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ENERGIA EOLICA

ENERGA ELICA: VIENTO

El viento es una consecuencia de la radiacin solar.

Se debe, fundamentalmente, por que la radicacin solar incidente calienta en forma desigual el aire de diferentes zonas o reas geogrficas, generando diferencias de densidad del mismo y de presin que originan el movimiento de los vientos.

La energa elica es energa solar que se almacena en la atmsfera en forma de calor distribuido de modo no homogneo.

La Energa cintica que porta el aire al moverse es de alto grado termodinmico, lo que permite su conversin en otras formas de energa con un elevado grado de eficiencia.

Tipos de vientos

Vientos macro climticos: son vientos generales que circundan el globo terrestre.

Vientos micro climtico o locales: son los vientos debidos a los efectos climticos locales o modificados por la orografa del terreno.

Vientos macro climticos

Los rayos solares inciden perpendicularmente en el ecuador y calientan ms la superficie de la tierra, que en los polos.

En el ecuador, el aire al calentarse se hace ms ligero (menos denso) y asciende a las capas altas de la atmosfera dejando tras de s una zona de baja presin.

En los polos, el aire es ms pesado (ms denso) y desciende aumentando la presin.

El aire que envuelve a la tierra, se mueve desde las zonas de mayor presin atmosfrica a las de menor presin.

el aire se mueve desde los polos al ecuador por las capas bajas de la atmosfera y del ecuador a los polos por las capas altas siguiendo un ciclo de movimiento de aire en cada hemisferio.

Circulacin atmosfrica general

Si se tiene en cuenta el movimiento rotacional de la tierra, el modelo de circulacin global del aire sobre la misma se complica. El movimiento de rotacin de la tierra da lugar a la aparicin de las fuerzas de Coriolis, las cuales actan sobre la masa de aire en movimiento desvindola hacia la derecha en el hemisferio norte y hacia la izquierda en el hemisferio sur.

Estas fuerzas originan los denominados vientos de poniente (del oeste) y alisios (del este).

Existen otros factores que hacen mas complejo el movimiento del aire en nuestro planeta.

Circulacin atmosfrica general

Vientos micro-climticos o locales

Vientos inducidos trmicamente

- las brisas marinas

- las corrientes valle- montaa

Vientos inducidos por la orografa

Brisa marina (medio da y tarde)

Brisa terrestre (noche y amanecer)

Clases de viento

Anemmetros porttiles: Captan la velocidad del viento y presentar su valor de forma numrica en su visualizador.

Medidores de velocidad

Anemmetros con componentes separados:

Captador de Velocidad, sistema de cubetas propuesto por dos o ms unidades de forma cnica o semiesfrica montadas en simetra sobre un eje vertical de rotacin, constituye el componente principal del anemmetro.

Monitor, es el sistema de representacin numrica e la velocidad del viento. Recibe la magnitud elctrica procedente del captador y la adapta para tal finalidad.

La veleta consiste en un dispositivo montado sobre un eje vertical y de giro libre, de tal modo que puede moverse cuando el viento cambia de direccin y que se acopla a transductores que generan una seal.

Determinacin de la Direccin del Viento

Potencial Elico en el mundo

Solo un 2% de la energa solar que llega a la tierra se convierte en energa elica. En teora, los vientos distribuyen anualmente entre 2,5x105 y 5x105 kWh.

Es una cantidad enorme de energa, pero solo una parte de la misma puede ser aprovechada, ya que se presenta en forma muy dispersa.

Distribucin estimada de la velocidad del viento (Fuente: US-DOE y NRELL)

La Costa Peruana cuenta con un importante potencial elico, con un promedio anual en su mayor parte de 6m/s, sin embargo se llegan a alcanzar en algunos lugares velocidades promedio de 8m/s como en Malabrigo, San Juan de Marcona y Paracas.

Aunque la capacidad instalada hasta el momento en el pas andino alcanza a penas el megavatio, el pas dispone de un potencial elico superior a los 22 GW.

Potencial Elico en el Per

Segn el Atlas Elico del Per los departamentos de Ica y Piura, situados en la costa, son las regiones que cuentan con el mayor potencial aprovechable, con 9.144 MW y 7.554 MW respectivamente

WIND POWER POTENTIAL PER REGIONRegionPotential Wind Power (MW)Utilizable Wind Power (MW)Amazonas1 3806Ancash8 526138Arequipa1 9921 158Cajamarca18 3603 450Ica18 3609 144La Libertad4 596282Lambayeque2 880564Lima1 434156Piura17 6287 554Source: MEM 2008 ( c )

En Per (sin contabilizar Lima) existen en total 30 estaciones SENAMHI (Sept., 2013)

Distribuidos de la siguiente manera, en distintos departamentos:

Centros de medicin de viento en el Per

Piura:

Estacin El Alto

Estacin La Esperanza

Estacin Mallares

Estacin Partidor

Estacin Ayabaca

Estacin Miraflores

Estacin Chulucanas

Estacin Chusis

Estacin Huancabamba

Lambayeque:

Estacin Olmos

Estacin Motupe

Estacin Reque

Cajamarca:

Estacin Chota

Estacin San Miguel

Estacin A. Weberbauer

La Libertad:

Estacin Cherrepe

Estacin Puerto Chicama

Estacin Laredo

Estacin Salpo

Estacin Huamachuco

Huancavelica:

Estacin Tunel Cero

Ica:

Estacin Fonagro

Estacin Huancano

Estacin Hacienda Bernales

Estacin Huamani

Estacin Fundo Don Carlos

Estacin Ocucaje

Estacin Ro Grande

Estacin Copara

Ayacucho:

Estacin Cora Cora

Distribucin de las Estaciones SENAMHI en Per.

TRATAMIENTO DE LOS DATOS DE VIENTO

Distribuciones temporales

Distribuciones de frecuencia

Distribuciones temporales

Evolucin temporal de la velocidad del viento hora a hora

Evolucin media diaria del viento

Evolucin de las velocidades medias mensuales del viento

Evolucin de las velocidades medias anuales del viento

Distribuciones de frecuencia

Aparte de las distribuciones de la velocidad del viento en el tiempo es importante conocer el nmero de horas por mes o por ao durante las cuales ocurre una determinada velocidad del viento, es decir, la distribucin de frecuencias de la velocidad del viento.

Para determinar estas distribuciones de frecuencias se debe en primer lugar dividir el dominio de la velocidad del viento en un nmero de intervalos, normalmente de un ancho de 1 m/s. Entonces se procede al calcular el porcentaje de veces en que la velocidad del viento sopla en cada intervalo. La representacin de dichas frecuencias relativas constituye el histograma de frecuencias relativas.

Densidad de probabilidad experimental y terica

A menudo es importante conocer el tiempo o frecuencia en el cual la velocidad del viento es ms pequea que un valor dado; cuando estas frecuencias son representadas en funcin de la velocidad del viento se obtiene el histograma de frecuencias acumuladas.

Distribuciones de frecuencia acumulada

Densidad de probabilidad acumulada experimental y terica

Frecuencias de direcciones del viento

Otro tipo de representacin a menudo utilizado en el anlisis del viento son los diagramas de estructura del mismo; que representan en forma de histograma de barras verticales las frecuencias de ocurrencia observadas en intervalos de direccin y velocidad dados. As mismo, es frecuente representar las frecuencias de direcciones mediante diagramas denominados rosa de los vientos.

Lo ms habitual es dividir los 360 en 8 o 16 sectores y tomar para la velocidad 3 4 intervalos, dependiendo los lmites de los intervalos de la gama de velocidades ms habituales del lugar de estudio.

Variacin del viento con la altura

Uno de los fenmenos ms significativos en la explotacin de la energa elica es el incremento de la velocidad media del viento con la altura.

puede ser obtenida tericamente de los principios bsicos de mecnica de fluido e investigaciones atmosfricas.

V y Vo son las velocidades del viento a las alturas H y Ho.

Zo es la rugosidad del terreno.

ley logartmica

ley potencial

La ley potencial, es emprica y su validez esta generalmente limitada a las ms bajas elevaciones de la atmosfera.

Es un exponente que representa una forma de medida del rozamiento superficial encontrado por el viento. En la tabla se indican valores de y zo es funcin de diversas rugosidades.

Valores de y Z para distintos terrenos

Tipo de terrenoZO (m)Liso (mar, arena, nieve)0,10 a 0,130,001 a 0,02Moderadamente rugoso (hierba, campos cereales regiones rugosas)0,13 a 0,200,02 a 0,3Rugoso (bosques, barrios)0,20 a 0,270,3 a 2Muy rugosos (ciudades altos edificios)0,27 a 0,402 a 10

Se cree que la energa del viento fue utilizada inicialmente por la navegacin a vela. Tambin existen indicios de que ya se utilizaban molinos de viento hace unos cuatro mil aos, para moler grano, pulverizar especias y pigmentos, para fabricar papel y para serrar madera.

Los primeros molinos de viento aparecieron en Persia. Molinos de viento con pantalla eran de eje vertical, compuestos por cuatro paletas de forma rectangular encerradas en una caja que dejaba entrar el viento por una abertura.

Los molinos carraca, denominados as porque las paletas mviles de que est compuesto chocan contra topes cuando se enfrentan al viento

Los molinos de viento ms comunes aparecieron en Europa hacia el siglo XII. Llevaban aspas de madera que se recubran de tela, que rotaban sobre un eje horizontal.

Historia de la Energa Elica

A finales del siglo XIX, el francs Paul La Cour construy un primitivo aerogenerador siguiendo los pasos de Lord Kelvin y ofreci las primeras ecuaciones que demostraban su funcionamiento fsico.

A principios del siglo XX, Dinamarca era ya el primer productor europeo con 30 MW instalados.

Los diseos modernos de turbinas elicas comenzaron a aparecer aproximadamente entre los aos 1930 y 1955, pero su desarrollo recibi un impulso considerable debido a la crisis del petrleo de 1973.

Adems, en la actualidad, se construyen grandes aerogeneradores con potencias superiores a 1MW y dimetro de pala de 65 metros o ms.

HISTORIA DE LOS AEROGENERADORES

Una turbina elica es un dispositivo mecnico que convierte la energa del viento en electricidad. Las turbinas elicas disean para convertir la energa del movimiento del viento (energa cintica) en la energa mecnica, movimiento de un eje.

TURBINAS EOLICAS

La aerobomba es un molino de viento utilizado para el bombeo de agua, ya sea como fuente de agua potable de los pozos, o para el drenaje de las zonas bajas de la tierra.

AEROBOMBAS

Miramar, Piura

Caractersticas de aerobombas de Miramar: Fines de riego, en mrgenes del ro Chira (200 Ha, 1100 aerobombas), en Miramar y Vichayal (bajo Chira, Piura).

Rotores con dimetros de 5 a 7 m, con 6 a 8 aspas. Rotor no orientable por el viento, no tiene veleta.

Costo de US$ 450. 3 a 8 l/s para velocidades de 4 a 7 m/s y alturas de 2 a 6 m.

Construccin artesanal con material de la zona: Madera, esteras y chatarra.

EXPERIENCIAS EN AEROBOMBAS EN PER

Pachacutec, Arequipa: Dcada del 60. Construccin semi industrial, en metal.

Construccin semi industrial, en metal. Rotor Americano de 2.8 m de dimetro y 32 aspas. Torre de 10 m. Orientable segn direccin del viento. Haba 400 equipos en la zona, ahora ya electrificada, y 200 ms en el altiplano.

SIMIC, GRUPO H, (METAL CONSTRUCTION, SIMA. AVINSA, MATTO, INVAL, ENERMECANICA).

INAF-AFATER: Dcada del 80. Investigacin en aguas subterrneas.

ITINTEC, nivel nacional: Dcada del 80. Investigacin tecnolgica, desarrollo de modelos artesanales, semi artesanales, semi industriales. Materiales en madera y/o metal y/o lona.

Tipos americano de 2,3 m y 4 m de dimetro de rotor. Tipo Creta de 5 m de dimetro de rotor. Multipala moderno de 5 m de dimetro de rotor. Multipala moderno de 10 m de dimetro de rotor y aspas con perfil aerodinmico (tipo ala de avin).

FONCODES: Dcada del 90. Instalacin de equipos importados en Ica, La Libertad, y Lambayeque.

Foncodes instal 50 equipos importados en ICA (Pisco y Villacur) y 32 en Chiclayo y Trujillo.

Un elevado porcentaje se encuentran ahora fuera de servicio. Actualmente, los proveedores ms conocidos son SIMIC y Grupo H. Hay dos patentes nacionales. Una sobre un nuevo tipo de rotor de eje horizontal y otra sobre un equipo que incorpora un dispositivo para evitar el golpe de ariete en la bomba.

La energa cintica del viento capturada por el rotor, es transformada en energa mecnica del eje. Para luego ser transformada en energa elctrica por el generador.

AEROGENERADORES

Aerogenerador en Tarifa, Cadiz.

Por su utilizacin:

Aerogeneradores destinados a la produccin de energa elctrica. En el comercio de este tipo de mquinas se distinguen los aerogeneradores por la potencia suministrada, existiendo los tipos micro y mini turbinas destinadas a las instalaciones aisladas, y las grandes turbinas para los parques elicos con conexin a las redes pblicas de distribucin de energa elctrica.

Aerogeneradores para el bombeo de agua, con acoplamiento mecnico directo con la bomba de extraccin.

ARQUITECTURA DE LOS AEROGENERADORES

Por su eje:

Aerogeneradores cuyo eje de rotacin est en posicin vertical con respecto de la direccin del viento.

Aerogeneradores cuyo eje de rotacin est en posicin horizontal con respecto a la direccin del viento.

Con respecto a la arquitectura de las mquinas elicas, stas se construyen mayoritariamente con eje horizontal y palas con direccin al viento, ya que consiguen ms rendimiento.

Eje Vertical:

En la arquitectura de eje vertical, el rotor gira en el mismo plano que el viento, condicin que le da la ventaja de no necesitar elementos de orientacin.

Estas mquinas estn basadas en dos desarrollos de los aos treinta del siglo XX; el del finlands Savonius y el del francs Darrieux.

El molino vertical de palas tipo Giromill o ciclogiro que deriva del Darrieux tiene de 2 a 6 palas.

Eje Horizontal:

Corresponde al tipo de aerogenerador ms empleado, independientemente del tamao de la instalacin y de la aplicacin a la que est destinado. Los aerogeneradores de eje horizontal presentan algunas ventajas con respecto a los anteriores, tales como:

Su rendimiento es mayor.

Su velocidad de giro es superior, lo que repercute directamente en la potencia generada.

El rea barrida ante el viento es mayor y con ello se pueden fabricar aerogeneradores de mayor potencia.

Sus palas pueden presentar dos posiciones al viento que son:

A barlovento. En este modo, el viento entra de frente al aerogenerador y el sistema de orientacin se sita en la parte posterior. Es el modo ms empleado.

A sotavento. El viento encuentra primero el sistema de orientacin y, finalmente, las palas del rotor, que estn en la parte posterior

Clasificacin segn el nmero de palas

Rpidas: 1, 2 o 3 palas. mas modernas de tres palas

Lentas: hasta 24 palas

VELOCIDADES DE CORTE

las turbinas elicas se disean para trabajar dentro de ciertas velocidades del viento.

La velocidad ms baja, llamada velocidad de corte inferior que es generalmente de 4 a 5 m/s, pues por debajo de esta velocidad no hay suficiente energa como para superar las prdidas del sistema. Corresponde a la velocidad del viento con la que el rotor comienza a girar.

La velocidad de corte superior o de parada que corresponde con una alta velocidad del viento que hace peligrar la estabilidad de la mquina, lo que implica la accin automtica de parada o frenado. Para esta velocidad, el aerogenerador incorpora mecanismos de control y regulacin.

La velocidad nominal es la velocidad del viento a la cual una mquina particular alcanza su mxima potencia nominal. Por arriba de esta velocidad, se puede contar con mecanismos que mantengan la potencia de salida en un valor constante con el aumento de la velocidad del viento.

Especificaciones Tcnicas de un aerogenerador

CARACTERSTICASDESCRIPCINDimetro del rotorDimetro, expresado en metros, del crculo que describen las palasrea barridaExpresin de la superficie total en m2 que barren las palas del rotor de modo perpendicular a la direccin del viento.Nmero de PalasNmero de palas adosadas al rotor formando la hlice.Material de las palasIndicacin del material empleado para su construccin por ejemplo polister con fibra de vidrio.Direccin del rotorIndicacin de si el ataque del frente de aire es a sotavento o barlovento.Sistema de OrientacinIndicacin si la orientacin se efecta con veleta u otro procedimiento.Regulacin de potenciaIndicacin con respecto al control de velocidad empleado para mantener la potencia, y que puede ser de paso de pala fijo o variable.Freno aerodinmicoDescripcin del procedimiento empleado para frenar el rotor ante vientos de velocidad superior a la nominal, lo que pondra en peligro la mquina. Un procedimiento es, por ejemplo, el freno aerodinmico.

CARACTERSTICASDESCRIPCINPerfil aerodinmico de las palasEspecificacin de su geometra expresada mediante un tipo NACA (National Advisory Committee of Aeronautic), por ejemplo: NACA 4415. Las diferentes cifras dan datos de sus caractersticas de longitud, forma y espesor.Velocidad nominalIndica la velocidad del viento necesaria para obtener la potencia nominal. Un valor tpico es 14 m/s.Velocidad de corteIndicacin de la velocidad a la que el aerogenerador interrumpe su giro como medio de proteccin. Un valor tpico es 25 m/s.Generador elctricoEspecificacin del tipo de generador elctrico empleado, su velocidad, tensin de salida, corriente proporcionada y otros datos similares. Se considera que la potencia nominal la da a la velocidad nominal de viento.Tipo de multiplicadorEs referido al dispositivo multiplicador de la velocidad dispuesto entre los ejes del rotor y del generador elctrico. Se especifica su relacin de transformacin -por ejemplo 1/23-, y su forma constructiva, que puede ser de planetarios/ejes paralelos, planetarios/engranajes rectos, planetarios/helicoidal u otros tipos.

Componentes de los aerogeneradores de Eje Horizontal

De forma general pueden sealarse los siguientes subsistemas componentes:

Subsistema de captacin.

Subsistema de transmisin mecnica.

Subsistema de generacin elctrica.

Subsistema de orientacin.

Subsistema de regulacin.

Subsistema de soporte.

1. Subsistema de Captacin

El subsistema de captacin es el encargado de transformar la energa cintica del viento en energa mecnica de rotacin. Est integrado por el rotor, el cual se compone de las palas y del buje.

El buje de la turbina elica es el componente que conecta las palas al rbol principal de transmisin y finalmente al resto del tren de potencia. Hay tres tipos bsicos de bujes que se aplican en las turbinas modernas de eje horizontal: bujes rgidos, bujes balanceantes (denominados en ingls teetering), y bujes para palas articuladas (denominados en ingls hinged hub).

1.1 Aerodinmica del subsistema de captacin

La accin del viento sobre una superficie con forma de perfil de pala, cuya cuerda (lnea que une el borde de ataque y el borde de fuga) forma un ngulo de inclinacin , (denominado ngulo de ataque), respecto a la direccin del viento atmosfrico.

Si se analiza el dispositivo en un tnel aerodinmico, se detectara, mediante la lectura de manmetros, una sobrepresin sobre la cara expuesta al viento (intrads) y una depresin sobre la parte posterior (extrads).

Si se componen las fuerzas originadas por las sobrepresiones y depresiones se obtendra una fuerza resultante R, generalmente oblicua respecto a la direccin del viento y aplicada en el centro aerodinmico en el centro aerodinmico, que depende del ngulo .

La fuerza resultante R puede descomponerse en dos fuerzas FS y FA, denominadas fuerza de sustentacin y fuerza de arrastre, respectivamente, y que vienen dadas por:

;

Los coeficientes CS y CA se denominan coeficiente de sustentacin y coeficiente de arrastre, respectivamente.

El ngulo formado entre la cuerda y el plano de rotacin del rotor se denomina ngulo de calaje . Sobre la figura siguiente, el calado consiste en dar al perfil de la pala un ngulo generalmente positivo comprendido entre 0 y X respecto al eje de referencia (plano de rotacin). Rara vez se ve el ngulo de calaje negativo y el mayor ngulo de calaje no excede normalmente de los 6 o 7.

Multiplicador: Permite que el generador gire a una velocidad ms elevada que la de la turbina (rpm) para que su tamao sea reducido. Su funcin principal consiste en trasmitir la energa cintica de la rotacin de las aspas al generador elctrico, equipo que se encarga de transformar esta energa cintica en energa elctrica.

2. Subsistema de Transmisin mecnica

3. Subsistema de Generacin elctrica

Actualmente hay tres tipos de turbinas, que varan nicamente en el comportamiento que tiene el generador cuando el molino se encuentra en condiciones por encima de las nominales para evitar sobrecargas. Casi todas las turbinas utilizan uno de los 3 sistemas mencionados a continuacin:

Generador de induccin de jaula de ardilla

Generador de induccin bifsico

Generador sncrono

Generador Asncrono

Disco de imanes del rotor.

Estator (Bobinados)

Generador Sncrono

Est activado por el controlador electrnico, vigila la direccin del viento utilizando la veleta y su velocidad con unanemmetro.

4. Subsistema de Orientacin

Controlador electrnico:Es un ordenador que controla continuamente las condiciones del aerogenerador y del mecanismo de orientacin. En caso de cualquier anomala detiene el aerogenerador y avisa al ordenador del operario de mantenimiento de la turbina.

Freno: Est equipado con un freno de disco mecnico de emergencia, que se utiliza en caso de fallo del freno aerodinmico, o durante las labores de mantenimiento de la turbina.

5. Subsistema de Control

Cimentacin: Los aerogeneradores actuales de eje horizontal estn constituidos por una cimentacin subterrnea de hormign armado, adecuada al terreno y a las cargas del viento, sobre la cual se levanta una torre.

Torre: La torre de un aerogenerador es el elemento estructural que soporta todo peso del aerogenerador y mantiene elevadas del suelo las palas de la turbina.

6. Subsistema de Soporte

Elviento es aire en movimiento, y al haber movimiento, hayenerga cintica (Ec).

Ec= 0,5 m v2

Para determinar cul es la masa de aire que atraviesa el aerogenerador. Calcularemos su volumen y lo multiplicaremos por la densidad. Considerando que las aspas del molino giran y forman un crculo, la masa de aire que cruza el aerogenerador tendr forma decilindro.

Labasede nuestro cilindro imaginario ser el rea del molino, que como bien sabemos es , siendoD el dimetro del rotor. Por su parte, laalturadel cilindro ser la distancia recorrida por el aire en el tiempot, que evidentemente ser =v t.

Y como el volumen del cilindro es base altura, tenemos que:

V = D2 v t

Potencia de un aerogenerador

La masa de aire que cruza el aerogenerador es igual al volumen densidad del aire. Llamaremos a la densidad (su valor es aproximadamente 1,19 kg/m).

la energa cintica del aire que barre el aerogenerador es:

Ec=0,5 m v2=0,5 (V ) v2 = 0,5 ( D2 v t ) v2

Ec= 0,5 D2 v3 t

Tenemos en nuestra ecuacin un factor incmodo, que es el tiempot. PD es Potencia Disponible del Viento:

PD=Ec / t= 0,5 D2 v3

Los sistemas reales nunca son ideales, tienen prdidas e imperfecciones, y por tanto hay que considerar unfactor de rendimientoal que llamaremos.

Ley de Betz

De hecho, existe unmximo terico, no es posible capturar ms de16/27(59%) de la energa cintica del viento. Este resultado se conoce comoLey de Betz, (Betz fue un sabio alemn que en 1926 public el primer tratado sobre la teora aerodinmica aplicada a las turbinas elicas). La prdida se debe a que los aerogeneradores ralentizan el aire que los barre, la ley de Betz cuantifica el efecto de esta ralentizacin (tpicamente suele valer alrededor de 0.5, es decir que el rendimiento suele estar en torno al 50%). Por lo tanto, la Potencia Mxima Terica ser:

PMT= PD= 0,5 D2 v3

Las mquinas reales difcilmente pueden alcanzar los mximos tericos derendimiento, debido a la eficiencia del sistema mecnico y elctrico. Es por eso que se asume un valor realista: 70% sobre el mximo terico establecido por Betz, lo que nos dara la Potencia Realista:

PR= 0.7 PMT = 0,7 0,5 D2 v3

Finalmente, la Potencia Real (P) ser la que se obtenga como resultado de las pruebas de Potencia del aerogenerador.

Reemplazando en la ecuacin de la Potencia Realista los valores de rendimiento: = 50% y densidad: = 1.19 Kg/m3, obtendremos la siguiente frmula:

PR= 0.17 D2 v3

Curva de Potencia de un aerogenerador:

Un aerogenerador de 1.4 metros de dimetro del rotor, a diferentes velocidades. La Potencia Real fue obtenida en campo.

Velocidad de VientoPotencia DisponiblePotencia Mxima AlcanzablePotencia RealistaPotencia Real(m/s)(w)(w)(w)(w)111219.10609.55426.6937510915.93457.97320.582829667.71333.86233.702068468.96234.48164.131447314.16157.08109.96976197.8498.9269.24615114.4957.2540.0735458.6229.3120.52183.539.2719.6413.7412324.7312.378.6682.514.317.165.014

Curva de Potencia de un aerogenerador:

Potencia Disponible11109876543.532.51219.1043574555997915.93114759999969667.71380660039995468.9567475711998314.16438362679997197.84112788160002114.4913934558.61959344639998939.2705479533499924.73014098519998814.311424181249999Potencia Mxima A. (Betz)11109876543.532.5609.55217872779986457.96557379999985333.85690330019986234.47837378559998157.0821918134000298.92056394079999457.24569672499999529.30979672319999119.63527397667499112.3650704925999997.1557120906249985Potencia Realista11109876543.532.5426.68652510945992320.57590165999994233.69983231013998164.13486164991994109.9575342693800169.24439475855997740.07198770749998620.5168577062413.7446917836724948.65554934482000435.0089984634374982Potencia Real11109876543.532.5375282206144976135181284

Velocidad de Viento (m/s)

Potencia (W)

PARQUES ELICOS

Parque Elico Estinnes, Blgica, 10 de octubre 2010

El parque elico es unacentral elctricadonde la produccin de la energa elctrica se consigue a partir de lafuerza del viento, mediante un grupo de aerogeneradores que aprovechan las corrientes de aire.

Parque Elicos en el Per

Centrales Elicas con Concesin Temporal

El Tunal 105 mw 14 meses Piura

Parque. Talara 240 mw 2 aos Piura

La Brea 170 Mw 2 aos Piura

Cupisnique 240 Mw 2 aos La Libertad

Malabrigo 60 Mw 2 aos La Libertad

Chimbote 240 mw 2 aos Ancash

Casma 240 mw 2 aos Ancash

Las Lomas 240 mw 2 aos Lima

Parque Ilo 240 Mw 2 aos Moquegua

Proyectos Elicos Sin concesin

Bosque elico de Marcona Ica 100 mw

Bosque elico los perros Sechura 20 mw SOLEOL SAC

Bosque elico la sopladera Tacna 10 mw - EGESUR

Parque Elico de Marcona:

El proyecto contempl la instalacin de 11 Aerogeneradores (8 x 3,15 MW + 3 x 2,3 MW). Los 11 Aerogeneradores tienen una tensin de generacin de 0,69 kV. Se agrupan en 3 bloques, interconectados entre s. Luego, cada uno de estos bloques se conecta a la S.E. de la Central Elica en el nivel de 20 kV. En la S.E. se instal un transformador 20/220 kV (35 MVA), el cual se conecta a la S.E. Marcona existente.

Partes de un Parque Elico

Como se indica en la figura siguiente los componentes de un parque elico son:

Parque elico conectado a red

Integracin en la red:

El problema a solucionar es cmo integrar en el sistema un contingente considerable de generacin de incorporacin prioritaria cuya disponibilidad es aleatoria de localizacin libre y que ante situaciones de inestabilidad actualmente se desconecta del mismo

Los parques elicos se localizan generalmente en reas con baja densidad de poblacin, donde frecuentemente las redes elctricas son dbiles y requieren ser reforzadas y mejoradas.

Las medidas propuestas son las siguientes: Utilizacin de mtodos de prediccin para la estimacin de produccin de un conjunto de parque elicos. De hecho existen diferentes mtodos de prediccin a fin de estimar un valor de la potencia elica, y stos varan entre el uso de modelos estadsticos a modelos fsicos o una combinacin entre ambos.

Falta de proyectistas, instaladores y mantenedores capacitados:

El mercado de la energa elica en Per es un mercado poco maduro, lo que hace que exista poca demanda de los diferentes servicios asociados a esta tecnologa, como son servicios de ingeniera, instalacin y mantenimiento.

Las medidas propuestas son las siguientes: es fundamental un marco regulatorio que impulse el uso de estas tecnologas y favorezca el desarrollo del mercado. Reforzar la capacitacin tcnica de los agentes del sector a travs de cursos de formacin. En este punto, el poder contar con la experiencia de pases europeos donde el sector ha alcanzado una cierta madurez, resulta muy interesante. Por ejemplo, la promocin de alianzas que permitan la transferencia tecnolgica entre firmas de ingeniera internacionales y las firmas de ingeniera locales sera una buena medida.

Los parque elicos en el mar (offshore) tuvo su comienzo en 1991 en Dinamarca y hoy en da se han instalado en diversos pases como: USA, Japon, China, Alemania, Espaa, Blgica, etc.

Parques Elicos Offshore

Estas instalaciones se justifican por que:

La intensidad del viento es mayor en mar abierto que en la tierra. Esto debido a que la rugosidad y la turbulencia son menores en el mar, por tano se tienen velocidades de viento y potencias mayores a menores alturas. Esto contribuye a las disminucin del costo de la torre. Hay que sealas que el costo de instalaciones en el mar es mas cara. Pero se compensa.

Presentan menor impacto visual y acstico que los parques elico en tierra firme.

Sin embargo en estas instalaciones tiene que tenerse en cuenta: la profundidad del mar, los esfuerzos mayores que soportara la torre teniendo que proveerse las condiciones negativas que pueden darse en el mar, oleajes, mareas, etc. As como el efecto de la corrosin sobre el material.

Tipos de instalacin Offshore:

Tipos de instalacin Offshore:

COSTOS

Costo de la energa elica

Se debe tener en cuenta varios aspectos bsicos:

Los costos de inversin.

Los costos anuales de explotacin, es decir, operacin y mantenimiento.

Los costos anuales de financiamiento.

Los costos de inversin ms importantes en el proyecto de un parque elico terrestre:

Costos de un Parque Elico

Costos de inversin:

Costos de estudios de viabilidad: