Energía Eólica


PROYECTO DE DISEÑO E INSTALACIÓN DE PARQUE EÓLICO EN LA MUELA (ZARAGOZA)


Autor: Daniel Rodríguez Infantes





10 de Octubre de 2013




El presente proyecto lleva a cabo el diseño y dimensionado de un parque eólico situado en el municipio de La Muela (Zaragoza).
Laestación meteorológica situada a 10 m de altura sobre el terreno recoge los siguientes datos:

Dirección de viento predominante: Oeste

Tª media del ambiente: 10 ºC

Velocidad media del viento predominante a 10 m de altura: 5,4 m/s

Nº de horas anuales equivalentes a la velocidad media en la dirección
predominante: 2458 h/año.

Los rendimientos establecidos son los siguientes:Rendimiento eléctrico (Ue) = 0,85

Rendimiento mecánico (Um) = 0,90

Los dos modelos de aerogeneradores para una longitud de plataforma de 10.000 m, son los siguientes:

Gamesa G80 (2 MW): Drotor = 80 m; Altura buje = 78 m; Vrotor = 19 r.p.m

Gamesa G128 (4,5 MW): Drotor = 128 m; Altura buje = 120 m; Vrotor = 12 r.p.m





PARTE 1.- CÁLCULO DE LA POTENCIA DISPONIBLE,APROVECHABLE Y ELÉCTRICA PARA AMBOS MODELOS DE AEROGENERADORES DE GAMESA (G80 Y G128)

POTENCIA DISPONIBLE PARA G80 (2MW) Y G128 (4,5 MW):

P = ½ * d * A * v3

Calculamos en primer lugar la densidad del aire (d):
La densidad estándar relativa del aire se toma a nivel del mar, a 15 ºC, a presión atmosférica estándar (1013,3 mbar) y aire seco. Su valor es de 1,225 Kg/m3. Esta densidad se utiliza comoestándar en la industria eólica, es decir, los fabricantes de aerogeneradores dan la curva de potencia de la máquina para dicha densidad.
Las variaciones más importantes de la densidad se deben a la altura media del emplazamiento y deben ser consideradas para la realización de los cálculos energéticos.
Con los datos de las tablas 1 y 2 existentes, donde se reflejan la variación de la densidaddel aire con la temperatura y la variación relativa de la densidad por efecto de la altura sobre el nivel del mar, respectivamente, hallamos la densidad a 10 ºC y 598 m de altitud sobre el nivel del mar del municipio de La Muela, es la siguiente:









Si nos situamos con dicha temperatura a 598 m sobre el nivel del mar, interpolando con los valores correspondientes de la tabla2, obtenemos:
610 m – 305 m / 0,940 Kg/m3 – 0,970 Kg/m3 = 610 m -598 m / 0,940 Kg/m3 – X
305 m * (0,94 Kg/m3 – X) = -0,03 Kg/m3 * 12 m
286,7 m*Kg/m3 – 305 m * X = -0,36 m*Kg/m3
-305 m * X = -0,36 m*Kg/m3 – 287,06 m*Kg/m3
X =0,941 Kg/m3

Es decir, nos quedaría una densidad para la temperatura y altitud estimadas de:
1,247 Kg/m3 (10 ºC) * 0,941 Kg/m3 (598 m) = 1,173 Kg/m3
d = 1,173 Kg/m3


Calculamos en segundo lugar el Área de Barrido del rotor:
Para G80 (2 MW):
A = Pi * r2 = Pi * (d/2)2 =3,1415 * (80 m/2)2 = 5026, 54 m2
A = 5.026,54 m2


Para G128 (4,5 MW):
A = Pi * r2 = Pi * (d/2)2 = 3,1415 * (128 m/2)2 = 5026, 54 m2
A = 12.868 m2




Calculamos en tercer lugar la velocidad del viento a la altura del buje:
El efecto del rozamiento del aire con el suelo da lugar a que se produzca una disminución de la velocidad del viento en lasproximidades del mismo. Este rozamiento disminuye con la altura. Por esta razón el recurso eólico es mayor a mayor altura sobre el suelo.
Para estudiar la llamada variación vertical del viento o perfil vertical, se utilizan modelos matemáticos. Uno de los más empleados en energía eólica es el perfil vertical, que viene dado por la siguiente expresión:
V = Vo...