Ejercicio Final Eolica

ENUNCIADO
Diseña y dimensiona un parque eólico situado en La Muela, en la provincia de
Zaragoza.
A través de una estación meteorológica situada a 10 m 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 m en la dirección predominante: 5,4 m/s.
Nº horas anuales equivalentes a velocidadmedia y en la dirección
predominante: 2.458 horas/año

PARTE I

POTENCIA DISPONIBLE
GAMESA EÓLICA G80 – 2,0MW
Es importante conocer la fórmula de la potencia eólica:
1
P=  Av 3
2

Zaragoza, como ya sabemos tiene una altitud sobre el nivel del mar de 200 m. La
estación meteorológica está situada a 10 m de altura por tanto si sumamos la altura
de la estación y la altitud de Zaragoza, la alturatotal será de 210 m.
Otro dato importante es conocer la densidad del aire la cual depende de la
temperatura y de la altura, en nuestro caso la temperatura será 10º C y la altura de
210 m. Si observamos las tablas 1 y 2 de las pagínas 14 y 15 del tema Instalaciones
Eólicas Conectadas a la Red, podemos decir que:
305−152
305−210
=
0,970−0,990 0,97−x
153⋅0,97− x=94⋅−0,02
148,41−153x=−1,88
x=−150,29
−153

x=0,98

Sabiendo esto:
=1,247⋅0,98
=1,22 Kg /m3

Nos falta saber todavía la velocidad del viento incidente en el rotor y el area
barrida, así que continuamos conociendo el area barrida:

A=⋅r 2

El dato que tenemos es el diametro del rotor del aerogenerador, el cual es de 80 m,
por tanto:
A=⋅

80 2

2
2

A=⋅40

A=5024 m2

Nuestro aerogenerador tendrá una torre tubular de 4 sección,la cual tiene una
altura de 78 m, por lo tanto la altura del buje será de 100 m.
h

z0
v =v 0
h
ln  0 
z0
ln

Para conocer el factor de rugosidad (Zo), debemos conocer el terreno en el que se va
a situar los aerogeneradores, por tanto sabemos que es un terreno agrícola con
algunas casas y setos resguardantes de 8 metros de altura con una distancia
aproximada de 500 m, entonces podemos decir queel factor de rugosidad será 0,1.
100

0,1
v =5,4
10
ln 

0,1
ln 

v =5,4

6,9
4,605

v =8,09 m/s

Así pues ya tenemos todos los datos que necesitabamos para calcular la potencia
eólica disponible de este primer aerogenerador:

1
P=  Av 3
2
1
P= 1,22⋅5024⋅8,09 3
2
P=1.622.650,66 W

1622,65 kW
GAMESA EÓLICA G128 – 4,5 MW

Como ya conocemos la densidad del aire, nos ahorramos un paso en esteaerogenerador, vamos a ir directamente a calcular el area barrida, hablamos de otro
rotor distinto.
A=⋅r

2

128
A=⋅

2

2

A=12.861,44 m

2

Sabemos que en este aerogenerador la altura del buje está a 120 m.
h

z0
v =v 0
h
ln  0 
z0
ln

120

0,1
v =5,4
10
ln 

0,1
ln 

120

0,1
v =5,4
10
ln 

0,1
ln 

v =5,4

7,09
4,605

v =8,314 m/ s

Ya podemos conocer la potencia eólicadisponible de este aerogenerador:
1
P=  Av 3
2
1
P= 1,22⋅12861,44⋅8,314 3
2

P=4.508.639,53W

4508,64 kW

POTENCIA APROVECHABLE
GAMESA EÓLICA G80 – 2,0MW
En este apartado es fundamental conocer la siguiente fórmula:
1
P m ,baja =C p⋅P=C p⋅  A v 3 
2

De esta fórmula ya tenemos el valor de la potencia disponible, solo nos falta conocer
el valor del coeficiente de potencia.
La velocidad rotórica nosla facilita el fabricante estando entre 9,0 y 19,0 rpm,
nosotros optaremos por 19 rpm, sabiendo esto calculamos la velocidad de giro
angular.
=

=

2n
60

2 19
60

=1,988 rad / s

Teniendo estos datos ya pasamos a conocer la velocidad angular, teniendo en
cuenta la velocidad incidente a la altura del buje calculada anteriormente:

=

D
2

v hub
80
2
8,09

1,988
=

=9,83

Como veremos enla gráfica nuestro coeficiente de potencia tendrá un valor de 0,42.
Por tanto ya podemos saber el valor de la potencia mecanica aprovechable:
P m ,baja =C p⋅P

P m ,baja =0,42⋅1.622.650,66
P m ,baja =681.513,28 W

681,51 kW

GAMESA EÓLICA G128 – 4,5 MW
Para este aerogenerador seguiremos los mismos pasos que hemos llevado a cabo
para el anterior.
La velocidad rotórica que también nos la aporta...