DECIMA PARTE

SISTEMAS CONVERSORES DE ENERGÍA EÓLICA (SCEE)

TIPOS DE SCEE SISTEMAS DE EJE VERTICAL SISTEMAS DE EJE HORIZONTAL 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 SCEE Centrales eoloeléctricas 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 SCEE 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

Aerogenerador-Bomba eléctrica Bombeo de Agua Aerogenerador-Bomba eléctrica

Bombeo de Agua 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 Evaluación de la energía eólicadisponible rotor (típicamente entre 0.2 y 0.45) en el sitio ηM = Eficiencia de la transmisión Patrón de distribución diaria ηB = Eficiencia de la bomba Patrón estacional, correlacionado con 3.- Análisis económico el observatorio más cercano a) Vida útil de la aerobomba (20 a 30 años) Velocidades medias mensuales b) Tasas de interés y de amortización 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

Aerogenerador Avispa (IIE) Aerogenerador Colibrí Aerogeneración Aerogenerador Avispa (IIE) Aerogenerador Colibrí

Tamaño comparativo (Aerogenerador Avispa) Aerogeneración Tamaño comparativo (Aerogenerador Avispa)

Vista del Generador (Aerogenerador Avispa) Aerogeneración Vista del Generador (Aerogenerador Avispa)

Sistema de orientación (Aerogenerador Avispa) Aerogeneración Sistema de orientación (Aerogenerador Avispa)

Aerogenerador Comercial de Mediana Capacidad Aerogeneración Aerogenerador Comercial de Mediana Capacidad

Estación de pruebas “El Gavillero” Aerogeneración Estación de pruebas “El Gavillero”

Potencia 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 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 15.3 18.0 20.0

Potencia Generada Teórica (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 15.3 18.0 20.0

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) RESPUESTA: 1.3 kW Factor de Planta Pnom = Potencia nominal, kW Para nuestro ejemplo FP: 0.325 o 32.5%

Dimensionamiento de un Banco de Baterías 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