LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE Y OFFSHORE Y SUS PROYECCIONES EN CHILE AL AÑO 2020
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- Juan Francisco Luis Núñez Villalobos
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1 LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE Y OFFSHORE Y SUS PROYECCIONES EN CHILE AL AÑO to CONGRESO INTERNACIONAL BIOBÍO ENERGÍA 2015 Universidad de Concepción ESPECIALISTA EN PARQUES EÓLICOS MARCELO ANTONIO FUENTES GARCÍA Concepción, Chile, 28 de Octubre de
2 LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE Y OFFSHORE OnShore OffShore 2
3 Los Parques Eólicos son una agrupación de aerogeneradores, el cual aprovechan la fuerza del viento para obtener energía eléctrica a través de los aerogeneradores, por lo tanto es una Central Eléctrica no contaminante. Se clasifican en Parques Eólicos: ONSHORE (tierra) Y OFFSHORE (mar). Fases del proyecto: Fase Investigación: Elección Zona, Torre meteorológica, Mediciones, Informes. Fase Licitación: Ante proyecto, Plan de Inversión. Fase Construcción: Planos, Contratos, Logística y Montaje, Fin Obra. Fase Explotación: Operaciones y labores de Mantenimiento, Repowering?. Al desarrollar la prospección eólica, en la fase de investigación, se instalan estaciones de monitoreo automatizadas, donde podremos obtener el atlas eólico de la zona, referido a la velocidad del viento y dirección predominante, por lo que se traza la rosa de los vientos y determinar la viabilidad de la instalación de nuestro Parque Eólico.. 3
4 ROTOR Y NACELLE Rotor Nacelle 4
5 1. BUJE: Buje Brida pala Funcionamiento: La 3 Palas ( a 120 entre si ) están unidas mecánicamente al buje. Cada Pala se une al buje en la respectiva Brida Pala. Cuando el viento desplaza las palas, estas hacen girar solidariamente el buje. Esta a su vez, al estar unido mecánicamente al eje principal de giro, lo mueve a la misma velocidad. 5
6 1. BUJE: Buje Brida pala Fabricación: Es un componente fabricado mediante el proceso de fundición. Hierro en vez de acero, por economía. Hierro: 3,5 % de carbono. 6
7 1. BUJE: Rodamiento pala Rodamiento de pala: Cada buje, lleva unido a cada una de sus Bridas, un rodamiento. Rodamiento: una corona introducida en el interior de otra corona de mayor tamaño. Las bolas que hay entre ellas, permiten girar una corona respecto de la otra. 7
8 1. BUJE: Rodamiento pala. 8
9 2. Sistema de Picht. 9
10 2. Sistema de Picht. 10
11 2. Sistema de Picht. El accionamiento de Picht puede ser eléctrico o Hidráulico. El motor atado al Buje, ataca a la corona de la pala. 11
12 2. Sistema de Picht. El accionamiento Hidráulico. 12
13 2. Sistema de Picht. Para que sirve el sistema de Picht? El Picht aporta la capacidad de regular la velocidad de Giro del Rotor, parcialmente independiente al viento reinante. Ante vientos suaves, la pala se encara al viento (máxima barrera aerodinámica), para aprovechar al máximo la fuerza del viento. Ante vientos demasiado fuertes, la pala se recoge, reduce su superficie expuesta al viento, pudiendo reducir la velocidad de giro hasta parar del todo el Rotor (posición bandera). 13
14 3. LAS PALAS. Fabricadas en capas de Fibra de Vidrio, Fibra de Carbono o una combinación de las mismas, unidas con resina epoxi, conformadas en moldes de doble concha. Se fabrican las dos mitades por separado. Se unen las dos mitades, reforzadas por una viga longitudinal ( soporte ). 14
15 3. LAS PALAS. 15
16 3. LAS PALAS. 16
17 3. LAS PALAS. 17
18 4. CONO. El cono es una estructura que protege el buje y los rodamientos de pala del ambiente. Esta diseñado para permitir el acceso al buje para labores de mantenimiento. El material mas utilizado para su fabricación es la fibra de vidrio. 18
19 5. ROTOR. Rotor Nacelle Cono Buje / Sistema Picht Palas 19
20 6. NACELLE. Eje Lento Multiplicadora Generador Eje Rápido Sistema Yaw 20
21 7. EJE PRINCIPAL. Este eje va unido en la parte frontal al buje mediante tornillos. La función Principal de este eje es transmitir el movimiento del rotor a la multiplicadora. Velocidad Aproximada de 18 a 20 rpm. 21
22 7. EJE PRINCIPAL. Eje Lento o Principal 22
23 8. Multiplicadora. Transmite la potencia del eje principal al generador mediante el eje rápido. La función de esta primera etapa es multiplicar las bajas revoluciones del eje principal para conseguir las revoluciones de salida que el generador necesita. 23
24 8. Multiplicadora. Multiplicadora Eje Lento o Principal 24
25 9. GENERADOR. El generador se encuentra tras el final del eje rápido. Transforma la energía mecánica (giro) del eje en energía eléctrica. 25
26 9. GENERADOR. Multiplicadora Generador Eje Lento o Principal 26
27 10. SISTEMA DE ORIENTACIÓN YAW El Yaw trata de mantener el rotor encarado al viento. La Nacelle gira respecto a la torre posada en un rodamiento. El Autómata recibe el control de la veleta y mantiene el rotor a BARLOVENTO, (Si esta es su configuración) 27
28 10. SISTEMA DE ORIENTACIÓN YAW Sistema Yaw 28
29 10. SISTEMA DE ORIENTACIÓN YAW Analizaremos la lógica de Control Retroalimentado en lazo cerrado, es decir laautomatización que permite el control Picht (ángulos de las palas) y el Control de orientación Yaw ( orientación del Aerogenerador completo). 29
30 11. CIMIENTO Y TORRE. Esta compuesta por tramos. Para aerogeneradores de 2 MW, el tramo mas costoso de transportar suele ser el inferior. Medidas Aprox.: 33,5 m. de largo x 4,2 m. de diámetro, peso aprox: 50 T. Torres de acero y de concreto. 30
31 11. CIMIENTO Y TORRE. 31
32 11. CIMIENTO Y TORRE. 32
33 LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE PARQUES EÓLICOS OFFSHORE: Ventajas: Vientos Constantes. Los vientos no varían tanto respecto a la altura (torres mas bajas). Mayor duración de los aerogeneradores (50 años). Alejados de la costa, menos impacto visual. Pueden abarcar mas superficie. 20 km2 Desventajas: A partir de 10 m. de profundidad de agua se encarece.. 33
34 LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE PARQUES EÓLICOS OFFSHORE: Estudios de emplazamientos: Velocidad media del viento Componentes de distancia al punto de conexión. Batimetría. Determinar el potencial eólico en las zonas mediante herramientas de simulación Atlas eólico.. 34
35 LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE PARQUES EÓLICOS OFFSHORE: Diferentes tipos de obra civil en el Parque Marino Cimentación Marina: Cajón de Hormigón Se construye en dique seco y posteriormente se sumergen en lugar donde ira la torre.. 35
36 LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE PARQUES EÓLICOS OFFSHORE: Diferentes tipos de obra civil en el Parque Marino Cimentación Marina: Cajón de Acero Base de acero en el lecho marino + tubo de acero.. 36
37 LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE PARQUES EÓLICOS OFFSHORE: Diferentes tipos de obra civil en el Parque Marino Cimentación Marina: Mono pilote El Pilote de acero (diámetro 3,5 4,5 m) se clava en el lecho marino, hasta 10 a 20 m. Las mas utilizadas hoy en bajas profundidades. (5-10m).. 37
38 LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE PARQUES EÓLICOS OFFSHORE: Diferentes tipos de obra civil en el Parque Marino Cimentación Marina: Trípode Técnica inspiradas en las plataformas Petrolíferas. 38
39 LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE PARQUES EÓLICOS OFFSHORE: Diferentes tipos de obra civil en el Parque Marino Ejemplos Parques Offshore: 39
40 LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE PARQUES EÓLICOS OFFSHORE: Diferentes tipos de obra civil en el Parque Marino Ejemplos Parques Offshore flotantes.. 40
41 LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE PARQUES EÓLICOS OFFSHORE: Diferentes tipos de obra civil en el Parque Marino. PARQUES EÓLICOS OFFSHORE, de acuerdo a la profundidad marina, la clasificamos en tres etapas: 1. Aguas pocos profundas: 0 a 30 metros. 2. Zona de transición de profundidades: 30 a 50 metros. 3. Mar adentro, Plataformas flotantes: sobre 50 metros. 41
42 LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE PARQUES EÓLICOS OFFSHORE: Ejemplos Parques Offshore flotantes. Para solucionar la variable de estabilidad, las Plataformas Tensión Leg (TLP) son amarradas al fondo del mar, por cables verticales llamados tendones.. 42
43 LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE PARQUES EÓLICOS OFFSHORE: Parques Offshore flotantes: Plataforma WINDFLOAT. 43
44 LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE PARQUES EÓLICOS OFFSHORE: Parques Offshore flotantes. Sistema WindFloat. Plataforma de Tres columnas. La Turbina y la Torre están colocadas en forma asimétrica en una de las columnas. El Casco esta equipado con un sistema de agua de lastre de circuito cerrado, dejando que el agua fluya entre las columnas para compensar los cambios en la velocidad media del viento y dirección. Gracias a este sistema la posición media de la torre, es casi exactamente horizontal, mejorando la eficiencia de la turbina, y protege a la estructura de condiciones extremas. 44
45 LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE PARQUES EÓLICOS OFFSHORE: Diferentes tipos de obra civil en el Parque Marino Ejemplos Parques Offshore flotantes.. 45
46 LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE PARQUES EÓLICOS OFFSHORE: Diferentes tipos de obra civil en el Parque Marino Ejemplos Parques Offshore:. 46
47 LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE PARQUES EÓLICOS OFFSHORE: Estudio Parques Eólicos Offshore en Chile. - Entre la Región Bio Bio y la Región de los Lagos emerge como el área mas apta para la instalación de aerogeneradores en el mar. - Laboratorio de la Biósfera (LAB) de la Universidad de Chile utilizaron datos del sensor seawinds, a bordo del satélite QuickSCAT de la NASA, para medir el potencial eólico marino del país.. - Dato Satélite QuickScat, NASA 47
48 LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE MAPA EOLICO, NASA Distribución de la densidad de energía de viento en los océanos calculados desde enero del 2000 hasta diciembre del 2007 (8años), publicada por la NASA. El potencial energético se expresa en Watt por metro cuadrado. Concluimos que a partir de los 40 Latitud sur, se torna extremadamente atractivo, la calidad del viento. Descartamos tajamente la posibilidad de instalar Parques Eólicos OffShore en el Sector del norte de Chile, el cual no presenta un gran potencial Eólicos a partir del norte de los 35 latitud sur. 48
49 LOS PARQUES EÓLICOS Y SUS PROYECCIONES AL AÑO 2020 Nombre Central Propietario Año Puesta en Servicio Localización Comuna N de Unidades Potencia Instalada MW Canela Canela II Central Eólica Canela S.A. Central Eólica Canela S.A Canela 11 18, Canela 40 60,0 Monte Monte Redondo 2010 Canela 24 48,0 S.A. Redondo Totoral Norvind S.A Canela 23 46,0 Punta Colorada Lebu Talinay Cía. Barrick Chile Generación Ltda. Cristalerias Toro S.A.I.C. Parque Talinay Oriente S.A Canela 10 20, Lebu Ovalle 45 90,0 Valle de los Vientos Negrete Cuel Enel Green Power Mainstream Renowable Power 2013 Antofagasta 45 90, Negrete San Juan Latin America (LAP) 2016 Freirina, Atacama Tabla 1: Centrales Eólicas en Chile. 49
50 LOS PARQUES EÓLICOS Y SUS PROYECCIONES AL AÑO 2020 PARQUES EÓLICOS QUE SE ENCUENTRAN EN PRCESO DE CALIFICACION AMBIENTAL: Los Olmos (SIC-141 MW) Cerro Tigre (SING-264 MW) San Gabriel (SIC-201 MW) Campo Lindo (SIC-145 MW) Mulchén (SIC-89,1 MW) Los Buenos Aires (SIC-90 MW) Malleco (SIC-270 MW) Sierra Gorda Este (SING-168 MW) Mesamávida (SIC-103 MW) Chiloé (SIC-100 MW) Lebú Cristoro (SIC-8,8 MW) Aurora (SIC-192 MW) Lebu Etapa III (SIC-184 MW) Tolpán (SIC-306 MW). 50
51 LOS PARQUES EÓLICOS Y SUS PROYECCIONES AL AÑO Térmico 3.565, , , , , , , , , , ,1 Hidráulico 4.694,8 4698, , , , , , , ,8 6368,4 6423,8 Eólico 0,0 0,0 18,2 18,2 81,8 165,8 195,8 195,8 293,0 645,3 814,1 Solar 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 7,1 197,2 420,8 Total (MW) 8.259, , , , , , , , , , ,8 Tabla 2: Fuentes de Energía en Chile. 51
52 LOS PARQUES EÓLICOS Y SUS PROYECCIONES AL AÑO 2020 Por Tecnología 2014 Cierre a Diciembre [MW] 2015 A la fecha [MW] 2015 Proyección a Diciembre [MW] Térmica 7.968,0 52,5% 8.110,1 51,4% 8.284,1 50,1% Embalse 3.728,8 24,6% 3.728,8 23,7% 3.728,8 22,5% Pasada 2.639,6 17,4% 2.695,0 17,1% 2.755,0 17,0% Eólica 645,3 4,3% 814,1 5,2% 805,1 4,9% Solar 197,2 1,3% 420,8 2,7% 909,8 5,5% Total ,9 100,0% ,8 100,0% ,3 100,0% ERNC 1.415,8 9,3% 1.949,0 12,4% 2.390,1 14,4% Tabla 3: Fuentes de Energía en Chile. 52
53 Conclusiones Dado al actual crecimiento en la inversión e instalación de Energías Renovables No Convencionales en Chile, específicamente en Parques Eólicos, dada a una conciencia mayor en la sensibilidad medio ambiental y a la obtención de una calidad de energía eléctrica de calidad y estable, para un aporte real a la matriz energética, es una realidad el crecimiento en forma exponencial de las ERNC en Chile. Por lo tanto, dado que ya en Chile las ERNC, a través de los Parques Eólicos, aportan con un 5,2 % del total de la energía eléctrica suministradas al Sistema Interconectado Central, con una proyección del 20% para el año 2025 delas ERNC, donde la actual mano de obra es insuficiente para cubrir tal demanda en los actuales montajes e instalaciones de Centrales Eólicas, es lo que nos da una referencia solida de fomentar la Especialidad en Energías Eólicas, la cual pueda concretarse y por ende satisfacer las demandas de mano de obra técnica en el montaje, mantenimiento, puestas en servicio y operación para los actuales y futuros Parques Eólicos en Chile. 53
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