GRUPO DE INVESTIGACIÓN N DE

Transcripción

1 WORKSHOP RED EAM (3 de julio de 2009) GRUPO DE INVESTIGACIÓN N DE INGENIERÍA A MECÁNICA (GIIM) División n EólicaE Dr. Jaime González Hernández ndez

2 Estructura del grupo El grupo está constituido en la actualidad por 19 miembros. 8 profesores doctores: 7 ingenieros y un medico. 4 profesores titulados superiores: ingenieros industriales 3 Profesores titulados medios: ingenieros técnicos industriales 2 becarios predoctorales: ingenieros industriales 1 maestro de taller 1 técnico de laboratorio Áreas de conocimiento: 5 Cirugía, Ciencia de los Materiales, Ingeniería Mecánica, Tecnología Electrónica, Construcciones navales, Ingeniería Química

3 Estructura del grupo Divisiones del grupo. Energías renovables Jaime González Hernández Biomecánica Oscar Martel Fuentes Energías renovables: fundamentalmente, eólica Componentes: 6 profesores 3 Dotores Ingenieros Industriales 2 Ingenieros Industriales (doctorandos) 1 Ingeniero Técnico Industrial Áreas de conocimiento: Ingeniería Mecánica y Tecnología Electrónica y Eléctrica

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5 Medida puntual del viento

6 ENERGÍA EÓLICA (Sistemas aislados de la red )

7 AERODESA I Aeromotor para desalación con acoplamiento mecánico a planta desaladora Potencia aeromotor: 15 kw Capacidad planta desaladora: 10 m 3 /d

8 AERODESA II Aeromotor para desalación con acoplamiento hidráulico a planta desaladora Potencia aeromotor: 15 kw Capacidad planta desaladora: 15 m 3 /d Sistema de transmisión: turbina y bomba de aceite

9 AEROGEDESA Aerogenerador para desalación con acoplamiento eléctrico a planta desaladora Potencia aerogenerador: 15 kw Capacidad planta desaladora: 18 m 3 /d Desaladora adaptada para arranques y paradas frecuentes

10 Aplicaciones de la energía eólica. sistemas híbridos. Puerto de La Cruz

11 Aplicaciones de la energía eólica. sistemas híbridos. Predicción a corto plazo AG Turbina eólic a (Generador asinc ronor) Cargas de volca do Pla nta O.I Frigorific o y producc ión de hielo Volante de inerc ial Alum brado p úblico SM Domestic o Motor diesel Emb rague eléctrico Máquina sínc rona Otras c argas SM Depurad ora

12 Ejemplos de sistemas aislados Sistema diesel-eólico Puertito de la Cruz (Fuerteventura) Modos de funcionamiento: Modo diesel sólo Modo eólica sólo Modo combinado diesel eólica

13 Aplicaciones de la energía eólica. sistemas híbridos. Aerogenerador de 227 kw (asíncrono)

14 Aplicaciones de la energía eólica. sistemas híbridos. 2 diésel de 60 kw)

15 Aplicaciones de la energía eólica. sistemas híbridos. Planta de ósmosis inversa de 56 m 3 /día Planta de ósmosis inversa de 56 m 3 /día

16 Aplicaciones de la energía eólica. sistemas híbridos. Depósito de agua potabilizada

17 Aplicaciones de la energía eólica. sistemas híbridos. Sistema de control

18 Aplicaciones de la energía eólica. sistemas híbridos.

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20 Ejemplos de sistemas aislados Sistema Eólico Diesel

21 Aplicaciones de la energía eólica. Desalinización a gran escala. Agua de mar Viento PLANTAS DESALINIZADORAS Potencia eólica Energía eléctrica variable con el tiempo 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 Tiempo Agua potable Almacenada Ósmosis Inversa Electrodialisis Compresión de Vapor Parque eólico aislado

22 DEMANDA DE AGUA (Distintos volúmenes) OFERTA EÓLICA Diversos regímenes de viento Diversos aerogeneradores OPTIMIZACIÓN TÉCNICO-ECONÓMICA DE LA DESALINIZACIÓN CON ENERGÍA EÓLICA CONCLUSIONES

23 CONCLUSIONES Es técnicamente viable la desalinización utilizando energía eólica Para cada volumen de agua producida existe un tamaño de parque y un tamaño de planta que son óptimos El costo del agua producida con energía eólica puede competir 1000 m3/día 3000 m3/día 2000 m3/día con el coste convencional, 1,4 dados los porcentajes de consumo energético Coste agua desalada (euros/m 3 ) 1,3 1,2 El costo del agua producida depende fundamentalmente de la 1,1 velocidad del viento 1 Necesidad de experimentar diversos comportamientos del 0,9 sistema aislado 0, Número módulos de O.I.

24 POZO IZQUIERDO

25 Aerogenerador con máquina sincrónica y convertidores Electrónicos Rectificador Inversor = = = = Red Red Eléctrica o sistema aislado Generador Síncrono Convertidor cc/cc

26 Máquina Sincrónica

27 Máquina Sincrónica

28 Máquina Sincrónica

29 Convertidores en una turbina eólica con generación síncrona L S2 C S1 C

30 Convertidores en una turbina eólica con generación síncrona

31 Desalinización Wind Energy Converter Master network Desalination Plants SG Wind Energy Converter SG Synchronous load Flywheel Sinchronous Machine SM

32 Lo c a l Control Rectifier WIND FARM Inverter Rectifier Analog and digital signals Central Control System Inverter UPS 5 b1 b2 a1 Automatic Voltage Control Asyncronous a2 machine Frequency converter AVC d SM AM c 2 Flywheel Lo ca l Co ntrol-1 2 Batteries 1:1 Transformer PLC 5 5 Eight R. O. Plants 4 PLC 4 Two Feed Pumps

33 Fresh water MFP Brine Se a wa te r Well sea intake MFP:Main feed piping 1 Feed Pump Inlet selenoid valve Selenoid valve 4 5 Thermometer and conductivimeter Pressure sensor 7 8 High pressure pump Check valve 6 Flow control valve 9 Fresh water store

34 ph Cp Q Fresh water P Flow control valve Q P M ph sensor Motorized valve ph 3 Membranes 3 Membranes 3 Membranes Safety relief valve Conductivity sensor High pressure pump Cp Cleaning pump P DP Cartridge filter Pressure regulator Brine Diferential pressure sensor Pretratament chemical dosing Inlet selenoid valve DP Flow sensor Sand-anthracite filter Q DP Sea water Pressure sensor P

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36 Time (s) Frequency (Hz); Power (kw) Wind speed (ms -1 ) (b) (a) Predicción a corto plazo wind 52 Hz Synchronous machine frequency (Flywheel) 48 Hz 51.5 Hz Wind turbine power

37 Ejemplos de sistemas aislados Sistema diesel-eólico-hidráulico Isla de Corvo (las azores)

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39 Ejemplos de sistemas aislados Sistema diesel-eólico-hidráulico Isla de Corvo (las azores)

40 Ejemplos de sistemas aislados Sistema diesel-eólico-hidráulico Isla de Corvo (las azores) Modos de funcionamiento: Modo diesel sólo Modo hidráulica sólo Modo eólica sólo Modo combinado diesel hidráulica Modo combinado diesel eólica Modo combinado Eólica hidráulica Modo combinado diesel hidráulica eólica

41 Ejemplos de sistemas aislados Sistema diesel-eólico-hidráulico Isla de Corvo (las azores) Red Eléctrica Máquina Síncrona Pw S Pq R Regulador de tensión Pw Volante de inercia A.C. A.C. Variador de velocidad Motor de inducción A Sistema de control Control de la energía acumulada en un volante utilizando una máquina síncrona

42 Ejemplos de sistemas aislados Sistema diesel-eólico-hidráulico

43 Ejemplos de sistemas aislados Sistema diesel-eólico-hidráulico

44 Ejemplos de sistemas aislados Sistema diesel-eólico-hidráulico

45 Ejemplos de sistemas aislados Sistema diesel-eólico-hidráulico

46 Ejemplos de sistemas aislados Sistema diesel-eólico-hidráulico

47 Ejemplos de sistemas aislados Sistema diesel-eólico-hidráulico Isla de Corvo (las azores)

48 INVESTIGACIÓN ACTUAL Sistemas de almacenamiento: H 2, Hidro-bombeo con almacenamiento, baterías,... Desalinización de agua de mar en sistemas aislados. Análisis del aprovechamiento de la energía de miniturbinas en edificios. Aplicación de la energía eólica a la carga de baterías para automoción. Aplicación de la energía eólica a satisfacer la demanda energética de invernaderos tecnológicos Simulación de micro-redes (aisladas- interconectadas)

49 MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN