PROYECTO ZÉFIR: EN BUSCA DE LA ENERGÍA EÓLICA MARINA EN AGUAS PROFUNDAS COLEGIO COR DE MARIA (VALLS) HISTORIA (I)

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1 1 HISTORIA (I) El primer aerogenerador fue creado el 1887 por Charles F. Brush. Charles F. Brush ( ) El aerogenerador tenía una potencia de 12 kw, 17 m de rotor y 144 palas. Estuvo funcionando 20 años. Articulo de la revista Scientific American sobre la turbina eólica de Brush 20 de diciembre de

2 2 HISTORIA (II) Cataluña fue pionera en el desarrollo de la energía eólica en España. El 10 de febrero de 1984 se inauguró el primer aerogenerador de Cataluña en Vilopriu, (Baix Empordà). El aerogenerador donde se inició este trabajo. Se encuentra situado en Figuerola del Camp en la comarca del Alt Camp y es uno de los más antiguos de Cataluña (año 1988). Consta de tres palas de 12 metros de diámetro de rotor y consta de una potencia nominal de 25 kw. Este aerogenerador no tiene la estructura cilíndrica como la mayoría de los parques eólicos actuales, sino que esta formado por tres soportes cilíndricos unidos por una estructura triangulada. Sigue conservando las tres palas, acopla un molinillo de viento a cada lado para orientarse según la dirección del viento y dos anemómetros, uno a 7 metros y otro a 14 metros, para medir la velocidad del viento. Aerogenerador de Figuerola del Camp (Alt Camp). Cataluña. Modelo Ecotècnia 12/30 Su estado de conservación es excelente y creemos que debería de ser catalogado como una pieza de gran valor dentro del patrimonio industrial Catalán.

3 PROYECTO ZÉFIR: EN BUSCA DE LA ENERGÍA 3 MODELO ECOTECNIA 12/30 Ecotècnia fue la primera empresa española de aerogeneradores que nació en Cataluña. Disco de freno Acoplamiento con amortiguador Caja multiplicadora Generador 1 Generador 2 Buje Acoplamiento pala Bancada Hélices laterales de orientación Engranajes de orientación Izquierda: midiendo la bancada; Derecha: tomando medidas del spoiler (frenada de emergencia) parte móvil de la pala

4 4 ECOTECNIA En nuestra comarca podemos ver el salto en el tiempo de la empresa Ecotècnia: en Figuerola las primeras tecnologias de 25 kw y en la sierra de la Voltorera 16 MW mediante 10 aerogeneradores de 1,6 MW cada uno. El aerogenerador Ecotècnia 12/30 propiedad de Josep Canela se encuentra ubicado en Figuerola del Camp en la comarca del Alt Camp en las coordenadas: N 41º E 001º El aerogenerador Ecotècnia ECO-74 del parque eólico de la Sierra de la Voltorera (Cabra del Camp). El futuro parece ser que está con los aerogeneradores marinos, esta vez no será la comarca del Alt Camp donde se escribirá la historia pero sí muy cerca, en la costa de tarragona...

5 5 PARTES DE UN AEROGENERADOR PALAS EJE DE ALTA VELOCIDAD GENERADOR BUJE MULTIPLICADORA EJE DE BAJA VELOCIDAD TORRE

6 6 COMO FUNCIONA UNA PALA El desplazamiento de la pala se produce en parte por el efecto Bernouilli: en la parte superior hay menos presión y en la parte inferior más presión, provocando una fuerza ascendente. F El aire que pasa por la parte superior de la pala ha de recorrer más distancia, la velocidad en esta zona aumenta y la presión disminuye. Aire El aire que pasa por la pala por la parte inferior ha de recorrer menos distancia, la velocidad en esta zona es más baja y la presión más alta.

7 7 FORMA DE LA PALA. AERODINÁMICA Aerogenerador Ecotècnia ECO 12/30: Velocidad máxima en rpm: 68 rpm Velocidad en la punta de la pala: 153,8 km/h Aerogenerador Alstom Ecotècnia ECO 100: Velocidad máxima en rpm: 14,3 rpm Velocidad en la punta de la pala: 269,5 km/h Debe observarse la forma de la pala y el ángulo de ataque al aire. Un punto de la pala, cuanto más se aleja del centro de giro, su velocidad cada vez es más alta.

8 8 LAS PALAS. MATERIALES En un futuro las palas se fabricaran con fibra de carbono. Parque eólico de Colladetes. El Perelló (Tarragona) Las palas de los aerogeneradores están hechas con fibra de vidrio y resina epoxi. Pararrayos de una pala Cable del pararrayos en una pala Se puede observar que un elemento importante es el pararrayos dado que la electricidad tiene tendencia a ir hacia las puntas. Por eso en las palas hay un elemento que es el pararrayos.

9 9 GIRO DE LA GÓNDOLA En un aerogenerador como el ECO-100, de 3MW de potencia, la góndola puede realizar como máximo 3 vueltas en una misma dirección. Si diera más vueltas, los cables eléctricos que bajan por la torre tendrían problemas de torsión. El sistema de giro utilizado es mediante un motor eléctrico. Aerogenerador Alstom Ecotècnia ECO 100 de 3MW. Parque Eólico de la Collada (El Perelló) Giro con motor eléctrico. Maqueta ECO-100 con control electrónico de posicionamiento con un giro de 360º con servomotores. Aerogenerador Ecotècnia ECO 12/30 de 25 kw. Figuerola del Camp Orientación por hélices laterales.

10 10 LA VELOCIDAD DEL VIENTO Parque eólico La sierra de la Voltorera. Cabra del Camp (Tarragona) Con velocidades de viento superiores a los 100 km/h debe pararse el aerogenerador para evitar daños. Conocer la velocidad del viento es muy importante. Antes de instalar un parque hay que conocer las condiciones de viento de la zona para saber qué aerogeneradores se pueden instalar. Fuente: el temps de TV3 en la web

11 11 DIRECCIÓN DEL VIENTO Se precisa una veleta para saber la dirección del viento y poder registar los datos. Código Gray pera la captura de datos y poderlas pasar a un sistema binario de 4 dígitos N 0011 NNE 0001 NE 0000 ENE 1000 E 1001 ESE 1011 SE 1010 SSE 1110 S 1111 SSO 1101 SO 1100 OSO 0100 O 0101 ONO 0111 NO 0110 NNO Los nombres de los vientos: (Cataluña) Tramuntana (N) Gregal (NE) Llevant (E) Xaloc (SE) Migjorn (S) Garbí o Llebeig (SO) Ponent (O) Mestral o Cerç (NO) Parque eólico de La sierra de la Voltorera. Cabra del Camp (Tarragona)

12 12 MEDIDAS DEL VIENTO EN LA COSTA DE TARRAGONA Fuente: Fuente: %20wind%20%22test%20station%22/ Fuente:

13 13 MEDIDAS DE VIENTO POR SATÉLITE Satélite QuikSCAT Mide la velocidad del viento de 3 m/s a 20 m/s. Densidad de Potencia en los océanos. Invierno (gráfico superior), verano (gráfico inferior).

14 14 CONTROL DE PALA HIDRÁULICO Pistón hidráulico Pistón hidráulico Las palas pueden girar desde los 2º (máxima captación de viento) hasta los 86º (captación de viento nulo, freno aerodinámico). El ángulo de giro de cada pala es independiente. Este control en el ángulo de giro se conoce en inglés con el nombre de pitch control. al/blades/pitch-control-your-way-hydraulic-or-electric/ A velocidades de viento bajas situaremos las palas con ángulos bajos, para obtener una captación máxima. Cuando el viento llega a unos 13 m/s el aerogenerador produce la máxima potencia, y hay que controlar que no aumente el número de revoluciones por encima de les 19 rpm (caso del ECO-74). Si se superan los 25 m/s de viento hay que detener el aerogenerador. Fuente: Catálogo Alstom ecotècnia ECO-74

15 15 CONTROL DE PALA CON SERVOMOTOR Las palas pueden girar desde los 2º (máxima captación de viento) hasta los 86º (captación de viento nulo, freno aerodinámico). El ángulo de giro de cada pala es independiente. Este control en el ángulo de giro se conoce en inglés con el nombre de pitch control. Control de la velocidad de giro en rpm Servomotores Servomotor Fuente: Catálogo Alstom ecotècnia ECO-74 A velocidades de viento bajas situaremos las palas con ángulos bajos, para obtener una captación máxima. Cuando el viento llega a unos 13 m/s el aerogenerador produce la máxima potencia, y hay que controlar que no aumente el número de revoluciones por encima de les 19 rpm (caso del ECO-74). Si se superan los 25 m/s de viento hay que detener el aerogenerador.

16 16 DISTRIBUCIÓN DE LOS AEROGENERADORES Para ubicar los aerogeneradores hay que tener en cuenta que la distancia entre aerogeneradores sea entre dos y tres veces el diámetro del rotor para evitar problemas entre ellos. ECO-74 Sierra de la Voltorera Cabra del Camp (Alt Camp). Utilizar aerogeneradores más grandes comporta tener que realizar el mantenimiento a menos máquinas y obtener potencias superiores. ECO-12/30 Parque eólico de Tarifa Parque Shico. Se han cambiado por aerogeneradores más modernos. Fuente: ALSTOM - Ecotècnia.

17 17 PROYECTO ZÉFIR El Institut de Recerca en Energia de Catalunya (IREC) realizará una planta de ensayos experimental de energía eólica marina donde las empresas que participan en el proyecto podrán instalar sus aerogeneradores. En la actualidad se han firmado acuerdos con las empresas Alstom, Gamesa, Acciona y Windpower. El proyecto consta de dos fases: en una primera fase se instalarán cuatro aerogeneradores fijados al fondo marino a unos 3,5 km de la costa. En una segunda fase se instalarán un máximo de ocho aerogeneradores flotantes a unos 30 km de la costa. Más información en: FASE 1 FASE 2 Profundidad de agua m > 100 m Distancia a la costa 3 km 30 km Nombre de aerogeneradores 4 8 Potencia instalada 20 MW 50 MW Tipo Fijada al fondo marino Flotante mediambient/ la-mar-de-lebre-tindra-una-plataforma-perassajar-parcs-eolics-en-aiguees-profundes.html#comentaris

18 18 TIPOS DE ESTRUCTURAS (I) El tipo de tecnología utilizada en parques eólicos marinos viene determinada por la profundidad del lecho marino y el coste de las diferentes tecnologías. Fuente: Santander% /1%20I%C3%B1igo%20losada.pdf

19 En la primera fase del proyecto Zéfir se ubicarán 4 aerogeneradores entre la zona de Cambrils y L Ametlla de Mar, con una potencia instalada de 10 a 20 MW, a una distancia de la costa de 3,5 km y a una profundidad de unos 35 m. 19 PROYECTO ZÉFIR FASE I AGUAS POCO PROFUNDAS Control dirección del viento Control electrónico de la dirección de los aerogeneradores con servomotores Cimentación por gravedad (Gravity foundations) Monopilotes (Monopiles) Trípodes (Tripods) (tercera pata no visible) cercha (Trusses or jacket)

20 20 PROYECTO ZÉFIR FASE II AGUAS PROFUNDAS En la segunda fase del proyecto Zéfir se ubicaran 8 aerogeneradores entre la zona de Cambrils y L Ametlla de Mar, con una potencia instalada de 50 MW, a una distancia de la costa de 30 km y a una profundidad de unos 100 metros. Mediante aerogeneradores con estructura flotante. Proyecto HYWIND. A nivel mundial el único aerogenerador marino flotante que hay en la actualidad en aguas profundas se halla ubicado en el mar del Norte en Noruega. Está en fase de experimentación con una potencia de 2,3 MW Fuente:nt: Fuente:

21 21 CONNEXIÓN ELÉCTRICA El punto de conexión a la red eléctrica se propone que sea Vandellòs por ser un punto estratégico de la red eléctrica. Estación transformadora de Vandellòs Mapa de conexiones REE El cableado eléctrico submarino que conectará los aerogeneradores con la estación transformadora deberá tener en cuenta el impacto ambiental de la posidonia. De color verde superficie donde hay posidonia Restos de posidonia en las playas cercanas a Vandellòs. %20i%20sostenibilitat/Educacio%20per%20a%20la%20sostenibilitat/Sup ort%20educatiu/recursos%20educatius/medi%20natural/els%20prats%2 0submarins%20de%20posidonia/documents/posidonia_geografia.pdf

22 22 AEROGENERADORES DEL PROYECTO ZÈFIR Aerogeneradores sin multiplicadora? SÍ GENERADORES CON TECNOLOGIA DE IMANES PERMANENTES DE 6 MW

23 23 CONCLUSIONES La energía del viento es un recurso muy abundante. Para poderlo aprovechar correctamente, deben conocerse las ventajas climáticas de cada país para obtener energías renovables y minimizar la utilización de energías fósiles (reduciendo así los problemas que comportan). El aerogenerador Ecotècnia 12/30 instalado en Figuerola del Camp es uno de los primeros aerogeneradores que se construyeron en Cataluña y se encuentra en un estado de conservación excelente. Creemos que debería ser catalogado como una pieza única de gran valor dentro del patrimonio industrial catalán. Pera salvar el obstáculo presente en las costas de nuestro país, donde la plataforma marina es muy estrecha y las aguas son profundas a pocos kilómetros de la costa, es necesario avanzar en la investigación de la energía eólica marina de aguas profundas. Para mitigar el cambio climático, el sector energético no sólo debe evitar la emisión de gases contaminantes a la atmosfera, sino que también tiene que reducir drásticamente el consumo de agua. La energía eólica es una solución sostenible que permitiría conseguir estos dos desafíos.

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