FACULTAD DE INGENIERÍA MECANICA CLASE FUENTES ALTERNAS DE ENERGÍA ENERGÍA EÓLICA. Dr. Erasmo Cadenas Calderón. Mayo del 2013

Transcripción

1 FACULTAD DE INGENIERÍA MECANICA CLASE FUENTES ALTERNAS DE ENERGÍA ENERGÍA EÓLICA Dr. Erasmo Cadenas Calderón Mayo del 2013

2 Objetivos: 1. Introducir a los participantes en el tema de la Energía Eólica 2. Generar el planteamiento de una línea de investigación básica de Energía Eólica en el CIDEM

3 Fuentes Renovables de Energía Energía Actualmente, más del 75% de la energía utilizada en el mundo proviene del consumo de combustibles fósiles: petróleo, carbón y gas natural. En particular, el uso del carbón y del petróleo provoca alta contaminación ambiental. Energía renovable Fuente de energía que se encuentra disponible en forma abundante y posee una condición cíclica de renovación ejemplo: eólica, leña o biomasa, sol, otros.

4 Fuentes Renovables de Energía Agotable o no renovable Aquella que no podemos reponer una vez gastada o se requerirán millones de años para que se produzcan nuevamente como es el caso del carbón, el petróleo, el gas natural, el uranio, etc. Inagotable Son las que nunca se agotan como por ejemplo el sol, el agua de los ríos y el viento. Eso es según si debe ser procesado o no para ser utilizada.

5 Fuentes Renovables de Energía Protección del Medio Ambiente Están integradas al Medio Ambiente Carácter inagotable

6 Integración al Medio Ambiente

7 Eólica Solar Biomasa Geotermia Hidráulica

8 Energía Eólica La naturaleza del viento Determinación del recurso eólico Estaciones de medición Ejemplo de Mediciones de la velocidad del viento Tratamiento estadístico de la información

9 La Naturaleza del Viento La Tierra no es un esfera perfecta. Ecuador, se engrosa 21 km. Polo Norte está dilatada 10 m. Polo Sur está hundida unos 31 m.

10 La Atmósfera Mezcla de gases que rodea a un objeto celeste Tiene un grosor aproximada de 1,100 km Aproximadamente la mitad de su masa se concentra en los 5.6 km más bajos Los gases que la componen son: Nitrógeno (78%). Oxígeno (21%). Argón (0.9%). Dióxido de carbono (0.03%). Vapor de agua, trazas de hidrógeno, ozono, metano, monóxido de carbono, helio, neón, kriptón y xenón.

11 La Naturaleza del Viento El movimiento horizontal propio de la atmósfera, se le llama aire en movimiento o viento Los movimiento verticales o casi verticales se llaman corrientes Los vientos se producen por diferencias de presión atmosférica, atribuidas, sobre todo, a diferencias de temperatura Las variaciones en la distribución de presión y temperatura se deben en gran medida, a la distribución desigual del calentamiento solar, junto a las diferentes propiedades térmicas de las superficies terrestres y oceánicas Los vientos pueden clasificarse en cuatro clases principales: dominantes, estacionales, locales y, por último, ciclónicos y anticiclónicos

12 Vientos Globales

13 ..\..\Videos Viento\Wind Map.mp4..\..\Videos Viento\Aquarius studies Ocean and Wind Flows Animation [HD].mp4

14 Dirección del Viento Dominante Los vientos están mucho más influenciados por la superficie terrestre a altitudes de hasta 100 metros El viento es frenado por la rugosidad de la superficie de la tierra y por los obstáculos Tratándose de energía eólica interesará conocer los vientos de superficie y cómo calcular la energía aprovechable del viento

15 Datos Históricos El hombre aprovecha la energía del viento desde la antigüedad y no es raro ya que el 20 % de la energía del sol que llega a la Tierra se convierte en viento La primera utilización de la capacidad energética del viento la constituye la navegación a vela Los molinos movidos por el viento tienen un origen remoto. En el siglo VII d.c. ya se utilizaban molinos elementales en Persia (hoy, Irán) para el riego y moler el grano En Europa los primeros molinos aparecieron en el siglo XII en Francia e Inglaterra y se distribuyeron por el continente.

16 Datos Históricos El uso de las turbinas de viento para generar electricidad comenzó en Dinamarca a finales del siglo pasado y se ha extendido por todo el mundo. Los molinos para el bombeo de agua se emplearon a gran escala durante el asentamiento en las regiones áridas del oeste de Estados Unidos. Pequeñas turbinas de viento generadoras de electricidad abastecían a numerosas comunidades rurales hasta la década de los años treinta, cuando en Estados Unidos se extendieron las redes eléctricas. También se construyeron grandes turbinas de viento en esta época.

17 Determinación del Recurso Eólico Colección de datos empíricos Mediciones anemométricas Correlaciones Adquisición de datos en tiempo real

18 Colección de Datos Empíricos

19 Mapas Eólicos

20 Mediciones Anemométricas

21 Estación de Medición

22 Adquisición de Datos

23 Velocidad y Potencia La potencia del viento está definida de la siguiente manera: P A 1 u 2 3

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25 Características del Terreno Rugosidad (orografía) Cizallamiento (Perfil de velocidades)

26 Sistemas Conversores de Energía Eólica Sistemas de Eje Vertical Sistemas de Eje Horizontal

27 Aplicaciones de los SCEE Generación de potencia para servicio de energía eléctrica Centrales eoloeléctricas Generación distribuida Aplicación de la energía eólica Orientadas al uso final (sistemas aislados) Sistemas aislados híbridos Bombeo de agua Molienda y trituración Refrigeración Producción de hielo Calefacción Usos residenciales Desalación de agua Compresión de aire Señalización y telemetría Protección catódica Producción de hidrógeno Procesos electroquímicos Etc.

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30 Aerogeneración

31 Central Eólica en Terreno Plano

32 En el Mar (offshore)

33 EJERCICIO El viento atraviesa el círculo que describe el rotor de un aerogenerador de radio de 25 metros. Calcula la potencia cinética del viento a las velocidades siguientes: V1= 10 m/s V2= 11 m/s V3= 12 m/s V4= 25 m/s