Energia Eolica

Francesc Bernet Ibars

EJERCICIO FINAL
Aplicando lo aprendido en este curso, diseña y dimensiona un parque eólico situado en La Muela, en la provincia de Zaragoza. A través de una estación meteorológica situada a 10m sobre el nivel del terreno hemos recogido los siguientes datos:     Dirección predominante: Oeste Temperatura media ambiente: 10º C Velocidad media a una altura de 10m en ladirección predominante: 5’4 m/s. Nº horas anuales equivalentes a velocidad media y en la dirección predominante: 2.458 horas/año

PARTE I: Cálculo de la potencia disponible, aprovechable y eléctrica
Calcula la potencia eólica disponible, potencia aprovechable y la potencia eléctrica para los siguientes modelos de aerogenerador:  GAMESA EÓLICA G80 – 2.0 MW  GAMESA EÓLICA G128 – 4,5 MW Siendolos coeficientes de rendimiento los siguientes:  Rendimiento eléctrico: 0,85  Rendimiento mecánico: 0,90

PARTE II: Maximización de la potencia instalada
Una vez obtenidos los datos anteriores y sabiendo que la superficie disponible tiene una longitud de 10 Km., maximiza la potencia instalada. Recuerda que en el temario existe una errata, siendo la fórmula para hallar el número deaerogeneradores la siguiente:

N * d * (n+1) ≤ L
Donde: L: Longitud de la plataforma N: Separación entre aerogeneradores d: Diámetro del rotor n: número de aerogeneradores

PARTE III: Cálculo de la producción media anual e ingresos económicos
Calcula la producción media anual de electricidad del Parque Eólico diseñado en función de cada aerogenerador. Por último, calcula los ingresos económicos delparque eólico así como los costes asociados al mismo. En función de los resultados obtenidos, justifica el modelo de aerogenerador seleccionado.

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EJERCICIO FINAL
PARTE I: CÁLCULO DE LA POTENCIA DISPONIBLE, APROVECHABLE Y ELÉCTRICA.
1.1.- CÁLCULO DE LA POTENCIA EÓLICA DISPONIBLE.
La potencia eólica disponible en el lugar de estudio se calculará de la siguiente forma:P = (1/2) * ƍ * A * v³ P  Potencia del viento en w ƍ  densidad del aire en el lugar de medición en kg/m³ A  área transversal a la dirección del viento formada por la rotación del rotor (es decir, palas del generador), en m² v  velocidad del viento incidente sobre el rotor en m/s

Se considera para el cálculo de la potencia disponible en la zona en estudio los dos casos de aerogeneradorespropuestos con los siguientes datos de referencia para este cálculo: Modelo GAMESA G80 2.0Mw GAMESA G128 – 4.5Mw Potencia (Mw) 2,0Mw 4,5Mw Diámetro (m) 80m 128m Altura (m) 78m 120m

La densidad del aire en el lugar del estudio será la siguiente: ƍ del aire a 15ºC a nivel del mar = 1,225kg/m³ ƍ del aire a 10ºC a nivel del mar = 1,247kg/m³ y teniendo en cuenta que la altura de La Muela es de 600m,tendremos que la densidad del aire es: Altura (m) 305 610 Variación relativa de la densidad respecto al nivel del mar 0,97 0,94

(610-305) / (0,94-0,97) = (610-600) / (0.94-x)  305*(0,94-x) = 10*(-0.03)  286,70 – 305x = -0,3  286,70 = 304,70x  x = 286,70 / 304,70  x = 0,9410 ƍ = 1,247kg/ m³ * 0,9410  ƍ = 1,1734kg/ m³ Para el cálculo de la velocidad del viento a la altura de los generadoresrealizaremos los siguientes cálculos (la altura de cálculo será diferente en cada caso, ya que los generadores tienen alturas de torre diferente): V = Vo (ln(h/zo)/ln(ho/zo)

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Se determina el valor zo teniendo en cuenta la clase de rugosidad 1,0 (Área agrícola abierta sin cercados ni setos y con edificios muy dispersos. Solo colinas suavemente redondeadas), con unvalor zo = 0,03.

Modelo GAMESA G80 - 2.0Mw GAMESA G128 – 4.5Mw

Altura (m) 78m 120m

Vh (m/s) 7,31m/s 7,71m/s

Una vez determinados los valores de densidad del aire en la zona y la velocidad del aire para cada generador obtenemos: Modelo GAMESA G80 - 2.0Mw GAMESA G128 – 4.5Mw A (m²) 5.027m² 12868m² Potencia (w) 1.151.805,31w 3.459.968,23w

1.2.- CÁLCULO DE LA POTENCIA EÓLICA APROVECHABLE....