Energía eólica

ENERGÍA EÓLICA

Ladix caballero Lanz

ÍNDICE

1. Introducción

Pág. 3

2. Cálculos

Pág. 4

a. Calculo de la potencia eólica disponible, potencia aprovechable y potencia eléctrica b. Maximización de la potencia instalada Pág. 4 Pág. 11

c. Producción media anual de electricidad y cálculo de los ingresos económicos del parque eólico 3. Presupuesto Pág. 13 Pág. 15

1.Introducción:

Se pide diseñar 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 • Temperatura media ambiente: 10º C • Velocidad media a una altura de 10 metros en la dirección predominante: 5,4 m/s • Nº horasanuales 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 eólica G128 – 4.5 MW • Une vez obtenida los datos anteriores y sabiendo que la superficie disponible tuene una longitud de 10km, 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 costos asociados al mismo.

2. Cálculos:
a. Calculo de la potencia eólica disponible, potencia aprovechable y potencia eléctrica: Como proyectista calcularemos los trestipos 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 eólica del viento: Es evidente que la cantidad de viento de un lugar determina cuanta energía podemos esperar de un aerogeneradorde 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 si mismo una energía cinética definida por la siguiente ecuación: E = 0,5 m v2 Donde: • E, Energía cinética de una partícula (cuerpo) en movimiento en Julios (J). • M, masa de lapartícula 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 varía dependiendo de los valores de ciertos parámetros como la temperatura y la altura, pero

tomaremos un valor constante de dichadensidad en el lugar y momento concreto de estudio del potencial eólico. Además, cabe indicar qe 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 dicha expresión: ρ = m/v, con V, volumen de la cantidad de aire (m3) Si sustituimos la masa en función de la densidad y delvolumen 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 mediciónen 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 la potencia disponible en el viento. Como la densidad del aire la tomamos constante en el enclave concreto del...