UNIDAD I
Curso de Taller de Energías Alternativas
CONTENIDO
1. Aerogenerador Eólico de baja potencia
1. Funcionamiento
2. Donde se puede instalar un aerogenerador
3. Como puedo calcular el equipo adecuado
4. A que altura instalarlo
5. Sistemas solares + Eólicos
6. Datos técnicos mas relevantes en aerogeneradores
2. Método de Calculo
1. Calculo de la demanda energética
2. Determinación de la velocidad a la altura de estudio
3. Determinación de la potencia media requerida
4. Elección del aerogenerador
5. Calculo del banco de baterías ,
6. Calculo del inversor
7. Calculo del aprox del costo de inversión
Funcionamiento
Los aerogeneradores constituyen una excelente forma de generación de energía eléctrica de bajo coste y
excelente rendimiento en lugares donde la velocidad del viento es apropiada.
Las turbinas eólicas horizontales poseen una cola de dirección y aspas tipo molino que permiten el movimiento
circular del equipo acompañado a los vientos en diferentes direcciones.
¿Para qué sirve un aerogenerador.?
Un aerogenerador es un equipo que posee aspas que se mueven por efecto del viento y las mismas producen
la rotación de un generador que producirá energía eléctrica.
Es decir que con dicha producción podrá abastecer eléctricamente una casa, o diferentes suministros.
Donde se puede instalar un aerogenerador
Este tipo de equipos debe instalarse en lugares donde exista flujo de viento no turbulento y fluido. Es decir, no debe instalarse cerca
de árboles o edificios ni en lugares donde haya escaso flujo de viento.
Como puedo calcular el equipo adecuado
Los aerogeneradores, generan energía eléctrica de acuerdo al flujo de viento disponible que produce la rotación del generador,
es decir, cuanto más viento, más generación. Para poder determinar a priori donde puedo instalar este tipo de equipos es muy
importante conocer la velocidad de vientos promedio del lugar de instalación. Las zonas costeras generalmente son muy buenas
para la instalación de estos equipos.
Otra forma es buscar mapas eólicos del lugar de instalación.
A que altura instalarlo
Sí, estos equipos cuanto mas alto se instalan mayor ujo de viento reciben y más generan. La altura de instalación depende del tipo de
equipo y el lugar. En ciertos lugares y para equipos chicos entre 10 y 15 metros estará bien, mientas que para equipos mas grandes
debe pensarse en 20 a 50 metros.
Sistemas solares + Eólicos
Sí, es muy común el diseño de sistemas mixtos o híbridos que generan energía solar y eólica. Estos sistemas son de gran utilidad ya
que en los días de bajo flujo de viento el sistema puede sostenerse bajo la condición solar. El uso no es indistinto si no conjunto, es
decir que si hay sol y viento el sistema genera desde las dos fuentes.
Existen reguladores de carga que soportan paneles solares y el generador eólico, le sugerimos verifcar las tablas siguientes en donde
podrá ver las potencias soportadas.
Si desea agrandar el sistema solar, pueden utilizarse reguladores adicionales.
Sistemas solares + Eólicos
Datos técnicos mas relevantes en aerogeneradores
Datos técnicos mas relevantes en aerogeneradores
Datos técnicos mas relevantes en aerogeneradores
Datos técnicos mas relevantes en aerogeneradores
Datos técnicos mas relevantes en aerogeneradores
Datos técnicos mas relevantes en aerogeneradores
Datos técnicos mas relevantes en aerogeneradores
Datos técnicos mas relevantes en aerogeneradores
Métodos de Calculo
Calculo de la demanda energética
Cálculo de la demanda energética (D; Kwh): La declaración consciente de consumos eléctricos es un factor de importancia cuando se
trabaja con energías alternativas, sensibles variaciones en la demanda diaria de energía redundan en diferencias significativas en
costos de equipo e instalación. Para la determinación de estos valores, se propone un modelo tradicional, con amplia difusión en
energía fotovoltaica. Se detallan los artefactos que se utilizan diariamente, el consumo de los mismos, cantidad y horas estimadas de
uso. Para comparaciones rápidas, se puede omitir este paso determinando un valor, por ejemplo 10 Kwh. El consumo de cada artefacto
se calcula de la siguiente forma:
Métodos de Calculo
Determinación de la velocidad a la altura de estudio
Búsqueda de datos aproximados de velocidad media anual de viento (V0 ; m/s), normalmente medidos a una altura de 10 metros (H0 ;
m) y determinación de la rugosidad del suelo (coeficiente n) de la zona en que se desea instalar el aerogenerador: Los datos de
velocidad de viento, comúnmente están registrados en zonas descampadas y pueden obtenerse de distintas fuentes (figura 1). Otra
información importante en este punto es la rugosidad del suelo (coeficiente adimensional n), que se determina tomando como referencia
los datos del cuadro 1.
Métodos de Calculo
Determinación de la potencia media requerida
La potencia media requerida (Pm; Kw) nos permite estimar qué flujo eléctrico nos debe proveer el sistema eólico a lo largo de un día
para cubrir la demanda diaria de energía (D). Como factor de seguridad y para permitir una rápida reposición de la energía consumida
del banco de baterías, consideramos un factor de seguridad del 20%.
Métodos de Calculo
Elección del aerogenerador
Elección de máquina eólica, potencia a velocidad V (Pv; Kw) y Potencia nominal (PN; Kw): Obtenida la velocidad de viento a eje del
rotor (V; m/s) y la potencia media requerida (Pm; Kw), se puede acceder a la curva de potencia promedio (gráfico 1) y extraer los datos
necesarios para la elección de la máquina, su potencia nominal (PN; Kw) y factor de capacidad (FC). Se ingresa al gráfico con la
velocidad de viento a la altura del eje del rotor (V; m/s)(A) y se corta la curva de potencia promedio (B). Desde ese punto se despaza
hacia la izquierda en busca del eje de las ordenadas, donde se encuentra el factor de carga (FC; %), valor que indica la productividad
que tendrá la máquina en porcentaje con respecto a su potencia nominal (PN; Kw), potencia del aerogenerador normalmente alcanzada
a una velocidad de viento entre 12,5 y 14 metros por segundo.
El factor de carga o de capacidad también es el cociente entre la potencia que alcanza la máquina elegida a la velocidad diseño y su
potencia nominal en porcentaje. Los valores recomendados se encontrarían entre el 20 y el 70%.
Métodos de Calculo
Calculo del banco de baterías
Cálculo de la capacidad de banco de acumuladores (B; Ah) e inversor de corriente (I; Kw): En el caso de la potencia del inversor de
corriente (I; Kw), podemos calcularlo utilizando un porcentaje de la potencia simultánea de todos los artefactos declarados,
recomendamos un 80%. Selecionada la máquina eólica a utilizar, el dimensionamiento de la capacidad de las baterías (B) que proverán
de energía en momentos con falta de generación se propone de la siguiente manera:
Métodos de Calculo
Calculo del inversor
Se calcula en base a la potencia instalada en el sistema por un factor de utilización del 80 %
Métodos de Calculo
Calculo del aprox del costo de inversión
Determinación del costo aproximado de la máquina eólica (cm; U$S) y costo total del sistema instalado (C; U$S): Si bien existen
diversos parámetros que inciden en el costo de las máquinas, a los fines prácticos y orientativos a los que apunta el presente trabajo,
resulta conveniente utilizar valores indicativos medios de mercado (c; U$S/Kw) (Cuadro 2). Cabe mencionar que este paso del
predimensionado se recomienda ser modificado anualmente.