Waira Energía SAC. Avances en el desarrollo de sistemas de aerobombeo directo, almacenamiento de energía y turbinas verticales para usos productivos

Transcripción

1 Waira Energía SAC Avances en el desarrollo de sistemas de aerobombeo directo, almacenamiento de energía y turbinas verticales para usos productivos Ing. Franco Canziani A. Noviembre 2013

2 Porque Energía Renovable? -Sostenibilidad -Medio ambiente -Economía -> Sustentabilismo Progresista Marina Silva, candidata a la presidencia de Brasil

3 Energía Eólica: Buenas noticias! Tenemos Parques Eólicos en proceso de montaje Marcona 60 MW: 20 Turbinas Siemens 3 MW Pacasmayo 80 MW Talara 36 MW Total: 65 Turbinas Vestas 1.8 MW

4 3 Videos Cortos

5

6 Energía Eólica: Buenas noticias! La Pequeña Eólica persevera a pesar de las notables reducciones de costos de los módulos fotovoltaicos Conferencia SWAT abril 2013 Soria, España Parque de pruebas para certificación de pequeñas turbinas Grupos de trabajo compartiendo las experiencias en diferentes países.

7 Proyecto FINCyT: PIPEI 2013 DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UN SISTEMA DE AEROBOMBEO DIRECTO DE 3KW, UTILIZANDO ELECTROBOMBAS Y VALIDACIÓN DE SU OPERACIÓN PARA IRRIGACIÓN EN ZONAS ERIAZAS DE CHANGUILLO-NASCA. En participación con: FUNDICION FERROSA SRL M. Montiel, N. Montiel PUCP Oficina de Innovación, Ing. O. Melgarejo; Ing. R. Franco

8 Proyecto FINCyT: PIPEI 2013 HIPÓTESIS: Es posible utilizar una turbina eólica para generar energía eléctrica adecuada para accionar electrobombas a distancia y de esa forma optimizar la ubicación relativa al pozo Es posible controlar la potencia de una turbina en base a la conexión y desconexión secuencial de electrobombas Es posible tener como subproducto el cargado de baterías para electrificar viviendas. El sistema propuesto es el de menor costo total por m3 de agua bombeada.

9 Ubicación del Proyecto: Montegrande Nasca A 60 km al S.O. del km 400 de la Panamericana Sur 35 msnm a 8 km del mar Vientos muy consistentes: típicamente de 11 am a 5 pm Día suave 6 a 8 m/s : 15% Día medio 8 a 10 m/s: 65% Día fuerte 10 a 12 m/s: 20% Ráfaga máxima detectada 18 m/s

10 Características del Sistema Propuesto Turbina eólica axial tripala de 5 m de diámetro montada sobre una torre de 13 m tubular pivotante. Orientada por medio de una cola abisagrada y tornamesa excéntrica. Generador de 4 kw con imanes permanentes, de 24 polos, bobinado para que produzca nominalmente electricidad trifásica a 220Vac 60 Hz. Configuración radial con armadura de acero silicio laminado. Línea de transmisión de 150m. Control por medio de PLC, contactores y resistencia de frenado Banco de 3 bombas trifásicas comerciales de 1.5 HP Instrumentación

11 Video WAIRA 5

12 Resultados Aerodinámicos: palas de fibra de vidrio multiaxial /epoxy, monocasco. Cp aprox. 0.4 medido en el campo Mecánicos: Opera suavemente, la turbina se empieza a proteger al plegarse la cola sobre los 12 m/s Eléctricos: el generador produce hasta 4 kwe sostenidos, y la temperatura de las bobinas no supera los 45 C. La eficiencia está entre 90 y 80% medida en pruebas de banco previas. Electrónicos: el control programable permite gestionar el banco de bombas y aplicar el freno por sobrecarga Hidráulicos: el sistema bombea 40 a 70 m3 por día a una altura de 35 m Económicos: 8 a 9 mil soles por kw instalado

13 Problemas Encontrados Lecciones Aprendidas (Hasta ahora!) Inestabilidad inicial -> Reprogramación de niveles y tiempos Voltaje generado: se hubiera podido usar 380V y bajar costo de cable de interconexión Cola oscilaba -> ajuste en el diseño Diseño de raíz y punta de las palas. Modificación de chasis para ajustar bisagra de cola grado a grado Sobrecarga de tercera bomba -> Reprogramación

14 BOMBEO DE AGUA Waira 5 COMO PRODUCTO EN 3 VERSIONES CARGA DE BATERIAS PARA ELECTRIFICACIÓN CON CONEXIÓN A RED

15 Proyecto Fidecom PIPEA : Sistema hibrido autónomo de 20 kw con almacenamiento de energía por medio de bombeo de agua, para usos productivos en zonas remotas. (Waira-Ferrosa-Redondos-PUCP) +EV

16 Objetivos: - Demostrar que es viable el almacenamiento de la energía eólica y solar por medio del bombeo de agua para lograr un suministro disponible de hasta 20 kw las 24 horas de día. Esta potencia ya es apta para usos productivos. - Resolver la gestión de la energía en potencia intermedia 10 a 100 kw (mucho para baterías, poco para interconexión). - Mostrar en pequeña escala como el PHS pumped hydro storage podría servir para que la generación solar y eólica tengan una mucho mayor participación en el sistema eléctrico de nuestro país. - Todos los componentes con una expectativa de vida de 20 años y bajo costo de mantenimiento. - Lograr un costo de la energía producida de 0.6 a 0.8 S/ kw-h

17 Sistema que se propone: Opera con agua de mar en Huarmey suministrando energía a las granjas de la zona, altura de bombeo 50 m - Nueva turbina eólica de 12 m de diámetro (20 kw a 10 m/s) con rotor de paso variable activo con mando hidráulico accionado por un rotor suplementario. - Generador de imanes permanentes con control de electrobombeo directo - Torre auto-portante de 18 m de altura con un sistema de montaje por medio de grúa propia. (para lugares de difícil acceso, no llega un camión grúa o es excesivamente costoso) - Sistema de bombeo solar directo de 10 kw con motor propio - Reservorio de 1800 m3 (30x30x2m) con taludes y geomembrana. - Turbina hidráulica inoxidable de fácil registro y mantenimiento

18 Turbinas verticales Savonius (revisitadas) Pros: - Rotor de tecnología simple y modular - Omnidireccional y tolerante a las ráfagas - Alto par de arranque - Posibilidad de un eje motriz accesible - Bajas velocidades, poco ruido, amigable - Ornamental/publicitario, apto para uso urbano Aerogenerador Savonius: Tanaka, Arequipa 1989 Contras: - Bajo rendimiento (Cp) - Difícil de regular - Bajas RPM no es buena para generar electricidad - Baja altura, poca exposición al viento Prototipo Savonius: Arequipa 2013

19 Savonius Microhybrid Prototipo realizado gracias a la ayuda de: Concurso WindWorks Objetivo: - Unidad eólica y solar de 100W mínima para electrificación rural - Muy simple de instalar por el usuario - Confiable, de larga duración, muy poco mantenimiento y bajo costo de fabricación

20 Savonius Helix 5 (rotor de 1.1x4.5 m) Objetivo: - Aeromotor para usos productivos diversos bombeo de agua, desalinización, refrigeración y fuerza motriz para procesos agrícolas u otros. - Bajo Cp se compensa parcialmente por el uso directo de la fuerza del viento, gran par de arranque ayuda al accionamiento de mecanismos, el eje es accesible.

21 OTROS DESARROLLOS: MOVILIDAD ELECTRICA Por qué? - Completa la ecuación a la sostenibilidad - Es económica y notablemente más eficiente - Sirve como sistema de almacenaje de energía - Es homóloga inversa a la Eólica - Es divertida! Bicicleta Eléctrica: ya recorre Lima y funciona en Nasca con energía solar (100 km/sol) Camioneta Damas : al 70% en conversión (objetivo > 10 km/sol) Sueño: Movilidad Pública cero emisiones y 10% ruido Ejemplo Tecnobus Italia

22 FUTURO PROYECTO: VEHICULO ELECTRICO PERUANO V = - N d F d t Ley de inducción electromagnética de Faraday (1831) Descubrió los principios fundamentales de las máquinas eléctricas, entre otros muchos logros. Michael Faraday Extraordinario ser humano y científico

23 Si no es renovable.... es simplemente temporal. MUCHAS GRACIAS!