Curso Introductorio de Energía Eólica DECIMA PARTE

Curso Introductorio de Energía Eólica

DECIMA PARTE


SISTEMAS CONVERSORES DE ENERGÍA EÓLICA

(SCEE)


TIPOS DE SCEETIPOS DE SCEE

• SISTEMAS DE EJE VERTICAL

• SISTEMAS DE EJE HORIZONTAL

SISTEMA VENTAJAS INCONVENIENTES

Eje vertical Aprovechan vientos de cualquier dirección

Menos eficientes que los sistemas de eje horizontal

Eje horizontal Más eficientes que los sistemas de eje vertica

Necesitan un sistema de orientación

Los sistemas de eje horizontal también pueden ser:

Viento arriba o viento atrás

Velocidad constante o velocidad variable


Aplicación de los SCEEAplicación de los SCEE

Aplicación de la energía eólica

Generación de potencia para servicio de energía eléctrica

Centrales eoloeléctricas

Generación distribuida

Sistemas aislados híbridos

Orientadas al uso final (sistemas aislados)

Bombeo de agua

Molienda y trituración

Refrigeración

Producción de hielo

Calefacción

Usos residenciales

Desalación de agua

Compresión de aire

Señalización y telemetría

Protección catódica

Producción de hidrógeno

Procesos electroquímicos

Etc.


TIPOS DE ROTORES


TIPOS DE ROTORES


TIPOS DE ROTORES


Eficiencia de Conversión de un SCEEEficiencia de Conversión de un SCEE

vCp m G ePvP mPrP

Gmpt vC

t = Eficiencia de conversión

Cp(v) = Eficiencia del rotor

m = Eficiencia de la transmisión

G = Eficiencia del generador

Pv = Potencia del viento

Pr = Potencia a la salida del rotor

Pm = Potencia mecánica

Pe = Potencia eléctrica


Bombeo de Agua

Bomba Mecánica


Bombeo de Agua

Aerogenerador-Bomba eléctrica


Bombeo de AguaBombeo de Agua1. Evaluación de requerimientos de agua La potencia de la aerombomba

a bombear

donde: donde:

ER = Energía requerida (Wh) ρ = Densidad del aire, (kg/m³)

Q = Cantidad de agua bombeada, (m3) v = Velocidad de viento, (m/s)

g = Aceleración de la gravedad (9.81 m/s²) A = Área barrida por el rotor

H = Altura de elevación total, (m) Cp = Coeficiente de potencia del

2. Evaluación de la energía eólicadisponible rotor (típicamente entre 0.2 y 0.45)

en el sitio ηM = Eficiencia de la transmisión

a) Patrón de distribución diaria ηB = Eficiencia de la bomba

b) Patrón estacional, correlacionado con 3.- Análisis económico

el observatorio más cercano a) Vida útil de la aerobomba (20 a 30 años)

c) Velocidades medias mensuales b) Tasas de interés y de amortización

d) Desviación estándar de medias horarias c) Costos de operación y mantenimiento

varianza d) Tasa de incremento esperada en los

precios de combustible y energía eléctrica

f) Costo real en el sitio de los combustibles

utilizados o de la energía eléctrica

6.3/HgQER BMpCAvP 3

21


Aerogeneración

Aerogenerador Avispa (IIE) Aerogenerador Colibrí


Aerogeneración

Tamaño comparativo (Aerogenerador Avispa)


Aerogeneración

Vista del Generador (Aerogenerador Avispa)


Aerogeneración

Sistema de orientación (Aerogenerador Avispa)


Aerogeneración

Aerogenerador Comercial de Mediana Capacidad


Aerogeneración

Estación de pruebas “El Gavillero”


s

i

kv

v

c

vk

eme dvecv

ck

vPP1

Potencia Generada TeóricaPotencia Generada Teórica

vi = Velocidad de inicio de generación

vs = Velocidad de salida de generación

Pe (v) = Curva de potencia del aerogenerador


Curva de Potencia de un AerogeneradorCurva de Potencia de un Aerogenerador

Velocidad

(m/s)

Potencia

(kW)

3.6 0.0

4.2 0.4

6.8 2.0

9.5 3.7

10.0 4.0

12.2 4.0

15.3 4.0

18.0 4.0

20.0 0.0


s

i

kv

v

c

vk

eme dvecv

ck

vPP1

Potencia Generada TeóricaPotencia Generada Teórica(ejemplo)(ejemplo)

Encontrar la potencia media generada con aerogenerador cuya curva de potencia es la descrita en la lámina anterior si los factores de la f.d.p. de Weibull son k=2.32 (adim) y c= 5.87 m/s

Velocidad

(m/s)

Potencia

(kW)

3.6 0.0

4.2 0.4

6.8 2.0

9.5 3.7

10.0 4.0

12.2 4.0

15.3 4.0

18.0 4.0

20.0 0.0


Potencia Generada Teórica (ejemplo)Potencia Generada Teórica (ejemplo)RESPUESTA:

CLS

k = 2.32

c = 5.87

N = 100

DIM VEL(10), POT(10)

VEL(1) = 3.6: POT(1) = 0!

VEL(2) = 4.2: POT(2) = .4

VEL(3) = 6.8: POT(3) = 2!

VEL(4) = 9.5: POT(4) = 3.7

VEL(5) = 10!: POT(5) = 4!

VEL(6) = 18!: POT(6) = 4!

VEL(7) = 20!: POT(7) = 0!

V1 = 3.6: V2 = 20: H = (V2 - V1) / N

V = V1: GOSUB 500: P1 = P

V = V2: GOSUB 500: P2 = P

PG = (P1 + P2) / 2

V = V1

FOR I = 1 TO N - 1

V = V + H: GOSUB 500: PG = PG + P

NEXT I

PG = PG * H

PRINT USING "POTENCIA GENERADA= ####.# kW"; PG

GOTO 600

500 J = 2

510 IF V >= VEL(J) THEN GOTO 550: ELSE J = J + 1: GOTO 510

550 P = (POT(J) - POT(J - 1)) / (VEL(J) - VEL(J - 1))

P = (P * (V - VEL(J - 1))) + POT(J - 1)

P = P * (k / c) * (V / c) ^ (k - 1)

P = P * EXP(-((V / c) ^ k))

RETURN

600 END


Potencia Generada Teórica (ejemplo)Potencia Generada Teórica (ejemplo)

RESPUESTA: 1.3 kW

Factor de PlantaFactor de Planta

nom

me

PP

FP

Pnom = Potencia nominal, kW

Para nuestro ejemplo FP: 0.325 o 32.5%


Dimensionamiento de un Banco de Dimensionamiento de un Banco de BateríasBaterías

conautbat

bat ENDOD

E

max

11

Ebat = Tamaño del banco de baterías, Wh

Ebat = Eficiencia de la batería (0.7-0.8 plomo-ácido, 0.6-0.7 Niquel-Cadmio)

DODmax = Máxima profundidad de descarga

Naut = Días de autonomía

Econ = Demanda de energía por día, Wh

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