Medida del viento: Sensores

Transcripción

1 Diapositiva 1 Energía Eólica Medida del viento: Sensores Veleta Anemómetro Prof. J.G. Ramiro Leo

2 Diapositiva 2 Energía Eólica Variación de la velocidad del viento con la altura Perfil de velocidades: Estabilidad atmosférica V V 0 = h h Rugosidad (rg) 0 n h Ln V rg = V0 h0 Ln rg A ltu ra ,5 4,5 7,5 Cizallamiento del viento 10,5 Velocidad 13,5 16,5 19,5 22,5 Estabilidad Rugosidad clase 3 Rugosidad clase 2,5 Prof. J.G. Ramiro Leo

3 Diapositiva 3 Energía Eólica Tratamiento de datos Velocidad Módulo Dirección y sentido Frecuencia Rosas de los Vientos Zona del del Estrecho Fuente: IDAE

4 Diapositiva 4 Energía Eólica Tratamiento de datos Velocidad Frecuencia Rosa de los Vientos (Velocidades) Rosa de los Vientos (Frecuencias) Velocidad V30c Horas Horas/año N-EN E-EN E-SE S-SE S-SO O-SO O-NO N-NO 0 N-EN E-EN E-SE S-SE S-SO O-SO O-NO N-NO Direcciones Direcciones Prof. J.G. Ramiro Leo

5 Diapositiva 5 Energía Eólica Distribución de la velocidad del viento Función de distribución: Weibull (Rayleigh) Distribución de velocidades ,5 7,5 13,5 19,5 25,5 31,5 37,5 43,5 49,5 55,5 61,5 Horas Velocidad media 16,3 m/s Real Teórica Velocidad Prof. J.G. Ramiro Leo

6 Diapositiva 6 Energía Eólica Energía del viento Energía cinética de una masa de aire Potencia generada por el viento EC = 1 ρ Slv 2 Densidad de energía (Julio/ m 2 ) e E S 2 1 lv 2 S 1 P = ρ Sv 2 Densidad de potencia (W/m 2 ) C 2 c = = ρ 3 l v 3 P p = = 1 ρ v S 2 Prof. J.G. Ramiro Leo

7 Diapositiva 7 Energía Eólica Energía captada Límite de Betz E Captada( máx.) 1 2 ρslv 2 16 = 27 P P Potencia máxima captada Captada 16 1 ( máx.) = ρsv 27 2 Potencia máxima recuperada (Watios) 2 3 captada ( máx.) = 0, 285D v 3 Prof. J.G. Ramiro Leo

8 Diapositiva 8 Aerogeneradores Concepto de aerogenerador Energía del viento Aerogenerador Energía Energía eléctrica eléctrica Energía Energía mecánica mecánica Movimiento Hidráulica Neumática Prof. J.G. Ramiro Leo

9 Diapositiva 9 Aerogeneradores Clasificación general Resistencia Savonius Paletas Cazoletas Sustentación Darreius Giromill Nº de palas Sentido del viento Paso de palas Fijo Variable Prof. J.G. Ramiro Leo

10 Diapositiva 10 Aerogeneradores Aerogeneradores tipo Savonius Principio Principio de de funcionamiento funcionamiento Prototipos Prototipos Fuente: Historia de las Máquinas Eólicas

11 Diapositiva 11 Aerogeneradores Aerogeneradores de paletas Prototipo Prototipo Principio Principio de de funcionamiento funcionamiento Fuente: energética,nº 17

12 Diapositiva 12 Aerogeneradores Aerogeneradores tipo Darreius Prototipo Prototipo Principio Principio de de funcionamiento funcionamiento Prof. J.G. Ramiro Leo

13 Diapositiva 13 Aerogeneradores Aerogeneradores tipo Giromill Prototipo Prototipo Principio Principio de de funcionamiento funcionamiento Fuente: Generador eólico WM

14 Diapositiva 14 Aerogeneradores Nº de palas Prototipos Prototipos Principio Principiodede funcionamiento funcionamiento Prof. J.G. Ramiro Leo

15 Diapositiva 15 Aerogeneradores Sentido del del viento Barlovento Sotavento Upwind Downwind Prof. J.G. Ramiro Leo

16 Diapositiva 16 Aerogeneradores Sistema Sistema de de orientación no no necesario Generador y y multiplicador en en tierra tierra Palas Palas sujetas sujetas en en dos dos puntos puntos Las Las palas palas entran entran en en pérdidas pérdidas a a altas altas velocidades de de viento viento Tecnología Tecnología más más desarrollada desarrollada Mayor Mayor coeficiente coeficiente de de potencia potencia Velocidades Velocidades de de giro giro más más altas altas Área Área de de palas palas más más pequeñas pequeñas para para una una misma misma superficie superficie de de barrido barrido Mayor Mayor aprovechamiento aprovechamiento del del viento viento por por mayor mayor altura altura No No necesita necesita ser ser arrancada arrancada para para dar dar potencia potencia útil útil Prof. J.G. Ramiro Leo

17 Diapositiva 17 Aerogeneradores Prof. J.G. Ramiro Leo

18 Diapositiva 18 Aerogeneradores Alta velocidad (superior a 5m/s) Bajo Par y alta Potencia Fuente: IDAE

19 Diapositiva 19 Aerogeneradores Baja velocidad (alrededor de 5m/s) Alto Par y baja Potencia Fuente: IDAE

20 Diapositiva 20 Aerogeneradores Rendimiento de diferentes aeroturbinas Coeficiente de potencia Velocidad punta de pala / velocidad del viento Fuente: IDAE

21 Diapositiva 21 Aerogeneradores Rendimiento en función del número de palas de aeroturbinas de eje horizontal. (nº de palas infinito) Coeficiente de potencia Velocidad punta de pala / velocidad del viento Fuente: Historia de las Máquinas Eólicas

22 Diapositiva 22 Aerogeneradores Curva de potencia de un aerogenerador Fuente: energética

23 Diapositiva 23 Aerogeneradores Influencia de los aerogeneradores en el aprovechamiento del potencial eólico Potencia nominal del aerogenerador (kw) Diámetro del rotor (m) Área rotor/ potencia (m 2 /kw.) Energía anual por unidad de superficie para V=14m/s (kwh/m 2 año) Energía anual generada para V=14m/s (kwh/ año) Potencial eólico extraíble (*) (kwh/kw-año) , , * Horas equivalentes de producción anual a potencia nominal

24 Diapositiva 24 Aerogeneradores Partes de un aerogenerador Fuente: IZAR-BONUS

25 Diapositiva 25 Aplicaciones eólicas Sistemas con con conexión a a red red Parques eólicos (generadores de (generadores distinta de potencia) distinta potencia) Aerogenerador único (pequeñas (pequeñas instalaciones) instalaciones) Prof. J.G. Ramiro Leo

26 Diapositiva 26 Aplicaciones eólicas Conexión a red: Parques eólicos Subestación de distribución Red de distribución Prof. J.G. Ramiro Leo

27 Diapositiva 27 Aplicaciones eólicas Conexión a red: Aerogenerador único Cía. Eléctrica Exceso Control de carga Déficit Prof. J.G. Ramiro Leo

28 Diapositiva 28 Aplicaciones eólicas Viviendas ELECTRIFICACIÓN Granjas Radio INSTALACIONES Navegación AISLADAS Eólico-fotovoltaico Eólico-diesel Eléctrico BOMBEO Mecánico Presión OTRAS Oleo-neumática APLICACIONES Molinos de grano Prof. J.G. Ramiro Leo

29 Diapositiva 29 Aplicaciones eólicas Sistemas aislados: Aerogenerador único Electrificación viviendas y granjas Esquema Prof. J.G. Ramiro Leo

30 Diapositiva 30 Aplicaciones eólicas Sistemas aislados: Aerogenerador único Instalaciones de radio y navegación Esquema Prof. J.G. Ramiro Leo

31 Diapositiva 31 Aplicaciones eólicas Sistemas aislados: Aerogenerador único Instalaciones de bombeo mecánico Esquema Fuente: IDEA, IER

32 Diapositiva 32 Aplicaciones eólicas Sistemas aislados: Aerogenerador único Instalaciones de bombeo eléctrico Fuente: IER

33 Diapositiva 33 Aplicaciones eólicas Sistemas aislados: Aerogenerador único Instalaciones de bombeo eléctrico Fuente: Historia de las Máquinas Eólicas

34 Diapositiva 34 Aplicaciones eólicas Sistemas aislados: Mixtos Eólico-fotovoltaico Fuente: IDAE

35 Diapositiva 35 Aplicaciones eólicas Sistemas aislados: Mixtos Regulador de carga Eólico-fotovoltaico CARGA EN C.C. Energía eólica Energía solar ACUMULACION ENERGETICA FUENTE PRIMARIA CAPTACION ENERGETICA Inversor DCDC-AC ACONDICIONAMIENTO DE POTENCIA CARGA EN C.A. Prof. J.G. Ramiro Leo

36 Diapositiva 36 Aplicaciones eólicas Sistemas aislados: Mixtos Eólico-diesel Energía eólica CONTROL AEROGENERADOR CONTROL DE CARGA Energía fósil FUENTE PRIMARIA INSTALACION DE ENERGIA CONTROL GRUPO ELECTROGENO Prof. J.G. Ramiro Leo

37 Diapositiva 37 Aplicaciones eólicas Sistemas aislados: Aerogenerador único Instalación oleo-neumática Aerogenerador Servomotor hidráulico Grupo generador Armario de control Transmisión hidrostática Prof. J.G. Ramiro Leo

38 Diapositiva 38 Aplicaciones eólicas Sistemas aislados: Aerogenerador único Molinos de grano Prof. J.G. Ramiro Leo