electrisista

Ejercicio
Final:
Parque Eólico la Muela

Gamesa Eólica G-80-2.0MW
Gamesa Eólica G-128-4.5MW




1. Introducción:

Se pide diseñar y dimensionar un parque eólico situado en La Muela, en la provincia de Zaragoza. A través de una estación meteorológica situada a 10 metros sobre el nivel del terreno hemos recogido los siguientes datos: • Dirección predominante: Oeste • Temperaturamedia ambiente: 10º C • Velocidad media a una altura de 10 metros en la dirección predominante: 5,4 m/s • Nº horas anuales equivalentes a velocidad media y en la dirección predominante: 2 458 horas/año. Se nos pide: • Calcular la potencia eólica disponible, potencia aprovechable y la potencia eléctrica para los siguientes dos modelos de aerogeneradores. o Gamesa eólica G80 – 2.0 MW o Gamesa eólicaG128 – 4.5 MW • Une vez obtenida los datos anteriores y sabiendo que la superficie disponible tuene una longitud de 10 km, maximiza la potencia instalada. • Calcula la producción media anual de electricidad del Parque Eólico diseñado en función de cada aerogenerador. • Por último, calcula los ingresos económicos del parque eólico así como los costes asociados al mismo.


2. Cálculos:

a.Calculo de la potencia eólica disponible, potencia aprovechable y potencia eléctrica:
Como proyectista calcularemos los tres tipos de potencias, teniendo en cuenta los dos aerogeneradores dispuestos por la práctica de la universidad. Estos dos aerogeneradores son de la empresa llamada Gamesa, con dos potencias muy distintas: • Gamesa eólica G80 – 2.0 MW • Gamesa eólica G128 – 4.5 MW Potencia eólicadel viento: Es evidente que la cantidad de viento de un lugar determina cuanta energía podemos esperar de un aerogenerador de un tamaño concreto. Todo cuerpo en movimiento lleva implícito una energía cinética debido al mismo, por lo tanto si lo extrapolamos al viento, masa de aire en movimiento, podemos decir que el viento conlleva en sí mismo una energía cinética definida por la siguienteecuación: E = 0,5 m v2 Donde: • E, Energía cinética de una partícula (cuerpo) en movimiento en Julios (J). • M, masa de la partícula en Kg. • V, velocidad de la partícula en m/s La masa de un cuerpo la podemos dar en función de su densidad, por lo tanto la masa de aire que conforma el viento vamos a expresarla en función de la densidad del aire. La densidad del aire, como veremos más adelante varíadependiendo de los valores de ciertos parámetros como la temperatura y la altura, pero tomaremos un valor constante de dicha densidad en el lugar y momento concreto de estudio del potencial eólico. Además, cabe indicar que la expresión de densidad siguiente corresponde con la denominada densidad volumétrica (kg/m3), ya que una cantidad de aire en general ocupa un volumen determinado, siendo dichaexpresión: ρ = m/v, con V, volumen de la cantidad de aire (m3) Si sustituimos la masa en función de la densidad y del volumen en la formula anterior, de la energía cinética, nos queda la siguiente expresión: E = 0,5 ρ V v2 La fórmula que vamos a definir ahora nos van a ayudar a entender el paso de la ecuación anterior de energía cinética a la ecuación ultima de potencia asociada a esta:

• V=A*L • E/T=v• E/T=P • E = 0,5 ρ A L v2 Donde: • P, potencia del viento en W. • ρ, densidad del aire en el lugar de la medición en Kg / m3 • A, área transversal a la dirección del viento formada por la rotación del rotor (es decir, palas del aerogenerador) en m2. • V, velocidad del viento incidente sobre el rotor en m/s. De esta fórmula deducimos que el incremento de cualquiera de estos factores aumenta lapotencia disponible en el viento. Como la densidad del aire la tomamos constante en el enclave concreto del aerogenerador, realmente la potencia eólica va a depender exclusivamente del área barrida por las palas E / T = 0,5 (ρ A L v2/ T) P = 0,5 ρ A v3

(por tanto dependerá del tamaño del diámetro del rotor) y especialmente de la velocidad del viento, ya que esta está elevada al cubo. Datos...