Energía Eólica 1.

Presentación del tema: "Energía Eólica 1."— Transcripción de la presentación:

1 Energía Eólica 1

2 Contenido Introducción Historia Viento Recurso Eólico
Tecnologías para aprovechar el viento Proyecto

3 Por qué viento Carbón Gas natural, petróleo Energía nuclear
ExtracciónDistribución quema vapor tur bina vapor  ciclo Rankine red eléctrica Gas natural, petróleo Extracción Refinación  Distribución … Energía nuclear Extracción Enriquecimiento fisión vapor… Energía eólica Viento Turbina generador red eléctrica Flexible, no CO2

4 Potencial del viento E solar interacción atmósfera-tierra-océano viento aprox 2% del total se transmite al viento E sol: W/m2, E viento: 1-3KW/m2 Crecimiento E eólica: 30% anual! De todas maneras ese 2% es 200 veces el consumo energético anual de la tierra (del orden de )

5 Historia Velas: al menos 6000 años.
Molinos: Persia (panemone), A.C ( Arrastre

6 Historia Europa: A.D. Sustentación

7 Historia Turb. Horizontales para bombeo de agua en la América rural del s XIX.

8 Historia Revolución industrial
1888: Charles Brush (17m diam wind rose configuration, 12kW) 1890: Lewis Electric Co. Vende generadores para conectar a turbinas existentes 1920s-50s: WECS de 2 y 3 propulsores 1940s-60s: electrificación de zonas rurales lleva al desuso de las turbinas eólicas!

9 Historia Innovaciones como control de ángulo de ataque en los años 70s
Palmers Putnam´s 1.2 MW años 30s Innovaciones como control de ángulo de ataque en los años 70s Escalamiento a la producción en masa: nuevos materiales

10 Hoy 25 años: el precio de la E. eólica ha decrecido más del 80% (de 1 us dll a 3-5 centavos de dólar) y puede competir con E. fósil. Diseños modernos: GE 3.6 MW, Clipper 2.5 MW (offshore). Suficiente para 100 casas aprox.

11 ¿Qué es el viento?

12 Sol Cambios de densidad debido a dif. De temperatura y densidad. El aire húmedo es menos denso que el aire seco! Diferencias de temperaturas debido al terreno, agua, etc. Diferencias de presión Movimiento de la tierra ρ = ρda (1 + x) / ( x )  

13 Viento Fuerza centrífuga r=6000km, g=9.81m/s2 f=mv2/r
“Fuerza” de Coriolis

14 Circulación global, viento geostrófico
No es tan sencillo: turbulencia, efectos de topografía y condiciones de frontera

15 Atmósfera

16 No es tan sencillo Turbulencia Efectos de topografía
Transferencia de calor Frentes y chorros Tormentas, condensación y cambios de fase Inestabilidades hidrodinámicas, huracanes

17 Viento, múltiples escalas
Diferentes escalas de tiempo, longitud Mesoescala micrometeorología

18 Proyecto Tenemos una torre de 50m Instrumentada con Anemómetros sónicos a cinco diferentes alturas, adquiriendo a 10Hz. Se guardan los datos crudos para futuros análisis.

19 Equipos Sitio Sisal, Yucatán Estación YC01 Longitud 90° 02’ 48” Oeste
Latitud 21° 09’ 53” Norte Altura sobre el nivel del mar Alturas de medición H1 (3m), H2 (6m), H3 (12.5m) , H4 (25m), H5 (50m) Equipo de medición Anemómetros sónicos Thies © 4.382: tres 2D y dos 3D Globo aerostático (cautivo) Anemómetro Skywatch ©, temperatura, humedad, presión atmosférica (0.25 Hz) Estación meteorológica Humedad, temperatura, presión atmosférica, viento (1Hz) Adquisición y transmisión de datos Data Logger Blueberry © NDL 485, y dos transmisores Ethernet Xpress de MaxStream© Fecha de inicio 1de agosto Lugar Instalaciones de la UNAM en Sisal, Yucatán Municipio Hunucmá Estado Yucatán Propietario de la Torre Propietario de la estación IIE UNAM-IIE

20 El experimento Anemómetro sónico Data-Logger DSP Mem. Interna Puertos
Procesador Serv Linux Transmisor inalámbrico switch Red

21 El experimento Acceso directo via web: al data-logger y
a los datos en una base de datos OpenSource para promover colaboraciones y mantenimiento a distancia

22 Análisis de datos Detección de errores Rotación Instrumentos
Promediado temporal detrending flujo Estacionario? Corrección estela Corrección frecuencia Análisis y Publicación Objetivos y variables Hardware Software Plan de Mantenimiento Instrumentos Probar Adq. Datos Probar Guardado de datos Organizar Datos Mantenimiento

23 Resultados preliminares Rosa de vientos A-3 (12m, 3D)
Línea de Costa

24 Resultados preliminares Rosa de vientos A-5 (50m, 3D)
Línea de Costa

25 Resultados preliminares histogramas de velocidad (A-3: z=12.5 m)
No. de eventos Velocidad del viento (m/s)

26 Perfil de Velocidad Para condiciones de neutralidad:
Donde se mide la velocidad de fricción usando las fluctuaciones de velocidad: Para condiciones de no neutralidad: U = Velocidad del viento en la altura Z U* = Velocidad de fricción k = Constante de Von Karman z = Altura z0 = Rugosidad superficial L = Longitud de Monin-Obukhov

27 No Homogeneidad horizontal
(capa límite interna) Zonas costeras: ventajas, desventajas

28 No Homogeneidad horizontal: caso cuasi-neutral
Tierra: rugoso a suave z0 del orden de 2cm Mar: suave a rugoso z0 del orden de 4 x10-6 Pocos datos. Resultados similares a Echols y Wagner (1972)

29 Proyecto Calcular Potencial eólico proveniente de simulaciones, de estación meteorológica, de anemómetros sónicos Calcular potencial eólico convencional a 50m Calcular rugosidades superficiales usando datos de anemómetros sónicos Proponer

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33 Viento Mecánica de fluidos: ecuaciones de Navier-Stokes
Más ec. de continuidad Velocidad (3), presión, 4 ecs. 4 incógnitas Más ec. de energía y ecs. de estado (Pv=RT) para transf. de calor y densidad variable

34 Fuerza ficticia

35 Fuerza ficticia Aceleración del marco de referencia móvil
Aceleración c/resp al marco de referencia móvil Término que depende de la velocidad y aceleración de los vectores unitarios