910

El Rutland Windcharger WG-910 es una turbina eólica de pequeño tamaño para aplicaciones de carga de bancos de batería. Estas aplicaciones son atractivas, particularmente, para instalaciones de lugares remotos, lugares no suplidos por la red eléctrica convencional, por ejemplo estaciones meteorológicas o estaciones de telecomunicaciones proveídas de alimentación eléctrica a partir de dispositivos acumuladores. Las dimensiones del rotor y demás componentes de la turbina eólica WG-910 son presentadas en la figura siguiente:

Fuente: Tesis Doctoral-Controlador de carregamento de baterías para turbinas eólicas de pequeño porte

Figura ?35. Dimensiones de la turbina WG-910

La figura líneas arriba ilustra al rotor aerodinámico de la turbina eólica y los compuesto por un conjunto de seis palas, acopladas al generador, con un diámetro total de 910mm, este valor será usado para el cálculo de la razón de la velocidad específica de punta de pala, tip speed ratio (?) y la caracterización de las palas de la turbina eólica. La relativa facilidad de la instalación constituye bastante versatilidad para este modelo de turbina eólica, la cuál puede ser usada así también en embarcaciones que necesiten de suministro de energía eléctrica por batería.

Fuente: RENEWABLE ENERGY TRAILER: wind turbine and power storage and management systems – specification, design, manufacture and testing.

Figura ?36. Palas del Rutland Windcharger WG-910 NACA 0006.

La Figura 37 muestra la curva de potencia de la turbina eólica conforme a los datos del fabricante. Una de las características de la potencia de la turbina es la dada por el fabricante a través de una curva de potencia, la cual representa la variación de la potencia en función de la velocidad del viento.

Fuente: Tesis Doctoral-Controlador de carregamento de baterías para turbinas eólicas de pequeño porte

Elaboración: Propia 2010

Figura ?37. Curva de potencia de la turbina WG-910

La curva de potencia presentada en la figura ?37, se puede notar que la turbina comienza a producir energía a partir de la velocidad de viento mayores a 2m/s y la potencia máxima de la turbina es de 180W, como se puede observar en la referida curva, la cual alcanza a las velocidades de viento entre 18 a 20 m/s, que son consideradas velocidades bastante altas para la mayoría de las aplicaciones. En términos de tensión nominal el modelo WG-910 entrega 12 Vcc a 24 Vcc, un ejemplo suministra una tensión nominal de 12 Vcc a una potencia de 100 Watts, generalmente, se considera una tensión de salida prácticamente constante para la aplicación de carga de un banco de baterías, es bastante común en el campo de aplicaciones, referirse a la característica de corriente supliendo la carga y autonomía de las baterías, en caso de período en detrimento de la potencia producida por la turbina, la propuesta para el suministro de energía eléctrica son los acumuladores Pb-ácido. La potencia nominal de 100W se obtiene de la turbina WG-910 a una velocidad de viento de 12m/s. Para obtener la máxima potencia que es 180W la velocidad del viento debe ser de 20m/s.

En la Tabla ?07. Presenta la corriente de carga de la turbina eólica Rutland Wind Charger WG-910 y las distintas autonomías para diferentes velocidades de viento, tanto para la turbina especificada de 12Vcc como para 24Vcc. La tabla aporta la capacidad de corriente para un régimen de funcionamiento de 24h, con suministro de tensión nominal de 12V o 24V.

Tabla ?07. Autonomía y corriente de carga suplida por el WG-910 para 12Vdc y 24Vdc en función de la velocidad media del viento

Fuente: Tesis Doctoral-Controlador de carregamento de baterías para turbinas eólicas de pequeño porte

Elaboración: Propia 2010

Considerando la turbina de serie WG-910 de 12V, objeto de este trabajo, obsérvese que la potencia proporcionada y por consiguiente la autonomía del sistema varía directamente con la velocidad del viento. Para 6m/s, por ejemplo, si la turbina eólica está proporcionando una corriente de 1.6ª, durante un período aproximado de 24h es teniéndo una autonomía (A) de: A=1.6Aײ4h=38.4Ah, similar al proporcionado por Marlec. El fabricante de la turbina también proporciona la tensión característica generada con relación a la velocidad de rotación del generador, a través de la curva de tensión en circuito abierto (sin carga) de la turbina. Dichas características están ilustradas en la Figura35.

Fuente: Tesis Doctoral-Controlador de carregamento de baterías para turbinas eólicas de pequeño porte

Elaboración: Propia 2010

Figura ?35. Curva de tensión en circuito abierto (volts) נvelocidad de rotación (RPM)

Una condición de ensayo en circuito abierto exhibido en la figura usada apenas para pruebas de laboratorio y el fabricante de la turbina eólica advierte para el cuidado en la realización de la prueba, el cual siempre que sea posible evitarlo, en función de dos tensiones altas trascendentes que pueden ser generados en esta ocasión. La figura establece una relación lineal de tensión generada en función de la velocidad de rotación del rotor de la turbina eólica y representa una tensión nominal de 12V para una velocidad mayor a 250RPM y una tensión máxima de salida en torno de 65V, ocurre para una velocidad de 2000RPM.

Característica básicas de la turbina eólica WG-910

Se presenta las características básicas constructivas de la turbina eólica de pequeñas cargas y de su funcionamiento describiendo las especificaciones y el funcionamiento del circuito controlador de carga de batería para la turbina proporcionando en la pantalla para su manufactura.

La Turbina eólica Rutland Windcharger WG-910, fabricada por Marlec Engineering Co Ltd. El Rutland Windcharger WG-910 es una turbina eólica de pequeñas cargas, monofásica fabricada por Marlec que suministra una tensión continua (después de rectificar por un puente de diodos) para aplicaciones remotas incluyendo soporte en el área de telecomunicaciones y navegación marítima, con alimentación de cargas eléctricas para bancos de batería con recarga por la turbina. La figura muestra un ejemplar de la turbina eólica WG-910 instalada, con prominencia para las dimensiones reducidas del aerogenerador y para las condiciones de instalación en el campo.

Fuente: Elaboración Propia 2010

Figura ?36. Turbina eólica Rutland Windcharger WG-910

Una turbina eólica está compuesta por el conjunto: rotor aerodinámico, generador eléctrico, nacele y veleta de orientación. El conjunto rotor aerodinámico o "hub" está formado por seis palas acopladas a la carcasa girante con los imanes permanentes del generador y están los componentes del aerogenerador responsable de la conversión de energía cinética contenida en los vientos en energía mecánica de rotación de todo el conjunto. El generador eléctrico con rotor de imanes permanentes causa el aparecimiento de la inducción en el estator de la máquina. La nacele abriga los dispositivos electrónicos de la turbina y la veleta de orientación que posiciona al aerogenerador en dirección predominante al viento.

El generador eléctrico de la turbina eólica

La turbina eólica WG-910 está constituida por un generador de imanes permanentes cuyo inductor es estacionario (estator) y el rotor está constituido por un conjunto de imanes que forman dos piezas polares en forma de disco que se acoplan y encajan mecánicamente envolviendo al estator.

El arreglo formado por las dos piezas polares encajadas, forman una carcasa del generador de la turbina eólica conforme se presenta en las figuras:

El estator está envuelto por las dos piezas polares del rotor (figura 35.a) que forman los conjuntos de imanes permanentes (Norte y sur). El grupo como un todo forma el generador síncrono de imanes permanentes (figura 35.b). El núcleo del estator de la turbina eólica WG-910 está constituido por una bobina de dos hilos (generador monofásico), que es la responsable de ejecutar la generación de la energía eléctrica, y un termostato encapsulado en un material cerámico formando un disco, que en el funcionamiento normal del aerogenerador es estacionario e insertado entre dos piezas polares que, para el caso, están girando. El termostato constituye un dispositivo de seguridad contra el supercalentamiento del estator de la turbina eólica. En el interior del eje central el estator parten los dos conductores de la bobina y los dos conductores del termostato, conforme a la ilustración en la Figura:

Fuente: Tesis Doctoral-Controlador de carregamento de baterías para turbinas eólicas de pequeño porte

Elaboración: Propia 2010

Figura ?36.a) Muestra una vista frontal del estator del generador de turbina eólica; Figura ?36.b) Muestra la vista lateral del estator.

La figura 36.a muestra una vista frontal del estator del generador de turbina eólica compuesta por la bobina eléctrica y termostato ambos encapsulados en resina epoxi. La figura 38.b muestra la vista lateral del estator de la turbina eólica con prominencia para el eje central de donde salen los dos conductores de la bobina (hilos rojos) y el hilo del termostato (hilo blanco). En la figura se puede ver el hilo del termostato

y revela una de las condiciones en que está la turbina eólica. La tensión proporcionada por el generador es, en principio, senoidal alternado, pero es rectificada a través de un puente rectificador de onda completa (formada por cuatro diodos rectificadores integrados a una única pastilla semiconductora), proporcionando una tensión continua pulsante en la salida.

El nacele y los dispositivos electrónicos

La nacele protege los dispositivos electo-electrónicos de la turbina eólica los cuales, están instalados, conforme a la figura 37:, un puente rectificador de diodos, un inductor, y un conjunto de cepillos y anillos colectores soldados al eje vertical de la turbina.

Fuente: Tesis Doctoral-Controlador de carregamento de baterías para turbinas eólicas de pequeño porte

Elaboración: Propia 2010

Figura ?37. En el interior de la nacele: un inductor, un puente rectificador, los anillos colectores y los cepillos.

La figura 37 muestra el interior de la nacele de la turbina eólica con la prominencia para los principales componentes:

Puente rectificador: Es circuito rectificador de onda completa que transforma la tensión alterna (Vca), procedente del generador de la turbina eólica, transformando en una tensión continua pulsante (Vcc) para ser entregada a la carga por conductores apropiados.

Inductor: Es usado para fines de controlar el flujo de corriente proporcionando a la carga, limitando el índice de ondulación de tensión rectificada y produce la protección del generador eléctrico.

Conjunto de anillos colectores: Los anillos colectores se presentan soldados al eje vertical de sustentación de la turbina eólica y son responsables para la aplicación de generación de energía eléctrica, recibida de cepillos, al medio exterior.

Conjunto de cepillos: Los cepillos de carbono se presentan soldadas a la estructura de fija del estator de la turbina eólica y la responsable por la recepción de energía eléctrica procedente del generador, es aplicada a los anillos colectores.

El arreglo formado por el conjunto de anillos colectores y cepillos posibilita el giro de la turbina eólica en torno al eje vertical de sustentación sin interrumpir el suministro de alimentación de la carga. Este giro que eventualmente la turbina debe realizar por si mantiene la dirección predominante del viento y determinado para la veleta de orientación. Debido a este conjunto de dos anillos colectores, en liga de cobre y montados sobre material soldado aislado del eje de sustentación de la turbina, la nacele tendrá libre movimiento en 360º, en el plano horizontal, de manera que el rotor aerodinámico pueda permanecer en dirección predominante del viento y siempre con sus variaciones. De esta forma la tensión continua pulsante procede del puente rectificador, es aplicada a los anillos colectores a través de cepillos de carbono, parte de ellos y conducida a lo largo del eje vertical de sustentación de la turbina siendo entregada la carga por conductores apropiados.

Representación esquemática de la Turbina Eólica WG-910

La figura 38 ilustra el diagrama esquemático del generador de la turbina y sus dispositivos electrónicos. En la referida figura, se puede observar con detalles la posición de los dispositivos precedentes. Nótese que la posición de los cables de salida del generador para el inductor limitador de ondulación (1), para el puente rectificador (2), y de esta para los cepillos (3) que deben permanecer en contacto con los anillos colectores de cobre (4) a fin de suministrar la tensión continua para la carga.

Fuente: 910 SERIES WINDCHARGER MK1 & MKII-Marlec

Elaboración: Propia 2010

Figura ?38. Muestra el posicionamiento de dos componentes del generador y dos dispositivos electrónicos

Circuito eléctrico equivalente de la turbina eólica WG-910

El circuito eléctrico equivalente es dispuesto de forma que caracteriza el funcionamiento eléctrico de la turbina promoviendo la carga de los bancos de batería. La figura muestra el diagrama eléctrico equivalente a la turbina eólica WG-910.

Fuente: 910 SERIES WINDCHARGER MK1 & MKII-Marlec

Elaboración: Propia 2010

Figura ?39. Diagrama de circuito eléctrico equivalente de la turbina incluido un puente rectificador y alimentación de carga (batería).

En la figura 39 las bobinas del generador sincrónico están representadas en el circuito por una inductancia (1). El aparecimiento del generador está conectado en serie con el inductor limitador de ondulación (3) que permanece en cortocircuito mientras el contacto del termostato (2) permanece cerrado. Finalmente, el rectificador está representado en el diagrama por el puente de diodos (4) conectados a los terminales del generador y al inductor limitador de ondulación. El dispositivo representado en (5) y un diodo de protección contra la inversión de la polaridad y que suprime tensiones picos eventuales.

Los componentes representados en (6) representa los anillos colectores y los componentes (7) representa el fusible de protección dimensionado de acuerdo con la potencia de la turbina eólica.

Descripción de los componentes del diagrama:

• 1. Bobina del generador: Bobina incorporada juntamente con el termostato en el disco del estator.

• 2. Termostato: Con el contacto normalmente cerrado (NC), incorporado en el disco del estator y que sirve de protección para la turbina eólica de modo que evita la supercalentamiento en la bobina del generador, cuando demanda una sobre-corriente para la carga.

• 3. Inductor: Instalado en serie con la bobina del generador, en la nacele de la turbina eólica.

• 4. Puente rectificador: formada por cuatro diodos rectificadores encapsulados en una unidad integrada, referencia: BF 37933, de fabricación FACON.

Los componentes y representan respectivamente un amperímetro y un voltímetro indicadores de corriente de carga y de tensión de carga de la batería.

Análisis del desempeño de la turbina eólica en carga

Se recomienda para que haya máxima transferencia de energía entre la turbina eólica y la carga, se deben acoplar las cargas resistivas a la salida del aerogenerador repasar las condiciones de unión de las impedancias citadas.

La tabla ilustra la variación de la potencia generada en función de la velocidad del viento, pérdida de la potencia debida a los componentes electroelectrónicos en la nacele alrededor de la potencia AC, se envía a la potencia producida en la salida del generador de la turbina eólica antes de ser rectificada por el puente de diodos existente en la nacele. La potencia DC se refiere a la potencia de salida producida después del rectificador de tensión generada.

Fuente: Tesis Doctoral-Controlador de carregamento de baterías para turbinas eólicas de pequeño porte

Elaboración: Propia 2010

Figura ?40 Potencia generada por la turbina en función de la velocidad de rotación del rotor.

La tabla ?06 fue obtenida a partir de valores medios de viento, rotaciones, potencia y tensión generada en condiciones de distinto tipo de carga.

Tabla ?08. Velocidad de viento, rotación, potencia y tensión generada por la turbina eólica

Donde:

Vviento: Velocidad de viento en m/s.

NRot.: Número de revoluciones por minuto.

Potencia: Potencia de salida eléctrica del aerogenerador Rutland WG-910.

Vexp. AC: Tensión generada por la turbina eólica.

La tabla 06 muestra que para valores de velocidades mayores de rotación a 500 rpm la velocidad del viento son mayores a 7m/s, la tensión de la turbina eólica, después de rectificada, estará apropiadamente estabilizada baterías (porque será de valor suficiente para ser aplicada directamente por el by pass del circuito controlador de potencia) en 13.8V por el circuito controlador de carga.

La figura ?47 ilustra gráficamente una comparación entre dos datos obtenidos experimentalmente por el Dr. Daniel Ferreira Nipo autor de la tesis "CONCEPÇÏ E DESENVOLVIMENTO DE PROTÓTIPO CONTROLADOR DE CARGA DE BATERIAS PARA TURBINAS EÓLICAS DE PEQUENO PORTE" (Proyecto e implementación de un prototipo de controlador de carga para baterías para pequeñas turbinas eólicas) y los datos proporcionados por el fabricante de la turbina eólica; y los datos del fabricante de la turbina eólica.

Fuente: CONCEPÇÏ E DESENVOLVIMENTO DE PROTÓTIPO CONTROLADOR DE CARGA DE BATERIAS PARA TURBINAS EÓLICAS DE PEQUENO PORTE

Figura ?41. Comparación entre los datos obtenidos experimentalmente por el Dr. Daniel Ferreira Nipo.

Los datos analizados y suministrados por el Dr. Gholam Riahy Dehkordi (1999) quien coleccionó esto como parte de su tesis doctoral sobre diseñar un controlador predictivo para una turbina de viento. Él usó una turbina de viento Rutland 910 que tiene una velocidad rotacional variable. Los fabricantes especifican que esta turbina produce una potencia pico de salida de 50W a una velocidad de viento de 10m/s. Desafortunadamente la inusual construcción de esta turbina (palas delgadas y apuntalamiento entre las palas) previno el uso del método BEM pronosticar el rendimiento.

La turbina estaba examinada bajo diferentes cargas en los 450kW en el túnel de viento de la universidad Monash. Para obtener la curva de potencia la velocidad del viento tiene una constante fija de 5.94m/s y el resultado de la carga estaba variando en diferentes velocidades de rotación y por lo tanto diferentes "Tip speed ratio" (velocidad de punta de pala). De las mediciones obtenidas en el túnel de viento el polinomio de tercer orden, restringe el paso del origen completamente, era conveniente ayudar la comparación de datos (la ecuación está dada abajo).

AEROGENERADOR EOLE WATER PRODUCTOR DE AGUA

El aerogenerador produce agua usando como único recurso el viento. El sistema es rechazo libre al CO2. Estas turbinas de viento son diseñadas para producir agua durante más de 15 años y son completamente reciclables. Es una tecnología limpia, que tiene ningún impacto sobre el ambiente como la meta principal. Este paso permitirá reducir el coste de producción para dar la asequibilidad a esa tecnología para la mayoría de las personas.

Fuente: Eole water.

Elaboración: Propia 2010

Figura ?42. Componentes del aerogenerador Eole Water

El principio del aerogenerador Eole Water

La atmósfera de la tierra está llena de humedad. Es muy importante la capacidad del agua natural: 13000 km㮠Eole water solo usa la potencia del viento para licuar el vapor aéreo, la humedad es extraída y luego condensada, agua extraída del vapor. Un fenómeno equivalente a la lluvia está creado dentro de la turbina de viento.

Fuente: Elaboración Propia 2010

Figura ?43. Ciclo del Agua y el aerogenerador EoleWater

La tecnología de Eole Water consiste en recoger el agua desde el aire, condensar vapor de agua atmosférico ambiental en la agua fresca o potable básicamente. El sistema combina una turbina de viento y un generador de agua atmosférico. Eole Water hizo 10 años de investigación y desarrollo para crear esta tecnología única sostenida por patentes numerosas mundiales. El viento succiona el aire, éste es enfriado por la electricidad generada por el viento, luego el vapor de agua es condensado y filtrado. En esto el agua de paso está lista para el consumo. El proceso de "Thist" no libera CO2.

Fuente: EoleWater

Figura 44. Interior del Aerogenerador EoleWater

Las turbinas son diseñadas para funcionar durante más de 15 años. Eole Water desarrolló cuatro prototipos de aerogeneradores y llegó a un nivel de confiabilidad muy alto, bueno. La movilidad de los aerogeneradores Eole Water les permite a estas turbinas ubicarse en los lugares más aislados. Tres turbinas de viento están actualmente propuestas: 10m de altura con una capacidad máxima de aproximadamente 50 litro/24h en 24 metros y una capacidad de varios miles de litros del agua por 24h en la zona costera. Los cálculos aproximados de producción dependen del clima de viento de la zona donde se planea instalar la turbina de viento. Para el 2010 se tendrá un aerogenerador que producirá 1,000 litros diariamente, con un mástil de 50m, el sistema podrá reunir 25,000 galones por día. Cuando usted tenga aire seco y humedad de día, puede ser que use la electricidad generada durante el día y el agua por la noche por ejemplo. Antes España, el Medio Oriente, y muchos otros países, solucionaban el problema de agua a través de la desalinización, que contaminaba y cambia los ecosistemas. Eole Water es una gran alternativa respecto a la tecnología no sostenible como la desalinización. Además, esta tecnología da las fenomenales esperanzas para países pobres que tienen grandes necesidades de agua y energía.

Modelos del Aerogenerador Productor de Agua

Los sistemas del fabricante de agua (WMS) en inglés: Water Maker System, creados con potencia eléctrica que proviene de la energía para bombeo y máquinas, para mejorar la calidad de vida de las poblaciones remotas. Completamente autónomos y automáticos, los WMS pueden también proveer agua a ganados y vegetación en crecimiento.

Tabla ?09. Aerogeneradores que producen agua

Fuente: Eole Water

CURVAS DE POTENCIA DE AEROGENERADORES DE BAJA POTENCIA

• 1. Aerogenerador RUTLAND WG-910

• 2. Aerogenerador IT-PE-100

• 3. Comparación de Curvas de Potencia

• 1. Aerogenerador RUTLAND WG-910

TABLA ?10

DATOS DE POTENCIA ELÉCTRICA DE SALIDA TEÓRICA DEL AEROGENERADOR RUTLAND WG-910 Y NÚMERO DE HORAS DEL PERIODO FEBRERO-MARZO 2010

Estación Meteorológica: Centro de Energías Renovables de Tacna-CERT

GRÁFICO ?08

CURVA DE POTENCIA DEL AEROGENERADOR RUTLAND WG-910

Fuente: Tesis "Evaluación energética comparativa de un sistema híbrido eólico-fotovoltaico (shefv) de baja potencia para la electrificación de una vivienda urbana"

Comentario

La tabla ?10 muestra los valores de velocidad, potencia eléctrica, potencia normalizada y horas del SME (sistema monovalente eólico) obtenidas para el periodo de Febrero-Marzo del 2010. Los valores de la tabla ?10 están bien representados por la curva esquematizada en el gráfico ?08 para el aerogenerador Rutland WG-910 de la marca Marlec; el valor de la velocidad máxima es 20m/s, su potencia eléctrica es 159W y la velocidad mínimo es 2m/s, su potencia eléctrica es 0W.

El gráfico ?08 presenta la Curva teórica de potencia característica del Aerogenerador Rutland WG-910 de la marca Marlec (indica cuál será la potencia eléctrica disponible en el aerogenerador para diferentes velocidades de viento). La curva de potencia es válida para las siguientes condiciones estándar del aire: densidad de aire de 1.225kg/m㬠palas de rotor limpias y flujo de aire horizontal no perturbado. En esta gráfica se puede observar del comportamiento de la curva representativa, que la producción de potencia eléctrica disponible es directamente proporcional a la velocidad del viento (P~v).

El gráfico ?08, muestra la línea de tendencia (o regresión) de la potencia eléctrica disponible y la velocidad del viento, representada en la ecuación Y = -0.034x㠫 1.191x⠭ 2.148x + 5.350, la cual nos ayuda a obtener los valores de potencia eléctrica disponible teniendo como referencia los valores de la velocidad de viento. Esta ecuación es válida para una serie de aerogeneradores de la misma familia Rutland WG-910 de la marca Marlec.

El valor r = 1, nos indica correlación perfecta es decir tendencia a incrementarse la producción de potencia eléctrica disponible con el aumento de la velocidad del viento; y el elevado valor indica "correlación alta positiva", es decir demuestra que la influencia de la velocidad del viento en la producción de potencia eléctrica disponible es importante. Podemos afirmar que el 99.6%(R⩠de los datos caen sobre la línea de regresión, puede predecirse perfectamente los valores promedios de potencia eléctrica disponible a partir de los valores de la velocidad del viento.

Con respecto al uso de la curva de potencia del Aerogenerador Rutland WG-910 de la marca Marlec, se puede decir que no indicará cuanta potencia producirá el aerogenerador a una determinada velocidad del viento media; el contenido de la energía varía fuertemente con la velocidad del viento y se debe tener en cuenta el hecho de que la turbina puede no estar girando a condiciones estándar del aire (temperatura, presión, densidad de aire y tipo de flujo de aire) dadas en particular para cada aerogenerador.

Con respecto al uso de la curva de potencia del Aerogenerador Rutland WG-910, se puede decir que no indicará cuanta potencia producirá el aerogenerador a una determinada velocidad del viento media; el contenido de la energía varía fuertemente con la velocidad del viento y se debe tener en cuenta el hecho de que la turbina puede no estar girando a condiciones estándar del aire (temperatura, presión, densidad de aire y tipo de flujo de aire) dadas en particular para cada aerogenerador. Hago notar que la curva proporcionada por Marlec Co es parecida a la curva encontrada por la autora, la correlación encontrada por la autora: 1. Los porcentajes en que los datos caen sobre la línea de regresión son de 99.6%, lo que significa que mi ecuación puede predecir mejor los valores de potencia eléctrica disponible obtenidas de los valores de la velocidad del viento.

• 2. Aerogenerador IT-PE-100

GRÁFICO ?09

CURVA DE POTENCIA DEL AEROGENERADOR IT-PE-100

Fuente: Programa de Energía de ITDG-Perú

Elaboración: propia 2010

Comentario

La turbina IT-PE-100 de 100W está compuesta por un generador trifásico de imanes permanentes, la genera corriente alterna y se rectifica a través de diodos a corriente continúa.

El gráfico ?09 presenta la Curva teórica de potencia característica del Aerogenerador IT-PE100 (indica cuál será la potencia eléctrica disponible en el aerogenerador para diferentes velocidades de viento). La curva de potencia es válida para las siguientes condiciones estándar del aire: densidad de aire de 1.225kg/m㬠palas de rotor limpias y flujo de aire horizontal no perturbado. En esta gráfica se puede observar del comportamiento de la curva representativa, que la producción de potencia eléctrica disponible es directamente proporcional a la velocidad del viento (P~v).

El gráfico ?09, muestra la línea de tendencia (o regresión) de la potencia eléctrica disponible y la velocidad del viento, representada en la ecuación (aproximación polinómica de orden cuatro) Y = 0.733x㠭 7.805x⠫ 38.179x – 51.352, la cual nos ayuda a obtener los valores de potencia eléctrica disponible teniendo como referencia los valores de la velocidad de viento. Esta ecuación es válida para una serie de aerogeneradores de la misma familia IT-PE-100 de ITDG.

El valor r = 0.99, nos indica correlación directa es decir tendencia a incrementarse la producción de potencia eléctrica disponible con el aumento de la velocidad del viento; y el elevado valor indica "correlación alta positiva", es decir demuestra que la influencia de la velocidad del viento en la producción de potencia eléctrica disponible es importante. Podemos afirmar que el 98.5%(R⩠de los datos caen sobre la línea de regresión, puede predecirse los valores promedios de potencia eléctrica disponible a partir de los valores de la velocidad del viento.

Con respecto al uso de la curva de potencia del Aerogenerador IT-PE-100, se puede decir que no indicará cuanta potencia producirá el aerogenerador a una determinada velocidad del viento media; el contenido de la energía varía fuertemente con la velocidad del viento y se debe tener en cuenta el hecho de que la turbina puede no estar girando a condiciones estándar del aire (temperatura, presión, densidad de aire y tipo de flujo de aire) dadas en particular para cada aerogenerador. Hago notar que la curva proporcionada por ITDG tiene una correlación de 0.978 en comparación con la correlación que encontré 0.992 la diferencia es de 0.014. Los porcentajes en que los datos caen sobre la línea de regresión son de ITDG: 95.7% y la autora: 98.5% con una diferencia de: 2.8%. Lo que significa que mi ecuación puede predecir mejor los valores de potencia eléctrica disponible obtenidas de los valores de la velocidad del viento que la ecuación de los de ITDG.

• 3. Comparación de Curvas de Potencia: IT-PE-100 versus Rutland WG-910

GRÁFICO ?10

Comparación de Curvas de Potencia de los aerogeneradores IT-PE-100 y Rutland WG-910

Fuente: Gráfico ?08 y Gráfico ?09

Comentario

Análisis económico de un parque eólico

Introducción

El sector eólico se ha caracterizado por un rápido desarrollo tecnológico. Las perspectivas de inversión para el año 2000 en proyectos eólicos alcanza una cifra total de unos 100.000 Mpta. En la figura 1 se indica la evolución

de los costes por kW instalado desde 1986 hasta 1999. La curva que sólo es indicativa hasta el año 1993, muestra, además de una muy fuerte reducción en el coste del kW en el período estudiado, una tendencia descendente para los próximos años. Básicamente, tres aspectos han motivado el fuerte descenso de los costes de los aerogeneradores:

• 1. Economía de escala: prácticamente todas las instalaciones que se implantaron en la pasada década y a principios de ésta, implicaban la fabricación de un número limitado de máquinas. Actualmente, las potencias instaladas, del orden de 700 MW anuales, es decir unos 1.000 aerogeneradores, permiten una fabricación semi-seriada con la consiguiente reducción de costes.

• 2. Tamaño unitario de las máquinas: el desarrollo tecnológico ha conllevado un incremento muy sustancial del tamaño unitario de los aerogeneradores, pasándose en pocos años de máquinas de 100 kW y diámetro de rotor de unos 20 m a máquinas de 600 kW con diámetros superiores a los 40 m. Ello ha supuesto un mejor aprovechamiento del terreno, una disminución del peso específico de los aerogeneradores (por unidad de potencia), debido a los diseños más esbeltos y optimizados y al empleo de nuevos materiales, lo que implica una disminución de costes.

• 3. Aumento de la oferta tecnológica: como se ha indicado anteriormente, los tecnólogos más avanzados y competitivos a nivel mundial están suministrando aerogeneradores en nuestro país.

El aumento de la competencia ha permitido a los promotores seleccionar más adecuadamente la tecnología que mejor se adapte a las condiciones específicas de un proyecto, mejorando la rentabilidad del mismo. La inversión a realizar para la instalación de un parque eólico se ve especialmente afectada, además de por el propio coste de los aerogeneradores, por el coste de la línea y el equipamiento eléctrico necesario para la interconexión. Este dato constituye frecuentemente una causa más de incertidumbre que afecta a la viabilidad económica del proyecto. Su cuantificación supone, normalmente, alcanzar un acuerdo previo con la compañía distribuidora de electricidad, teniendo en cuenta no sólo los costes de la línea de conexión sino las modificaciones que se requieran en la red de distribución o transporte. Estos requisitos, con frecuencia elevados, están ralentizando e incluso comprometiendo seriamente la financiación de los parques eólicos.

Las tasas a las administraciones locales, aunque reguladas, suelen ser motivo de discusión y final acuerdo entre los promotores y las autoridades municipales, de manera que su coste se adapte a las exigencias del ayuntamiento correspondiente. Los costes de conexión, las tasas cobradas por la administración local y los costes de terrenos son, en general, de difícil cuantificación, ya que existe poca información acerca de los mismos.

No obstante, se detecta un aumento progresivo en los últimos años.

Coste de inversión y explotación en parques eólicos

Se incluyen en este punto los costes de inversión para un parque considerado como "caso tipo" para el año 1999 (40 proyectos instalados en el año 1999 con un total de 606 MW):

No se incluyen gastos de constitución de la sociedad y otros, financieros, etc, relacionados con el desarrollo del proyecto. La política de promoción activa cifra la potencia eólica instalable, en media, en 675 MW anuales. En el mejor de los casos, los proyectos eólicos de pequeña potencia representarán apenas el tres por mil de la nueva potencia instalada anualmente, con lo cual el incremento de coste que suponen las pequeñas instalaciones respecto a los proyectos que incorporan aerogeneradores de media potencia no es significativo y por lo tanto podemos considerar como válido el coste medio por kW instalado de las grandes instalaciones. El desglose del coste de inversión inicial (Fig. 45) de un parque eólico considerado como tipo (15 MW de potencia nominal) es el siguiente (%):

Fuente: IDAE

Figura ?48. Gastos de explotación (pta/kWh). Año 1999. Parque eólico de 15 MW

En la partida de equipamiento electromecánico se incluyen los transformadores de BT/MT que pueden o no estar instalados en el interior de los aerogeneradores. Dentro de la partida de varios se incluyen los costes relativos a estudios de evaluación de recursos eólicos e impacto medioambiental, promoción del proyecto, tramitación y obtención de licencias y permisos, ingeniería y dirección de obra, control de calidad, etc.

Las partidas de Obra Civil y Varios se supone que sufrirán un incremento medio igual al IPC o índice equivalente que lo sustituya, estimado en un 2% anual. La partida de equipamiento electromecánico se estima que no sufrirá variación durante el período de vigencia del plan, debido principalmente a la existencia de pedidos de pequeñas series de transformadores de elevada potencia (del orden de 25 MW), que anteriormente sólo se fabricaban bajo encargo, y que suponen un porcentaje elevado de esta partida. Los aerogeneradores, partida fundamental de un parque eólico, teniendo en cuenta la tendencia de los últimos años y la previsible para años futuros, así como el constante desarrollo que experimenta la tecnología eólica y la fabricación en serie de los equipos se estima que sufrirá una disminución de un 3% anual.

Para un parque eólico, en su conjunto, se estima una disminución de la inversión en un 2% anual pasando de las 142.000 pta/kW instalado previsibles para el año 1999 a las 115.000 pta/kW del año 2010, fecha final del Plan de Fomento.

Fuente: IDAE

Figura ?49. Minigeneradores eólicos

Fuente: IDAE

Figura ?50. Minigeneradores eólicos

En la figura 46 se representa la evolución del coste en función del tiempo en el período 1996 – 2010. La estimación sobre la evolución de los gastos de explotación que se realiza a continuación supone que la operación y mantenimiento del parque eólico es desarrollada por el mismo promotor de la instalación, supuestamente independiente, contratando personal propio para llevarla a cabo. Existen, no obstante, otras opciones como por ejemplo subcontratar la O&M al fabricante de los aerogeneradores o a alguna empresa especializada del sector, o aprovechar las sinergías de la sociedad promotora en el caso de pertenecer a un grupo empresarial, asignando personal de mantenimiento del grupo a la O&M de la planta eólica (compañías eléctricas y empresas afines). En este último caso los gastos de explotación serían inferiores a los que se van a presentar seguidamente, ya que se repercutirían los gastos de personal entre las diversas actividades de las distintas empresas. Igualmente, los gastos de gestión y administración pueden reducirse considerablemente al ser aprovechada eficientemente la estructura laboral del grupo. Los gastos de explotación calculados son los valores medios a lo largo de la vida operativa de la instalación. Ha sido considerada la garantía inicial ofertada por el fabricante (o por el suministrador de la instalación completa). Las condiciones incluidas en la garantía dependen de la negociación llevada a cabo por las partes intervinientes en el contrato de compra-venta (precio), usualmente oscilan entre uno y tres años y son de naturaleza diversa. Los gastos de explotación (Fig. 47) se desglosan porcentualmente para un parque eólico tipo como sigue:

Operación y Mantenimiento 57

Terrenos (alquiler) 16

Seguros e Impuestos 14

Gestión y Administración 13

La partida de Operación y Mantenimiento se puede desglosar en porcentaje según:

Aerogeneradores 87

Resto de instalaciones 13

A su vez la subpartida de Aerogeneradores se desglosa de la siguiente forma (%):

Gastos de personal 25

Repuestos 55

Consumibles 20

Teniendo en cuenta todas estas disquisiciones se realiza una previsión de la evolución temporal de los costes de explotación.

Fuente: IDAE

Figura ?51. Análisis de sensibilidad rentabilidad económico financiera. Tasa interna de rendimiento y payback (pta. constantes 1999) versus producción.

Los gastos de Gestión y Administración (contratación de un jefe de planta que habitualmente será a la vez gerente y director técnico, y de un administrativo y gastos de alquiler de oficina, electricidad, teléfonos, viajes,

etc.) e impuestos (impuestos de actividades y otros impuestos o tasas locales) se supone que siguen la evolución del IPC, es decir, un incremento medio anual de un 2,0%.

Fuente: IDAE

Figura ?52. Análisis de sensibilidad rentabilidad económico financiera. Valor actual neto (pta. Constantes 1999) versus tasa de descuento.

El alquiler de los terrenos sobre los que está asentada la planta eólica normalmente toma como referencia la tarifa eléctrica, es decir, los ingresos del parque eólico como instalación productora de energía eléctrica, y su variación se hace en función de ésta. Se va a suponer de forma conservadora que la tarifa eléctrica no varía a lo largo de la vida del plan. Dentro de los gastos de Operación y Mantenimiento, en el capítulo de aerogeneradores, se prevé que los gastos de personal (correspondientes a la contratación de un maestro experimentado y un oficial electromecánico) y de consumibles sigan la evolución del IPC, es decir, un incremento anual del 2%. Respecto a los repuestos se supone que seguirán la misma tendencia que el precio de los aerogeneradores, es decir, una disminución de un 3% anual (se tiene en cuenta que cada vez serán aplicadas con mayor profusión técnicas de mantenimiento predictivo y que la instalación prácticamente estará completamente automatizada).

Para el capítulo de O&M del resto de instalaciones se supone que seguirán la evolución del IPC. Con todas estas premisas se concluye que los gastos de O&M del conjunto disminuirán un porcentaje anual de un 0,4%. Sin embargo, la evolución del resto de gastos compensará esta disminución permaneciendo prácticamente constantes los gastos de explotación durante el período de vigencia del plan. Para el parque eólico tipo considerado los costes medios de explotación (Fig. 5) para el año 1999 se cifran en 69 Mpta equivalentes al 3,3% de la inversión inicial o al 18,4% de la facturación eléctrica anual (suponiendo un precio medio anual de 10,4 pta/kWh y una producción de 36.000 MWh), es decir, 1,9 pta/kWh producido, que se desglosa de la siguiente forma (pta/kWh):

Operación y Mantenimiento: 1,08

Terrenos (alquiler): 0,30

Seguros e Impuestos: 0,27

Gestión y Administración: 0,25

Fuente: IDAE

Figura ?53. Coste de generación eólica (pta corrientes).

Fabricantes de aerogeneradores y características de sus máquinas

En un parque eólico actual, en un campo de generadores eólicos, en una granja eólica como se decía antes, el elemento clave es el aerogenerador. Y al hablar de esta máquina se nos viene enseguida una clasificación muy simple. Los grandes aerogeneradores de cientos de kilovatios de potencia, pensados básicamente para su funcionamiento agrupado formando parque eólicos con el objetivo de producir energía eléctrica de forma masiva, y las pequeñas unidades desde unos cientos de vatios hasta pocos kilovatios, para utilización doméstica, rural, embarcaciones, etc. con fines de alimentación eléctrica, o bien para aplicaciones agrícolas, bombeo de agua, e incluso para integración en sistema híbridos eólico-fotovoltaicos por ejemplo. Un caso especial lo constituyen las aeroturbinas oleohidráulicas. Agrupamos este epígrafe en otros dos grandes grupos: fabricantes de grandes máquinas y fabricantes de pequeños aerogeneradores y soluciones específicas. En cada uno de ellos se recogen las empresas en orden alfabético, se hace una pequeña presentación de las mismas para a continuación mostrar las características de las máquinas actualmente en catálogo o sus últimos desarrollos según la información recibida. Las referencias que nos han enviado han sido cotejadas e introducidas en el capítulo correspondiente al listado de instalaciones eólicas. Se han mantenido las referencias correspondientes a exportaciones/instalaciones en otros países.

Como fabricantes de grandes aerogeneradores implantados en España, tanto nacionales como extranjeros figuran:

• 1. Bazán-Bonus (Empresa Nacional Bazán).

• 2. Enron Wind Ibérica, S.L.

• 3. Gamesa Eólica, S.A.

Se hace una breve referencia a Enerlim, S.L. por su desarrollo de un prototipo de aerogenerador de nuevo concepto, fabricado en principio por Necesa.

En cuanto al segundo grupo tienen cabida las empresas:

• 1. Aplicaciones de Energías Sustitutivas, S.L. – ADES.

• 2. J. Bornay Aerogeneradores, SRC.

• 3. Molinos de Viento Tarragó.

A. Fabricantes de grandes aerogeneradores

• 1. Bazán-Bonus (Bazán Turbinas)

Bazán Turbinas en su fábrica en Ferrol mecaniza gran parte de los componentes del aerogenerador y realiza el ensamblaje completo de la góndola. También lleva a cabo la instalación en el emplazamiento. Si el cliente así lo desea ofrece proyectos "llave en mano". Su actividad en este campo es reciente, apenas si data de 1996, trabajando sobre licencia del tecnólogo danés BONUS teniendo la exclusiva para fabricar y comercializar en España estos aerogeneradores, denominados Bazán-Bonus. Actualmente fabrican los modelos Bazán-Bonus MK-IV de 600 kW de potencia unitaria y el modelo Bazán-Bonus de 1.300 kW, el primer aerogenerador de esta potencia instalado en España. A la fecha tienen instaladas en España 184 máquinas MK-IV y una de 1.300 kW. En China acaban de instalar 20 máquinas de 600 kW.

AEROGENERADOR BAZAN-BONUS 1.3 MW

ESPECIFICACIONES TECNICAS

Rotor:

– Tipo: 3 palas, eje horizontal

– Posición; En contra del viento

– Diámetro: 62 m

– Area proyectada; 3.019

– Velocidad del rotor: 19/13 r.p.m.

– Regulación de potencia: CombiStall

– Inclinación del rotor: 5 grados

Pala:

– Tipo: Autoportante

– Longitud de la pala: 29 m

– Cuerda en el extremo: 0,80 m

– Cuerda de la raíz: 2,40 m

– Perfil aerodinámico: FFA3-NACA 632xx

– Conicidad: 0 grados

– Material: GRP

– Brillo superficial: Semimate, 5-15 ISO 2813

– Color superficial; Gris claro, Jotun 8091

– Denominación de la pala: LM 29

– Fabricante de la pala: LM Composites

Freno aerodinámico:

– Tipo: Actuación sistema de paso

– Activación: Activa, eléctrica "fail safe"

Componentes de transmisión de la carga:

– Buje: Fundición nodular de hierro

– Cojinetes principales: Cojinetes de rodillos a rótula

– Eje de transmisión: Acero

– Placa de asiento de la góndola: Acero

Sistema de transmisión:

– Acoplamiento buje-eje: Brida

– Acoplamiento Eje-multiplicador:

Disco aplicado en caliente

– Multiplicador: Planetario/helicoidal de 3 etapas

– Relación de multiplicación: 1:79

– Lubricación de la caja de engranajes: Par barboteo

– Volumen de aceite: 185 l

– Enfriamiento multiplicador: Enfriador independiente

– Denominación multiplicador: PEAS 4375

– Fabricante del multiplicador: Flender AG

– Acoplamiento multiplicador-generador: Doble acoplamiento flexible

Freno mecánico:

– Tipo: Freno de disco "Failsafe"

– Posición: Eje de alta velocidad

– Número de actuadores: 3

Generador:

– Tipo: Asíncrono

– Potencia nominal: 1,3/0,26 MW

– Velocidad síncrona: 1.500/1.000 r.p.m.

– Tensión: 690 V

– Frecuencia: 50 Hz

– Protección: IP 54

– Refrigeración: Ventilador externo

– Clase de aislamiento: F

– Designación del generador: HXR 500 LN 4/6

– Fabricante del generador: ABB

Góndola:

– Tipo: Totalmente cerrada

– Material: Acero

Sistema de giro:

– Tipo: Activo

– Cojinete de giro: Corona dentada exteriormente

– Transmisión de giro: Cuatro motores eléctricos

– Freno del sistema de giro: Freno de fricción pasivo Controlador:

– Tipo: Basado en microprocesador

– Control remoto: Preparado vía módem

– Designación del controlador: KK WTC-2.0

– Fabricante del controlador: KK Electronic A/S

Torre:

– Tipo: Torre tubular cónica

– Altura del buje: 50 – 68 m

– Protección anticorrosiva: Con pintura

– Brillo superficial: Semimate, 15-35 ISO2813

– Color superficial: Gris claro, Hempel 55210-01050

Datos de funcionamiento:

– Velocidad del viento a la entrada en servicio: 3 m/s

– Potencia nominal a: 15 m/s

– Velocidad del viento para la parada de emergencia: 25 m/s

– Máxima ráfaga de 2 s: 55 m/s (versión estándar) 60-80 m/s (vers. especiales)

Pesos (aproximados):

– Rotor: 30.000 kg

– Góndola excl. rotor: 50.000 kg

– Torre de 68 m de altura de buje: 70.000 kg

CURVA DE POTENCIA PARA DENSIDAD DE AIRE DE 1,225 kg/m

La curva de potencia es válida para las siguientes condiciones estándar del aire: temperatura ambiente 15°C, presión 1.013mBar y densidad del aire de 1,225 kg/m3, palas del rotor limpias y flujo de aire horizontal no perturbado. (Fig. 42, Tabla II) Los datos de producción de energía anual para las distintas velocidades medias de viento a la altura del buje se calculan a partir de la curva de potencia anterior suponiendo una distribución de Raleigh de velocidad de viento, una disponibilidad del 100%, no habiéndose considerado ni pérdidas en la red ni otros factores que pudieran afectar a la producción. (Fig. 54, Tabla II).

Fuente: IDAE

Figura ?54. Curva de potencia y energía del aerogenerador bazan-bonus 1.3 MW

• 2. Enron Wind Ibérica, S.L.

Enron Corp. es una importante "multiutilitie" americana con una fabricación en el 98 de 31.000 millones de euros y 20.000 empleados, corporación a la que pertenece Enron Wind, que tiene tres centros de fabricación: Zond Energy Systems en USA, Tacke Wind Energie en Alemania y Tacke Energia Eólica en España, ahora Enron Wind Ibérica. Enron Wind fabrica aerogeneradores desde 550 kW hasta 2.000 kW. Tienen una capacidad de fabricación de 35-40 turbinas por semana, que pretende aumentar sensiblemente mediante la nueva planta de producción en España. En cuanto a Tacke, desarrolló su primera turbina en Alemania en 1985 y lleva más de 900 aerogeneradores instalados. Ha abierto un nuevo centro de producción dedicado al mercado "offshore". Apostó desde hace tiempo por la solución de velocidad variable como alternativa más ventajosa. En España la empresa prácticamente inicia su actividad con un pedido de 100 aerogeneradores de la serie Enron Wind 750i por parte de Energías Eólicas Europeas (50% Iberdrola, 50% EHN), a suministrar desde la nueva fábrica de Noblejas (Toledo).

CARACTERISTICAS AEROGENERADOR

ENRON WIND 750I

Especificaciones técnicas:

– Potencia nominal: 750 kW

– Control: paso variable

– Velocidad inicial de generación: 4 m/s

– Velocidad paro potencia nominal: aprox. 11,6 m/s

– Velocidad de desconexión: 29 m/s

Rotor:

– Número de palas: 3

– Diámetro: 50 metros

– Área de barrida: 1.963 m⼯p>

– Velocidad del rotor: variable entre 12,3 y 32,3 rpm.

Caja de velocidades:

– Tipo: 2 pasos integrados con ejes paralelos: i = 40.65

Generador:

– Tipo: 6 polos, generador asíncrono con anillos rozantes

– Potencia nominal: 750 kW, 50 ó 60 Hz

Inversor:

– Tipo: inversor de frecuencia de transistor bipolar de puerta aislada (IGBT)

Sistema de freno:

– Regulador individual de paso variable.

– Sistema de control de freno a prueba de fallo.

– Tres sistemas individuales de freno aerodinámico.

– Freno mecánico de parada.

Sistema de orientación:

– Cojinete de bolas de contacto de cuatro puntos.

– Motor con sensor que determina la dirección del viento y con un sistema automático desenrollador de cables.

Torre:

– Revestimiento de capas múltiples, torre cónica de acero tubular con una escalera interna de seguridad que lleva a la góndola.

– Altura del buje: 55 ó 65 metros.

Sistema de protección de rayos:

– Pararrayos instalados en los extremos de las aspas.

– Descarga dentro de las aspas del rotor a lo largo de la góndola y la torre.

CARACTERISTICAS TW 1.5SL/TW 1.5S/TW 1.5

Especificaciones técnicas:

– Potencia nominal: 1.500 kW

– Control: paso variable

Rotor de 65 metros de diámetro:

– Velocidad inicial de generación: 4 m/s

– Velocidad para potencia nominal: 13 m/s

– Velocidad de desconexión: 25 m/s

Rotor de 70.5 metros de diámetro:

– Velocidad inicial de generación: 3 m/s

– Velocidad para potencia nominal: 12 m/s

– Velocidad de desconexión: 22 m/s

Rotor de 77 metros de diámetro:

– Velocidad inicial de generación: 3 m/s

– Velocidad para potencia nominal: 11,8 m/s

– Velocidad de desconexión: 20 m/s

Rotor

– Número de aspas: 3

– Diámetro: 65/70,5/77 metros

– Área de barrido: 3.318 m⯳.902 m⯴.657 m⼯p>

– Velocidad del rotor: variable 11 B 20 r.p.m o 10 B 18 con rotor de 77 metros de diámetro

Sistema de transmisión:

– Tipo: caja de engranaje cilíndrico (de dentadura recta) planetario de tres pasos, i=90

– Para rotor de 77 metros: i=98

Generador:

– Tipo: generador asíncrono con anillos rozantes

– Potencia nominal: 1.500 kW

Inversor:

– Tipo: inversor de frecuencia de transistor bipolar de puerta aislada (IGBT)

Sistema de frenado:

– Regulador individual de paso

– Freno a prueba de fallo

Sistema de orientación:

– Motor con sensor que determina la dirección del viento y con un sistema automático que desenrolla los cables

Torre:

– Revestimiento a tres capas, torre cónica de acero tubular con una escalera interna de seguridad que lleva a la góndola.

– Sistema de montacargas, peso máximo 250 kg

– Altura del cubo:

堒otor de 65 metros: 67.1, 80 ó 85 metros

堒otor de 70.5 metros: 64.7, 80, 85 ó 100 metros

堒otor de 77 metros: 61.4, 80, 85 ó 100 metros

Insonorización:

– Estructura insonorizada del sistema de transmisión

– Caja de transmisión de ruido reducido

– Velocidad del extremo del aspa reducida

– Góndola de ruido amortiguado

Sistema de control:

– Sistema de control con memoria programable

– Control lógico programable (PLC)

– Sistema de control a distancia

Sistema de protección de rayos:

– Pararrayos instalados en los extremos de las aspas

– Descarga dentro de las aspas del rotor a lo largo de la góndola y la torre.

CARACTERISTICAS TW 2.0 OFFSHORE

Especificaciones técnicas:

– Potencia nominal: 2.000 kW

– Control: paso variable

– Velocidad inicial de generación: 4 m/s

– Velocidad para potencia nominal: ~13 m/s

– Velocidad de desconexión: ~25 m/s

Rotor:

– Número de aspas: 3

– Diámetro: 70,5 metros

– Área de barrido: 3.902 m⼯p>

– Velocidad del rotor: variable 12,4 B 23 rpm.

Sistema de transmisión:

– Tipo: caja de engranaje cilíndrico (de dentadura recta) planetario de tres pasos, i=78,4

Generador:

– Tipo: generador asíncrono con anillos rozantes

– Potencia nominal: 2.000 kW

Inversor:

– Tipo: inversor de frecuencia de transistor bipolar de puerta aislado (IGBT)

Sistema de frenado:

– Regulador individual de paso

– Freno a prueba de fallo

Sistema de orientación:

– Motor con sensor que determina la dirección del viento y con un sistema automático que desenrolla los cables

Torre:

– Revestimiento de tres capas, torre cónica de acero tubular con una escalera interna de seguridad que lleva a la góndola

– Sistema de montacargas, peso máximo 250 kg

– Altura del cubo: dependiendo de su ubicación

Insonorización:

– Estructura insonorizada del sistema de transmisión

– Caja de transmisión de ruido reducido

– Góndola de ruido amortiguado

Sistema de control:

– Sistema de control con memoria programable

– Control lógico programable (PLC}

– Sistema de control a distancia

Sistema de protección de rayos:

– Pararrayos instalados en los extremos de las aspas

– Descarga dentro de las aspas del rotor a lo largo de la góndola y la torre.

Fuente: IDAE

Figura ?55. Aerogeneradores Enron Wind Ibérica, S.L.

B. Fabricantes de pequeños aerogeneradores. Domésticos/agrícolas/híbridos

• 1. Aplicación de Energías Sustitutivas, S. L. (ADES)

(Al no haberse recibido en plazo la información solicitada a ADES se repite la reseñada por IDAE en 1996) ADES es una empresa especializada en el diseño de bombas y turbinas a velocidad variable y dispone de patentes propias. La característica fundamental de sus turbinas eólicas es el control de potencia por empuje axial del viento sobre el rotor compensado por un contrapeso (turbinas eólicas pendulares). Estas turbinas sirven para accionar bombas directamente, apoyar a motores reduciendo su consumo o accionar generadores síncronos a través de un circuito oleohidráulico. Las turbinas eólicas por lo general son bipalas, trabajando a ? = 6.

Esta empresa comenzó sus primeras actividades en el sector en 1993 con un desarrollo propio de aeroturbinas oleohidráulicas cuyo primer prototipo fue instalado en Calaf (Barcelona) en 1994. Posteriormente, en 1995 fue instalada una segunda máquina en Gran Canaria, presentando algunas modificaciones sobre el primer prototipo. En la actualidad están en ejecución diversas instalaciones que pueden suponer la puesta en marcha de bastante MW adicionales.

Fuente: IDAE

Figura ?56. Modelos de Aerogeneradores de Aplicaciones de Energías Sustitutivas, S.L. – ADES

• 2. J. Bornay Aerogeneradores. SRC

Esta empresa fue fundada a principios de los 70 por los hermanos Juan y David Bornay. En este tiempo ha llegado a ser el primer fabricante nacional de aerogeneradores de pequeña potencia. A la fecha de 1 de enero de 2000 había suministrado más de 1.700 instalaciones con una potencia eólica instalada sobre 1MW.

En 1999 instalaron 162 máquinas con una potencia total de 223 kW y en el 2000 esperan instalar 200 unidades con suma de 250-300 kW. Precisamente este año se han trasladado a unas nuevas instalaciones con más de 1.500 m⠣onstruidos. Su gama de productos cubre los pequeños aerogeneradores para producción de electricidad, solos o integrados en sus sistemas híbridos eólico/solares, fotovoltaicos con acumulación, y la fabricación de molinos de viento para bombeo de agua. La potencia de las turbinas va de 250 W a 12 kW.

Fuente: IDAE

Figura ?57. Modelos de aerogeneradores de J. Bornay Aerogeneradores. SRC

• 3. Molinos de Viento Tarragó