TecnoINTI 2013 Neuquén Septiembre Programa de fortalecimiento industrial: Aerogeneradores de baja potencia

Transcripción

1 TecnoINTI 2013 Neuquén Septiembre 2013 Programa de fortalecimiento industrial: Aerogeneradores de baja potencia

2 Resumen Andrés Zappa Unidad Técnica Energía Laboratorio de Energía Eólica INTI Neuquén Juan Pablo Duzdevich Unidad Técnica Energía Laboratorio de Energía Eólica INTI Neuquén Guillermo Martín Unidad Técnica Energía Laboratorio de Energía Eólica INTI Neuquén 1. INTRODUCCIÓN: Intervención sectorial del INTI 2. ACTIVIDADES DE FORTALECIMIENTO SECTORIAL 3. ACTIVIDADES DEL LABORATORIO EN ENSAYOS DE AEROGENERADORES DE BAJA POTENCIA 4. CONCLUSIONES Y PROPUESTA DE CONTINUIDAD

3 Intervención Sectorial Ejes de la intervención 1. Propiciar la generación distribuida de energía eléctrica a partir de la energía eólica 2. Permitir el agregado de valor de productos locales en sitios alejados de la red eléctrica 3. Fortalecer a los actores de la cadena de valor de la generación eólica de baja potencia 4. Mejorar las condiciones de acceso de los usuarios a esta tecnología Brindar herramientas de selección de equipos para los usuarios de esta tecnología Elevar la calidad de los productos ofrecidos por fabricantes nacionales 5. Realizar instalaciones demostrativas de sistemas de generación eólicos de baja potencia 6. Generar los antecedentes para una normativa que regule la interconexión a la red

4 Caracterización del sector: Fabricantes EMPRESA Web Ciudad Provincia Potencia ofrecida Invap Neuquén Neuquén 4,5 kw Grupo ALP CABA 1,1 kw Giacobone Río Cuarto Córdoba 800 W / 1 kw / 1,2 kw Pablo Alvarez Neuquén Neuquén 1,8 kw / 10 kw Aerogeneradores ST Merlo San Luis 600 W / 1100 W Windearth La Plata Buenos Aires 800 W Pampaco SA La Plata Buenos Aires 800 W Giafa SRL Córdoba Córdoba 2 kw Eólica Salez Rojas Buenos Aires 400 W / 800 W Eólica Argentina SRL Concordia Entre Ríos 500 W / 750 W / 1,5 kw / 3 kw MAKIARGENTINA Cármen de Areco Buenos Aires 500 W / 600 W / 1 kw / 1,5 kw / 2,2 kw / 3 kw / 6 kw Agroluz SH CABA 2 kw Electromecánica Bottino Hnos. S.A. San Martín Mendoza 1,5 kw Windy West S.A. Necochea Buenos Aires 150 W / 900 W / 10 kw Tecnotrol S.R.L. Comodoro Rivadavia Chubut 400 W / 800 W / 1,5 kw H2Systems La Plata Buenos Aires 10 kw Eolocal CABA 700 W Grupo Ecolo Santa Fé Santa Fé 1,5 kw / 2,5 kw Disponible en:

5 Caracterización del sector Situación actual del mercado Potencia total instalada 6 MW Facturación aproximada 2,2 M dólares/año Empleos directos 100 Factores descriptivos de la oferta Cantidad de fabricantes 18 Cantidad total de modelos ofrecidos 54 Rango de potencia 150 W 10 kw (mayo) Potencia promedio [kw] 1,09 1,25 1,39 Potencia anual instalada [kw] 313,60 476,25 285,60 Potencia Total Acumulada [MW] 5,31 5,79 6,08

6 Actividades de intervención Definir un listado de estándar de especificaciones técnicas usuarios Guía para usuarios : Energía Eólica INTI-Diseño Industrial Recomendaciones para Manual de Usuario Actividades de difusión Noticiero Tecnológico Semanal del INTI Semana de la eólica en Cutral Có Visitas Escuelas Técnicas Participación Muestas: Tecnolopolis, IPAF, otras Material didáctico Energía Eólica Definir un proceso de validación común Laboratorio de ensayo de aerogeneradores INTI

7 Inauguración Laboratorio - Actividades Taller con Escuelas de Cutral Có Plaza Huincul Charlas Abiertas 4 días 17 escuelas 1200 estudiantes Acto de Inauguración Encuentro de Fabricantes

8 Actividades de vinculación 3 Encuentros de fabricantes (Cutral-Có y Buenos Aires) Encuentro Argentina-Uruguay INTI AUDEE PEEU IEA Wind Task 27 (International Energy Agency). EEUU-España SWAT (Small Wind Association of Testers). EEUU- España NREL (National Renewable Energy Laboratory). EEUU

9 Laboratorio Ensayo Aerogeneradores Por qué un laboratorio de ensayos de aerogeneradores? 1. Brindar a los usuarios garantía acerca del funcionamiento de los equipos 2. Incorporar a los fabricantes a un ciclo de mejora continua de sus productos 3. Difundir el uso de sistemas de generación eólicos 4. Permitir experimentar con sistemas de generación eólicos e híbridos en diversas configuraciones Laboratorio INTI en Cutral-Có

10 Laboratorio Ensayo Aerogeneradores Ensayo: Curva de potencia de aerogeneradores de acuerdo a IEC anexo H Características laboratorio 4 puestos de ensayos Sistemas para carga de baterías 2 torres meteorológicas Sistema de registro de datos automatizado Acceso remoto a datos de ensayo Desarrollo INTI L&R Ingeniería

11 Laboratorio Ensayo Aerogeneradores Equipos bajo ensayo Equipos bajo ensayo Fabricante Modelo Diámetro Rotor [m] Potencia [W] INVAP IVS4500 4, GIACOBONE EOLUX , ALP GROUP COSTA 1 3, ST CHARGER ST600 1,5 600

12 Balance Propuesta de continuidad Balance parcial al 2013 Se obtuvo una caracterización acabada del sector a intervenir Se estableció un vínculo de cooperación con la amplia mayoría de los fabricantes nacionales Se validó, junto con los fabricantes, un método de ensayo común para aerogeneradores de baja potencia Se montó un laboratorio de ensayo de aerogeneradores en Cutral-Có Se ensayaron 4 equipos nacionales, identificando oportunidades de mejora para cada uno de ellos Se generaron vinculaciones nacionales e internacionales de relevancia (IEA, SWAT, NREL) Se definieron los contenidos para un material de divulgación común del sector

13 Tipos de Aerogeneradores Eje Horizontal Eje Vertical Ventajas Mayor eficiencia que las turbinas de eje vertical. Expuestas a mayores velocidades de viento y menor turbulencia. Desventajas Hay que colocar componentes en altura. Requieren de dispositivo de orientación. Ventajas Partes más pesadas instaladas al nivel del suelo. No requieren sistema de orientación. Los rotores tipo Savonius muy sencillos de construir Los rotores tipo Savonius tienen alto par de arranque Los rotores tipo Savonius se frenan por sí solos Desventajas Menor eficiencia que las turbinas de eje vertical. Las turbinas tipo Darrieus no poseen torque de arranque.

14 Descripción general Cómo se mide el desempeño de un aerogenerador?

15 Esquema de la conversión de energías viento Gentileza Ing. Osvaldo Mosconi

16 Curva de Potencia Medición del desempeño de un aerogenerador Curvas características

17 Laboratorio INTI - Neuquén Ensayo Curva de potencia de aerogeneradores de acuerdo a IEC anexo H Componentes del sistema Unidades meteorológicas Unidades de procesamiento de datos de potencia Reguladores de carga de baterías Banco de baterías PC control de proceso y comunicación Desarrollo INTI L&R Ingeniería Condiciones ajustables del sistema Cantidad de horas de medición (default: 60 h, 30 h ) Intervalo para promediar (default: 1 m) Sectores de exclusión Nivel de voltaje de banco de baterías Promedio tensión baterías umbral superior (default: +5%) 57,6 V (48 V) - 14,4 V (12 V) Promedio tensión baterías umbral inferior (default: -5%) 45,6 V (48 V) - 11,4 V (12V)

18 Laboratorio INTI - Neuquén La disposición cumple los requerimientos IEC Cálculos de exclusión de sectores por ensayo

19 Laboratorio INTI - Neuquén Componentes ensayo Aerogenerador Giacobone Eolux 1 kw 48 V Esquema gentileza Ing.Rafael Oliva

20 Laboratorio de Ensayos de Aerogeneradores: Resultados preliminares Ejemplo de desarrollo de un ensayo Especificaciones de la turbina: Fabricante: Giacobone Referencia: Eolux 1200 Potencia declarada: 1,2 kw Configuración: Banco de Baterias Tension nominal: 48 V Velocidad de viento nominal: 12 m/s Diametro de Rotor: 2,15 m Número de aspas: 3 Eje del rotor: horizontal Tipo de torre: reticulada Control: Barlovento con timón de cola Condiciones del sitio: Densidad promedio del aire: kg/m 3 Sectores de medición: a a Maxima velocidad de viento registrada: 31,14 m/s (4 de agosto de 2013) Estadisticas del ensayo: Fecha de inicio: 16 de julio, de 2013 Fecha de finalización: 5 de agosto de 2013 Cantidad de datos recolectados: 367 horas Máximo BIN completo: 22,75 m/s Ensayo completo: Si

21 Laboratorio de Ensayos de Aerogeneradores: Resultados preliminares Ejemplo de desarrollo de un ensayo Pormedio de velocidad EAP-medida anual de viento a la altura (curva de potencia del eje (Rayleigh) medida) Estimación de producción anual de energía, EAP (database A) Densidad de referencia: 1,1675 kg/m 3 Velocidad de viento máxima 25 m/s (extrapolacion por potencia constante desde el ultimo bin) EAP-extrapolada (curva de potencia extrapolada) Incertidumbre en EAP Incertidumbre en EAP [m/s] [kwh] [kwh] % [kwh] % 287 COMPLETO % 725 COMPLETO % 1323 COMPLETO % 2015 COMPLETO % 2738 COMPLETO % 3436 COMPLETO % 4061 COMPLETO % 4581 COMPLETO Tabla 2. Energía anual producida La Tabla 1 muestra la curva de potencia obtenida para la densidad media del sitio. Esta tabla se ha completado hasta el bin 22,69 m/s, de acuerdo con la norma IEC H, que requieren 10 minutos de datos muestreados registrados en los conjuntos de datos 1 minuto. La Tabla 2 muestra la producción de energía anual (AEP) para velocidades de viento medias anuales que varían de 4 m / s a 11 m / s. Como IEC indica, AEP se calcula de dos maneras, una designada "medida" por donde se supone que no se produce energía para velocidades del viento fuera del rango de la curva de potencia medida. La otra forma de calcular AEP se denomina "extrapolada", donde se asume potencia cero para velocidad del viento por debajo de la velocidad del viento más baja medida y potencia constante para el viento entre la velocidad del viento medida más alta y la velocidad del viento de corte. Cuando la diferencia entre la medida y AEP-AEP-extrapolada, para una velocidad dada anual es superior a 5%, la AEP-medido se marca como "incompleto". CURVA DE POTENCIA MEDIDA Densidad de referencia: kg/m 3 Categoria A Categoria B Incerteza combinada BIN N Velocidad de N sets de viento a la Potencia Cp datos (1 min. altura del eje obtenida [W] prom.) [m/s] Incetidumbre s i [W] Incertidumbre u i [W] Incertidumbre u ci [W] Tabla 1. Curva de potencia en forma tabular

22 Laboratorio de Ensayos de Aerogeneradores: Resultados preliminares Ejemplo de desarrollo de un ensayo

23 Próximos pasos Corto plazo Programa de soporte a los fabricantes, 10 aerogeneradores en lista de espera Implementación de ISO Participación en el IEA task 27 Ensayo de emisiones sonoras según IEC Seminario de Fabricantes-Instaladores. Guía de prácticas recomendadas. Uruguay- Argentina (2013) Mediano plazo Ensayo de Duración según IEC Implementación del etiquetado de aerogeneradores. Medición de Curva de Potencia para aerogeneradores conectados a la red. Medición de cargas en aspas, torres y otros componentes de los aerogeneradores. Instalación de dos nuevos puestos de ensayo para aerogeneradores mayores a 50 kw Conección a la red de un aerogenerador en un barrio en la ciudad de Cutral-Có. Experiencia en alumbrado público.

24 Balance Propuesta de continuidad Propuesta de continuidad Trabajo con el grupo de fabricantes 1. Elaborar un manual de prácticas recomendadas para instaladores 2. Proponer un programa de capacitación y certificación de instaladores (en conjunto con UTN) 3. Trabajar sobre la cadena de valor de la eólica de baja potencia 4. Acuerdos de cooperación bilateral con Estados Unidos, España y Uruguay Capacidades del laboratorio 1. Mediciones de emisiones sonoras de aerogeneradores según IEC Ensayos de duración de aerogeneradores de baja potencia según IEC Experiencias de conexión a la red de sistemas eólicos de baja potencia 4. Ensayo de sistemas con componente eólico en otras configuraciones 5. Acreditación del Laboratorio para expedir certificaciones según estándares internacionales 6. Participación en el Task 27 de IEA Wind (International Energy Agency) 7. Agregado de nuevos puestos de ensayo en Laboratorio Cutral Có, para desarrollo y certificación de aerogeneradores de BP. 8. Medición de variables mecánicas sobre aerogeneradores BP (RPM-esfuerzo torres-orientaciónfurling) y ensayos de generadores eléctricos. Exploración de recurso eólico mediante torre y equipos trasladables. 9. Medición parámetros de funcionamiento de aerogeneradores BP en el ámbito urbano.

25 INTI Neuquén Neuquén, Argentina Neuquén, Septiembre 2013