Energía Eólica Distribución y Medición Prof. Rodrigo Valdovinos F.

Transcripción

1 Energía Eólica Distribución y Medición Prof. Rodrigo Valdovinos F.

2 Básicamente forma secundaria de la energía solar. El viento es el movimiento de masas de aire, desde áreas de mayor a menor presión. El viento es fruto de las distintas temperaturas sobre la superficie terrestre (gradiente térmica). Ventajas Es un recurso energético renovable. Es limpio. Es gratuito. Introducción

3 Variación de la Temperatura

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5 Introducción La radiación solar calienta la tierra y esto provoca movimiento ascensional del aire. Se definen zonas anticiclónicas (alta presión) y zonas de baja presión. 5

6 Atmósfera

7 Capas de Atmósfera

8 Capas y Temperatura

9 Capas y Temperatura

10 Origen Térmico de la Energía Eólica RADIACIÓN SOLAR

11 Efecto Coriolis

12 Efecto Coriolis

13 Efecto Coriolis Imagen Satelital Circulación Hemisferio Norte

14 Efecto Coriolis Imagen Satelital Circulación Hemisferio Sur

15 Circulación General y Celdas

16 Anticiclón del Pacífico Sur Efecto de las Celdas

17 Efecto de las Celdas Anticiclón del Pacífico Sur Centro de Baja Presión Austral 17

18 Efecto de las Celdas

19 Tipos de Vientos Viento Zonales: grandes unidades geográficas. Vientos Locales: regiones geográficas limitadas. Por su duración pueden dividirse en: constantes, ocasionales y dominantes.

20 Tipos de Vientos Por el efecto físico que domina en su formación pueden ser: Gradiente (desplazamiento de aire debido a la presión y temperatura). Geotrófico (dominante por la rotación terrestre).

21 Tipos de Vientos Viento de Montaña (Zonal)

22 Tipos de Vientos Viento de Montaña (Zonal) Brisas de Mar (Zonal)

23 Tipos de Vientos Viento de Montaña (Zonal)

24 Tipos de Vientos (Efecto Föhn) Cuando este sistema se acerca a una montaña, el aire sube por la ladera de barlovento, enfriándose por debajo de la temperatura de condensación, formando nubes que se mantienen adosadas a las cimas de las montañas, provocando precipitaciones, por lo que el contenido de humedad del aire baja y así el aire que desciende por sotavento es seco, calentándose en el descenso a razón de10 C por Km.

25 Tipos de Vientos Río Olivares L. Negra y Yeso Santiago Volcán Maipo

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28 Medición de Viento En la atmósfera las corrientes de aire pueden tener diferentes direcciones; que puede ser vertical (ascenso y descenso) y horizontal. Cerca del suelo la componente horizontal pasa a ser más importante que la vertical. La horizontal es la que se mide con instrumental y está caracterizada por dirección y la intensidad.

29 Intensidad de Viento Es la medida de su velocidad o la capacidad de producir efectos determinados. Puede ser expresada en m/s, k/h o nudo, mediante vocablos, Escala Internacional de Beaufort, escala de Douglas, Barras de Beaufort.

30 Intensidad de Viento

31 Intensidad de Viento

32 Intensidad de Viento

33 Intensidad de Viento Olas de 8, 9 y 10 m.

34 Intensidad de Viento

35 Intensidad de Viento

36 Análisis Estadístico 36

37 Intensidad de Viento 36 km = m. 1 h = 3600 s m / 3600 s = 10 m/s Regla práctica: Para reducir de km/h a m/s se divide por 3.6 y se obtiene la velocidad en m/s. Para reducir de m/s a km/h, se multiplica el valor por 3.6, se obtiene la velocidad en km/h Ejemplo 1: 20 m/s a km/h, se multiplica 20 x 3.6 y se obtiene 72 km/h. Ejemplo 2: 36 km/h a m/s. Se calcula 36 / 3.6 y se obtiene 10 km/h. Un nudo (sin náutico) equivale a km/h

38 Dirección del Viento El viento en principio se desplaza de altas a bajas presiones. Pero debido a la rotación de la tierra, esta dirección es modificada en las latitudes medias y altas. La experiencia ha demostrado que la dirección del viento varía continuamente alrededor de una dirección media, la que debe tomarse como representativa.

39 Dirección del Viento Rosa de los vientos: medio gráfico para describir la dirección de los vientos. La Rosa de los vientos se dibuja como: 8 sectores de 45º. 12 sectores de 30º. (European Wild Atlas) 16 sectores de 22,5º. 32 sectores de 11,25º 36 sectores de 10º.

40 Dirección del Viento

41 Dirección del Viento Veleta: aparato destinado a determinar la dirección del viento.

42 Variación de Vientos Distribución de Weibull: Probabilidad de ocurrencia de vientos. A/2 Mediana = M e = 6,6 m/s A/2 Y = probabilidad de ocurrencia. X = velocidad de viento

43 Variación de Vientos Distribución de Weibull: Probabilidad de ocurrencia de vientos.

44 Es la función de distribución que mejor representa a la estadística de los vientos. Entrega valiosa información a los constructores de aerogeneradores 44

45 La Falacia de la Botella 1 La razón por los que nos interesa el viento es por el contenido energético El volumen varía con el cubo de su tamaño. Así como la potencia del viento varía con el cubo de la velocidad (v 3 ). Si la botella más grande es 3,17 veces el tamaño de la pequeña, el volumen total sería de: X 3,17 3 = 32 veces (Volumen de botella chica). El volumen promedio sería de 16,5. 3,17

46 Potencia Media del viento La potencia (W/m 2 ) varía con el cubo de la velocidad del viento. A la derecha, a 17 m/s tenemos botellas realmente pesadas, con un peso o volumen de veces que las botellas a 1 m/s. A 1 m/s el viento tiene una potencia de 0,61 W/m 2. A 17 m/s su potencia es de 2.996,9 W/m 2 ). 1 m/s = 0,61W/m 2 17 m/s = 2.996,9 W/m 2

47 Calidad del Recurso La velocidad media del viento define la calidad del lugar de emplazamiento: Bajo 4 m/s: no sirve 4-6 m/s: regular 6-8 m/s: bueno 8-10 m/s: muy bueno Sobre 10 m/s: excelente

48 Evaluación Velocidad (Anemómetro) Dirección (Veleta ) Registrador de Datos (Data Logger) 48

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50 Atlas Eólico Ubicación posible Modelo para terreno montañoso Rugosidad del Terreno Obstáculos resguardantes Datos del Viento Clima Eólico Emplazamiento