Aplicación de Sistemas Eólicos de Baja Potencia en la Industria del Petróleo

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1 Eólica en Punto Aislado - Industria Petrolera - Pág. 1 de 5 Aplicación de Sistemas Eólicos de Baja Potencia en la Industria del Petróleo Ing. Rafael Oliva 1. Introducción Los aerogeneradores para carga de baterías encuentran múltiples aplicaciones para suministro de energía en punto aislado, sobre todo en regiones como la Patagonia Austral con abundancia de recurso eólico y escasa disponibilidad de redes de energía eléctrica. Los costos de logística en cuanto a suministro de combustible y mantenimiento para generadores convencionales diesel o gas, hacen que la alternativa del viento sea económicamente atractiva en el rango de potencias entre 200W y 8kW aproximadamente. Aunque estos límites se expanden continuamente con la evolución tecnológica, para potencias menores suele resultar más conveniente la fotovoltaica (ej. adquisición de datos) y definitivamente para potencias mayores la mejor alternativa continua siendo la generación convencional (figura 1). Alternativas de Suministro Eléctrico Aislado POTENCIAS DE 200 A 8000W EÓLICO CON BATERIAS 1 POTENCIAS MAYORES A 8kW TERMICA O TERMICA/EOLICA POTENCIAS DE 0 A 200W FOTOVOLTAICO Figura 1: Rangos de potencia para distintas alternativas

2 Eólica en Punto Aislado - Industria Petrolera - Pág. 2 de 5 Las aplicaciones en que puede utilizarse la eólica en el rango indicado, se relacionan con suministro eléctrico en los siguientes rubros: * Protección catódica por corriente impresa. * Iluminación. * Accionamiento de motores monofásicos. * Sistemas de transmisión y comunicaciones. * Bombeo de agua y líquidos. * Provisión eléctrica en viviendas/oficinas aisladas. La tecnología utilizada tiene una raíz común, que es la generación a velocidad de giro variable utilizando generadores multipolo de imanes permanentes, trifásicos. Se acopla con molinos tripala o bipala de eje horizontal. Este tipo de equipo exhibe una elevada confiabilidad, pocas piezas móviles y ausencia de escobillas en el eje de alta velocidad, lo cual redunda en un bajo costo de mantenimiento. Asimismo, existen alternativas de equipos de provisión nacional a muy buena relación costo/beneficio, y equipos importados para aplicaciones especiales (figura 2). Figura 2: Equipo Eolux 1kW (Nacional, izq.) y Bergey 1.5kW (USA, der.). Ambos en versiones de 12,24 y 48V SISTEMA EOLICO BAJA POTENCIA (1) 1 RECTIFICADOR CARGAS DE CONTINUA (LAMPARAS, RADIO, ETC) CARGAS AEROGENERADOR REG INVERSOR CC A CA 220V/50Hz BATERIAS DEEP-CYCLE BATERIAS REGULADOR Figura 3: Esquema Eléctrico convencional - Aerogenerador Eolux y otros

3 Eólica en Punto Aislado - Industria Petrolera - Pág. 3 de 5 Lo que continua en la cadena de conversión, depende en gran medida de la aplicación que se diseña. En general se tendrá algo similar a lo indicado en la figura 3, es decir un rectificador, un banco de baterías para almacenar energía y un convertidor de continua a alterna si es necesario. El esquema de regulación en este caso actúa por descarga de excedente, es decir que el regulador observa permanentemente la tensión de las baterías, y si excede cierto valor deriva corriente a un resistor calefactor. Esto ocurre en condiciones de plena carga, poca demanda y viento sostenido. Pueden utilizarse otros sistemas, como el de rectificación controlada que se muestra en la figura 4. Este es empleado por equipos Bergey (USA) y otros. Tiene la ventaja de que no requiere resistencias calefactoras, pero la regulación de potencia mecánica (plegado de cola/ frenos aerodinámicos) es sumamente importante para evitar la destrucción de la máquina en caso de viento excesivo. En este caso, el regulador observa la tensión de baterías y desconecta electrónicamente al aerogenerador del circuito de las baterías. (1) SISTEMA EOLICO BAJA POTENCIA (con otro regulador) Control RECTIFICADOR+ REGULADOR CARGAS DE CONTINUA (LAMPARAS, RADIO, ETC) AEROGENERADOR Ejemplo: Máquinas BERGEY 1500 / Excel BATERIAS DEEP-CYCLE BATERIAS Figura 4: Regulación por Rectificación Controlada - Aerogeneradores Bergey y otros Para sistemas de protección catódica por corriente impresa, se utiliza un convertidor switching de alta eficiencia que se acopla al banco de baterías, y que permite (con un sistema de 48V) obtener hasta 30V a 16A con ajuste manual o automático. Los equipos eólicos en nuestra zona se montan sobre torres tipo comunicaciones de 12m de altura o menos, o con torres de tubería. L&R Ingeniería trabaja en conjunto con SETRA S.R.L. para el montaje mecánico de los equipos y su mantenimiento. 2. Aplicaciones Las aplicaciones en industrias extractivas son, como se señaló anteriormente, sumamente amplias y en continua evolución. Se muestra en la figura 5 un caso de bombeo de agua con

4 Eólica en Punto Aislado - Industria Petrolera - Pág. 4 de 5 suministro eléctrico adicional de una vivienda u oficina en punto aislado. En este caso se tiene EOLUX o Similar BOMBEO ELECTRO-EOLICO Y SUMINISTRO ELÉCTRICO TURBINA 48V CA /1100W (VARIABLE f,v) 3 INVERSOR 2kW 230V 50Hz REG. Rf 4xBATERIAS 220Ah h=20 a 70m BOMBA GRUNDFOSS 4" 16S10-10 Figura 5: Bombeo de agua combinado con suministro eléctrico convencional. BERGEY 1500 PD o similar BOMBEO ELECTRO-EOLICO (sin almacenamiento) TURBINA 230V CA NOM. (VARIABLE f,v) CONTROLADOR BOMBA V h=20m BOMBA GRUNDFOSS 4" 16S10-10 Figura 6: Bombeo de agua sin almacenamiento - Bergey/USA.

5 Eólica en Punto Aislado - Industria Petrolera - Pág. 5 de 5 la ventaja de poder contar con suministro eléctrico convencional para manejo de transmisores, herramientas y otros sistemas de uso habitual, hasta potencias de 3500W/cuasi-senoidal utilizando tecnología nacional, o hasta 4500W/senoidal-puro/monofásico con equipamiento Trace de origen americano. Asimismo, pueden acoplarse los equipos Trace con un sistema adicional para obtener suministro trifásico. Existe además la alternativa con equipos Bergey de configurar sistemas de bombeo sin almacenamiento, como se muestra en la figura 6. Este sistema utiliza bobinados de mayor tensión en el generador, y un controlador de acople que permite el funcionamiento de la bomba centrífuga sumergible en el rango de tensiones de 90 a 250V por fase. Si bien no está disponible en lo inmediato, los fabricantes nacionales están trabajando sobre equipos similares. Por último, en la figura 7 se muestra una aplicación de protección catódica por corriente impresa que ha dado excelentes resultados en la región patagónica, utilizando un banco de baterías de 48V y 660Ah. El mismo permite proteger tuberías, tanques y objetos metálicos enterrados. La inversión se justifica en los casos en que la línea convencional se encuentre a más de 2km de la instalación a proteger. TORRE SHELTER LCD V_BAT 3x25A VCS T3 2 x 50A SH1 NODO REF. T2 2 x 50A NH 70A 48VCC BANCO DE BATERIAS BWC AMP. 0-50A SUPRESORES Vom Iom LCD I(OUT) T4 2 x 25A CONVERTIDOR CC/CC L&R ING. C3b 20A 2 x 25A T5 DISPERSOR CASING ESQUEMA DE PROTECCION CATÓDICA POR CORRIENTE IMPRESA Figura 7: Protección catódica por corriente impresa. L&R puede realizar el análisis de factibilidad en cada caso y proporcionar un presupuesto adecuado a las necesidades que presente el usuario. -0- rev