Cálculo de la demanda de energía eléctrica de una vivienda con aplicación a la energía eólica (página 2)

Variabilidad. Una de las características fundamentales de la energía eólica es su gran variabilidad y la dificultad de predecir la potencia que un parque eólico va a poder inyectar a la red en un momento determinado.

• Tipo de generador. En la actualidad la mayoría de los aerogeneradores utilizan máquinas asincrónicas, que no pueden fijar la frecuencia de red.

Sistemas aislados. La principal diferencia entre un sistema conectado a red y uno aislado es que este último necesita un sistema de almacenamiento de energía, para adaptar la generación de la energía al consumo. El esquema general de una instalación eólica aislada es el mostrado en el siguiente esquema:

La salida del aerogenerador se lleva a un regulador que se encarga de extraer la energía del molino y controlar la carga de las baterías. A continuación, si se desea alimentar aparatos convencionales, es necesario utilizar un ondulador (inversor) que transforme la tensión continua en tensión alterna de 220V, 50 Hz. Este sistema puede recibir energía procedente de otras fuentes renovables como paneles solares.

Fuente: Evaluación Energética Comparativa de un Sistema Híbrido Eólico-Fotovoltaico (SHEFV) de Baja Potencia para la Electrificación de una Vivienda Urbana (Tesis).

¿Qué instalación me interesa?

Pequeño aerogenerador. En este punto vamos a analizar cómo podemos estimar la energía que vamos a obtener mediante un aerogenerador, para ver si puede satisfacer nuestras necesidades. Para poder calcular esta energía, debemos partir de dos datos:

• Distribución de velocidad de viento en el emplazamiento. Como hemos visto anteriormente, esta distribución nos indica el número de horas en la que tenemos una determinada velocidad de viento.

• Curva de potencia el aerogenerador. Esta es una curva que proporciona el fabricante y que indica la potencia generada para cada velocidad de viento.

Ejemplo1: Supongamos que tenemos una localización que presenta la distribución del viento que se muestra en la figura y vamos a instalar un aerogenerador de 0.25kW (250W) de potencia nominal, que presenta una curva de potencia:

Si queremos estimar la energía total que obtendremos en un año, debemos hacer los cálculos que se reflejan en la siguiente tabla:

Vemos que el aerogenerador de 0.25kW (250W) podemos generar 1186.15 kWh, energía suficiente para abastecer a una vivienda. Según la tabla de costes a continuación, la instalación estudiada costaría unos 3,800 ,¬.

¿Cuál sería el costo de la instalación?

Para poder calcular el coste de la instalación, vamos a suponer que se trata de una instalación aislada en la cual necesitaremos, además del aerogenerador, un regulador, unas baterías y un ondulador.

Los precios orientativos de distintos aerogeneradores se muestran en la siguiente tabla:

Tabla ?2. Cálculo de Costes

Fuente: Guía de las energías renovables aplicadas a las pymes.

Elaboración: propia-2009.

Ejemplo 2: En este caso vamos a realizar el cálculo al revés que en el ejemplo anterior. Vamos a estimar el consumo de energía eléctrica de una vivienda a partir del cual determinaremos la instalación adecuada.

Si suponemos que en el emplazamiento del molino disponemos de 3 horas equivalentes de viento al día (es decir, la energía media captada en un día es 3 multiplicado por la potencia nominal del generador), necesitaremos de:

Por tanto, entre los aerogeneradores que se muestran en la tabla de costes, elegiremos el de 1.500 W.

Coste = 3.300,¬ + 3.500,¬ + 4.000,¬ = 10.800,¬

Resultados

Se hizo la estimación del consumo de energía eléctrica de una vivienda urbana, en la ciudad de Tacna (Tacna-Perú), los resultados obtenidos (la potencia es una aprox. de su verdadero valor y las horas son supuestas), se pueden ver en los siguientes cuadros:

A diferencia de los casos anteriores, se comenzó por el cuadro ?1, luego se procedió a realizar los gráficos y después se estimó el consumo de energía eléctrica de una vivienda.

Cuadro ?1

Cuadro ?2

Cuadro ?3

Cuadro ?4

Fuente: Evaluación Energética Comparativa de un Sistema Híbrido Eólico-Fotovoltaico (SHEFV) de Baja Potencia para la Electrificación de una Vivienda Urbana (Tesis).

Elaboración: propia-2009.

Conclusión

Es importante conocer el viento local de la región (dirección y velocidad) así también que tipo de aerogenerador se requiere. Se puede notar la diferencia entre los sistemas conectados a red y los sistemas aislados. Es notorio que entre más grande es el aerogenerador más costosa es la instalación.

Tener conocimientos previos del viento y de aerogeneradores es importante para poder realizar estas estimaciones.

Referencias bibliográficas

• 1. Bayod Á. y otros; GUÍA DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES APLICADAS A LAS PYMES; Tacna-Perú; Editorial Santa María; 1969; en: http://www.conectapyme.com/files/publica/Guia_E_Renovables.pdf

• 2. Pacco K. Evaluación Energética Comparativa de un Sistema Híbrido Eólico-Fotovoltaico (SHEFV) de Baja Potencia para la Electrificación de una Vivienda Urbana (Tesis). 2009: Tacna.

• 3. Pacco K. Evaluación Energética Comparativa de un Sistema Híbrido Eólico-Fotovoltaico (SHEFV) de Baja Potencia para la Electrificación de una Vivienda Urbana (Perfil). 2009: Tacna.

Autora:

Bach. Karina P. Ramírez

Escritora/Física/Investigadora y desarrolladora experimental en energías renovables y software.

Datos del artículo:

Fecha de realización: 25 de Junio del 2009

CATEGORÍA: Tecnología

Tacna, Perú