Modelización matemática para evaluar energías para sistemas eólicos e híbridos eólico-diesel

UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS AGRÓNOMOS Modelización matemática para evaluar energías para sistemas eólicos e híbridos eólico-diesel TESIS DOCTORAL HUMBERTO OYARZO PEREZ INGENIERO MECANICO MADRID, 008

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS AGRÓNOMOS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA RURAL TESIS DOCTORAL Modelización matemática para evaluar energías para sistemas eólicos e híbridos eólico-diesel Doctorando: HUMBERTO PEREZ OYARZO (Ingeniero Mecánico) Director: MARIO GARCIA GALLUDO (Doctor Ingeniero Aeronáutico) Madrid, 008

Resumen Summary SUMARIO La presente tesis tiene como finalidad formular modelos matemáticos simplificados para la eficiencia aerodinámica de las aeroturbinas de ee horizontal, con el propósito de evaluar la producción energética de los sistemas eólico e híbridos eólicodiesel. Los modelos matemáticos que se obtienen a través de la formulación de un modelo de la mínima desviación, pertenecen a dos familias de perfiles aerodinámicos, el NACA 445 y el NACA 0 de geometrías constante o variable, respectivamente. Estos modelos son funciones polinomiales de grado tres y su principal característica es que son de fácil programación computacional, para ser integrados como subprograma al programa principal que se ha desarrollado en el lenguae VISUAL BASIC V 6.0, Programa computacional para evaluar sistemas eólicos e híbrido eólico-diesel, denominado PROCSHED V.0. Este programa tiene varios subprogramas que permiten determinar; el potencial eólico a diferentes alturas y los distintos tipos de energías que se generan en los sistemas de producción eólica y eólica-diesel, tales como la energía eólica aprovechable, energía eólica útil, energía eólica que no cumple la demanda de potencia eléctrica, energía eólica no utilizable, energía eólica generada y el ahorro de energía y costos de operación que se obtienen si se proyecta el sistema híbrido eólico-diesel. La validación del modelo computacional en cuanto al cálculo de energía generada, se realiza mediante el análisis comparativo de los resultados que se tienen con el programa PROCSHED V.0 y el programa Wind Pro, que es un software comercial que se utiliza para el desarrollo de proyectos eólicos. Los subprogramas del programa principal PROSCHED V.0 son de fácil utilización y, corresponden a la eficiencia aerodinámica (EFIA), perfil vertical de la velocidad del viento (PERVEVI), rosa de los vientos (ROVI), frecuencia y duración de la velocidad del viento (FREDUVI), Probabilidad de ocurrencia de la velocidad del viento (PROVEVI), potencial eólico en función a la altura (PEFUAL), potencia del aerogenerador en función de la velocidad del viento (POTVI) y cálculo de las energías para sistemas eólico e híbrido eólico-diesel (CESESH). Con los resultados que se obtienen con los subprogramas es posible obtener el factor de utilización del aerogenerador y el costo de generación eólica para cualquier emplazamiento donde se haya realizado una campaña de medición de la magnitud y dirección del viento. Finalmente se proponen futuros proyectos de investigación que se pueden desarrollar como complemento al planteado en esta tesis Doctoral. - -

Resumen Summary ABSTRACT The main obective of this preposition has the purpose of formulating simplified mathematical patterns for the aerodynamical efficiency of the horizontal ais aeroturbina with the ain to evaluate the energetical production considering the eolic and hibrid-eolic diesel systems. The obtained mathematical models through a model formulation of a minimum deflection correspond to two aerodynamic blades families, the NACA 445 and the NACA 0 of constant or variable geometries respectively. These models are polynomials functions of three grade and their principal characteristic is that they are easy to be computing programmed in order to be considered as subprograms to the principal program that has been developed in the visual Basic V 6.0 language Computing program to evaluate eolic systems and also hybrid eolic diesel systems named V.0 PROCSHED. This program has several subprograms that permits to determine the eolic potential at different height and the different types of energies that are generated in the a eolic and eolic diesel production system such as the profitable eolic energy, effective eolic energy, eolic energy that does not fulfill the eolic energy, generated eolic energy and the saving of energy and operation costs that are obtained of the hybrid eolic system is proected. The validity of the computing model considering the calculation of generated energy is done by me ans of the comparative analysis of the results that are obtained with the V.0 PROCSHED and the WINDPRO program, that is a commercial software used for the purpose of developing eolic proects. The subprograms of the principal program V.0 PROCSHED are easy to be used and correspond to the aerodynamic efficiency (EFIA), vertical blade of the wind speed (PERVEVI), compannose (ROVI), frequency and lasting of the wind speed (FREDUVI), wind speed occurrence probability (PROVEVI), eolic potential in function of the height (PEFUAL) aerogenerator power in function of the wind speed (POTVI), the calculation of the energies for eolic and hybrid eolic diesel systems (CESESH). With the results that are obtained with the subprograms it is possible to obtain the using facto of the aerogenerator and the eolic generating cost for any location where a measurement had been made of the magnitude and wind speed direction. Finally future proects of research are proposed that can be developed as a complement to the ones established in this Doctoral proposition. - 4 -

INDICE SUMARIO ABSTRACT 4. INTRODUCCION 9. Introducción 9. Obetivo General. Obetivos Específicos.4 Lista de Símbolos. ESTADO DEL ARTE 6. La generación eoloeléctrica y sus impactos medio ambientales 6. Potencialidades de los softwares utilizados en el cálculo de la energía eólica generada 7. Revisión bibliográfica con relación al recurso eólico 9.4 Sistemas híbridos eólico-diesel 0.5 Instalaciones de sistemas eólicos e híbrido eólico-diesel en Chile 4.6 Potencia eólica instalada a nivel mundial 6. MODELIZACION MATEMATICA DE LA EFICIENCIA 8 AERODINAMICA DE AEROTURBINAS DE EJE HORIZONTAL. Introducción 8. Utilización del software SEACC y del subprograma OPAI 9. Formulación de modelo matemático de la eficiencia 0 aerodinámica.4 Modelos simplificados para determinar la eficiencia 5 aerodinámica de las aeroturbinas de ee horizontal.4. Familia de geometría constante para aeroturbinas con 5 perfiles aerodinámicos NACA 445 y NACA 0.4. Familia de geometría variable para aeroturbinas con 4 perfiles aerodinámicos NACA 445 y NACA 0 4. ACOPLAMIENTO AEROTURBINA GENERADOR ELECTRICO 5 4. Modelo matemático para el acoplamiento rotor carga 5 4. Modelo matemático para la optimización de la eficiencia 55 aerodinámica 4. Algoritmo de cálculo para la modelización de la curva de 57 potencia de un aerogenerador de baa potencia. 4.. Modelo de optimización de la potencia generada. 4.. Curvas características de los aerogeneradores hipotéticos que 57 59 siguen a la eficiencia aerodinámica máima. 4.. Modelo de funcionamiento del aerogenerador fuera del punto 6 de operación de la eficiencia aerodinámica máima. 4..4 Curvas características de los aerogeneradores con y sin 6 seguimiento de la eficiencia máima. - 5 -

5. FORMULACION DE LOS MODELOS MATEMATICOS PARA 66 EVALUAR LAS ENERGIAS DE UN SISTEMA EOLICO E HIBRIDO EOLICO-DIESEL 5. Modelo matemático para evaluar la energía eólica disponible 66 5. Modelo matemático para evaluar la energía generada por el 67 sistema eólico 5. Modelo matemático para evaluar la energía eólica útil 70 5.4 Modelo matemático para evaluar la energía eólica que no 7 cumple la demanda de potencia eléctrica 5.5 Modelo matemático para evaluar la energía disipada o 7 ecedente de energía eólica 5.6 Modelo matemático para evaluar la energía eólica 74 aprovechable 5.7 Modelo matemático para evaluar la energía eólica aportada 76 5.8 Resultados de las energías 77 6. MODELO COMPUTACIONAL 78 6. Diagrama de fluo y descripción general del programa 8 6.. Diagrama de fluo 8 6. Pantallas principales del modelo computacional 8 6.. Módulo EFIA 86 6.. Módulo ROVI 88 6.. Módulo FREDUVI 89 6..4 Módulo PERVEVI 90 6..5 Módulo PROVEVI 9 6..6 Módulo PEFUAL 95 6..7 Módulo POTVI 97 6..8 Módulo CESESH 98 7. METODOLOGIA DE CALCULO PARA EVALUAR EL 0 RECURSO EOLICO MEDIANTE EL MODELO COMPUTACIONAL 7. Metodología para el cálculo de la eficiencia aerodinámica 0 7. Metodología para la representación de la rosa de los vientos 0 7. Metodología para la obtención de una tabla de frecuencias y 04 duración de la velocidad del viento 7.4 Metodología para el cálculo del perfil vertical de la velocidad 08 del viento 7.4. Perfil vertical de tipo potencial 08 7.4. Perfil vertical de tipo logarítmico 08 7.5 Metodología de cálculo para determinar el potencial eólico 0 7.6 Metodología de cálculo para el análisis estadístico de la velocidad del viento 7.6. Modelo de Weibull I 7.6. Modelo de Weibull II 7.6. Modelo de Weibull III 4 7.6.4 Modelo de Weibull IV 5 7.6.5 Modelo de Weibull V 5 7.6.6 Modelo de Rayleigh 6-6 -

7.7 Metodología para generar la curva de potencia de un 6 aerogenerador 7.7. Modelo de aerogenerador con velocidad de rotación 6 constante y eficiencia aerodinámica variable 7.7. Modelo del aerogenerador con velocidad de 9 rotación variable y eficiencia aerodinámica constante 7.8 Metodología para el análisis del sistema híbrido eólico-diesel 0 7.8. Tiempo de operación del sistema eólico 7.8. Tiempo de operación del sistema diesel 7.8. Consumo de combustible del moto-generador diesel 7.8.4 Consumo de combustible del moto-generador diesel para un sistema híbrido eólico-diesel 7.8.5 Costo anual por consumo de combustible 4 7.8.6 Ahorro de combustible 4 7.8.7 Ahorro de energía 4 7.8.8 Factor de carga 4 8. ANALISIS DE RESULTADOS 6 8. Introducción 6 8. Análisis comparativo entre la eficiencia aerodinámica obtenida 6 con el modelo SEACC y el modelo MMD 8.. Análisis para un perfil NACA 445 de geometría 6 constante 8.. Análisis para un perfil NACA 445 de geometría 8 variable 8. Análisis comparativo entre la eficiencia aerodinámica obtenida 9 con el modelo SEACC y el modelo MMD 8.. Análisis para el perfil de la familia NACA 0 de 9 geometría constante 8.. Análisis para el perfil de la familia NACA 0 de geometría variable 8.4 Resultados de la eficiencia aerodinámica con el modelo simplificado, MMD 8.5 Resultados de la rosa de los vientos 8.5. Validación del modelo ROVI 8.5. Resultado de la rosa de los vientos en los sectores de 5 estudio 8.5.. Sector Catalina 5 8.5.. Sector Cerro Sombrero 5 8.5.. Sector Daniel Este 5 8.5..4 Sector Pozo Fresia 6 8.6 Análisis estadístico de los datos de viento para los diferentes 7 sectores en estudio 8.6. Sector Catalina 7 8.6. Sector Cerro Sombrero 8 8.6. Sector Daniel Este 40 8.6.4 Sector Pozo Fresia 4 8.7 Perfil vertical de la velocidad del viento para los sectores en 4 estudio - 7 -

8.7. Sector Catalina 8.7. Sector Cerro Sombrero 8.7. Sector Daniel Este 8.7.4 Sector Pozo Fresia 8.7.5 Análisis comparativo de la variación de la velocidad del viento con la altura para los sectores en estudio - 8-4 44 45 46 47 8.8 Potencial eólico 48 8.8. Energía disponible y densidad de potencia 48 8.8. Análisis comparativo de los resultados con WIND PRO y PROCSHED V.0 50 8.9 Potencia del aerogenerador hipotético de velocidad de rotación constante y variable 8.9. Potencia del aerogenerador hipotético de velocidad de rotación constante y velocidad de rotación variable con perfil NACA 445 y NACA 0 de geometría constante y variable 8.9. Eportación de la potencia del aerogenerador al subprograma CESESH 8.0 Resultados de la producción energética para los 5 emplazamientos en estudio 8.0. Emplazamiento de Catalina 5 8. Análisis comparativo entre los resultados que entregan los 54 software WIND PRO y PROCSHED 8. Parámetros de funcionamiento del aerogenerador hipotético 55 8.. Matriz de resultados de la energía generada con el aerogenerador hipotético de velocidad de rotación variable 55 8.. Factor Carga 56 8.. Horas equivalentes 57 9 CONCLUSIONES 58 REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA 6 ANEXOS 66 A. Eficiencia aerodinámica para la familia de geometría constante y 66 variable de los perfiles NACA 445 y NACA 0 para los modelo MMD y SEACC A. Rosa de los vientos para sectores de la XII Región de Magallanes 9 y Antártica Chilena A. Estadística de los datos de viento para sectores de la XII Región 96 de Magallanes y Antártica Chilena A.4 Densidad de potencia y energía disponible según PROCSHED 5 V.0 y WIN PRO para los sectores en estudio A.5 Curvas de potencia para los aerogeneradores de velocidad de 4 rotación constante y variable A.6 Energías para sistemas eólicos y sistemas híbridos eólico-diesel 4 A.7 Resultados de la Energía disponible y generada obtenidas con el 76 software WIND PRO A.8 Determinación de las constantes de la función gamma 0 5 5 5

. INTRODUCCION.. Introducción. En sectores apartados donde no es factible acceder a una red eléctrica pública, los consumidores de ésta vital energía se ven en la obligación de invertir en unidades motogeneradoras diesel, cuyo costo de operación se incrementa a menudo debido al invariante aumento del precio del petróleo. A nivel mundial se vienen realizando los esfuerzos para consumir cada vez menos petróleo mediante la incorporación de sistemas híbrido eólico-diesel. En la región de Magallanes y Antártica Chilena se realizan los esfuerzos para acoplar máquinas eólicas a los sistemas diesel. El parque de moto-generadores en la región de Magallanes-Chile, es superior a 50 y aún cuando se ha intentado resolver el problema, éste continúa vigente, debido a que los consumidores de energía no se atreven a invertir en la adquisición de un sistema eólico para que trabae en paralelo con el sistema diesel, principalmente porque no se dispone de antecedentes confiables que le permitan tomar una decisión de ésta naturaleza. Para resolver el problema, el Centro de Estudios de Recursos Energéticos, (CERE, 007) de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Magallanes, ha iniciado una campaña de medición de la dirección y velocidad del viento, en sectores de interés, para el aprovechamiento del recurso eólico. Estos emplazamientos se encuentran en isla Tierra del Fuego y el continente, siendo ellos: Cerro Sombrero, Catalina, Pozo Fresia y Daniel Este. Además se están realizando mediciones en los sectores de Cabo Negro, Batería 80, Chillan, Punta Baa y Faro Este. Con el propósito de calcular los diferentes tipos de energías, se desarrolla en ésta tesis la modelación matemática para evaluar energías para sistemas eólicos e híbridos eólico-diesel, incluyendo el ahorro energético que se logra bao la implementación del sistema híbrido. En general, el cálculo de la producción de energía y del ahorro energético se realiza fundamentalmente a través de la metodología clásica del cálculo de la energía generada, aprovechable, disipada y útil, donde se considera para el cálculo de la probabilidad de ocurrencia de la velocidad del viento, los modelos probabilísticos de Weibull en sus diferentes versiones o el modelo de Rayleigh cuando la velocidad del viento supera la velocidad media de 5 m/s (Villanueva, 004). De igual forma, en dicho cálculo de la energía generada es necesario conocer previamente el aerogenerador que se va ha utilizar, es decir, se debe disponer de su curva característica que corresponde a la curva de potencia en función de la velocidad del viento. (Bouglu, 987) presenta un procedimiento para calcular la producción energética y especificar los sistemas eólicos de baa potencia, restringido a aeroturbinas de la familia cero desarrollada por (Hirata, 988) con el obetivo de determinar la eficiencia aerodinámica, que corresponde a máquinas eólicas que han sido diseñadas con perfiles aerodinámicos de geometría constante y por lo tanto, no se estudia la optimización del aprovechamiento de la energía eólica, considerando palas con geometría variable, como ocurre con la propuesta de - 9 -

Capítulo I Introducción ésta tesis, donde se analiza una familia de geometría constante y otra familia de geometría variable. (Abreu, 99) presenta un estudio relacionado con la evaluación de la producción energética de sistemas híbridos eólicos-diesel, pero se limita a trabaar con el modelo probabilístico de Weibull II, sin realizar un análisis con otros modelos de predicción de la probabilidad de ocurrencia de la velocidad del viento. Por otra parte, utiliza para su análisis un generador eléctrico hipotético de baa potencia, restringiendo de esta forma los estudios para realizaciones de baa y media potencia, que son las instalaciones híbridas eólico - diesel más utilizadas en los sectores aislados. En la presente tesis se realiza el análisis de los sistemas híbridos, eólico diesel, según la probabilidad de ocurrencia de la velocidad del viento de Weibull I, Weibull II, Weibull III, Weibull IV, Weibull V, Rayleigh y el polígono de frecuencias. El modelo matemático que se desarrolla para el cálculo de la potencia del aerogenerador hipotético de velocidad de rotación constante o velocidad de rotación variable, considera la eficiencia aerodinámica que se desarrolla en éste tesis. (Hunter, 994) desarrolla una metodología para calcular la producción de energía de los sistemas eólico-diesel, considerando el análisis de confiabilidad para cumplir con la demanda horaria en todo el periodo de análisis. El modelo no tiene restricciones para incorporar cualquier modelo probabilístico o polígono de frecuencia para determinar la probabilidad de ocurrencia de la velocidad del viento. El modelo que se desarrolla en la presente tesis considera una demanda de potencia eléctrica promedio anual. Siendo la velocidad del viento que cumple con ésta demanda, la velocidad de desconeión del motogenerador diesel. (Per. N, 00) presenta el software WIND PRO, para planeamiento de proyectos de energía eólica, el que permite evaluar la producción de energía eléctrica para diferentes aerogeneradores comerciales, los que son parte del archivo del software. De igual forma se puede ingresar un aerogenerador que no se encuentre en el archivo de datos. Este software determina la energía disponible del viento y la producción de energía del aerogenerador utilizando el modelo de Weibull para determinar la probabilidad de ocurrencia de la velocidad del viento. Además, grafica la rosa de la energía generada, la rosa de la velocidad del viento y la velocidad media de éste, para las diferentes direcciones que se seleccionan. El software PROSCHED V.0 que se ha diseñado en la tesis es un programa computacional de tipo interactivo y que se ha estructurado con subprogramas para calcular la eficiencia aerodinámica de la turbina eólica, el perfil vertical de la velocidad del viento, la frecuencia y duración del viento, el potencial eólico, la potencia de un aerogenerador hipotético, la rosa de los vientos, la probabilidad de ocurrencia de la velocidad del viento y las diferentes energías que participan en los sistemas eólicos e híbridos eólico diesel. El programa está abierto para que se puedan incorporar nuevos subprogramas que consideren otras alternativas de análisis como ser: estudios y proyectos de sistemas híbrido eólico-dieselalmacenamiento, en sus diferentes formas, sistemas híbrido eólico-solar- almacenamiento, entre otros. La modelación matemática para la evaluación de las energías y eficiencia aerodinámica consideran las siguientes hipótesis. - 0 -

Capítulo I Introducción Hipótesis : Los modelos simplificados de la eficiencia aerodinámica entregan resultados con alta velocidad de respuesta. En cuanto al desarrollo del modelo matemático para evaluar la energía generada de un sistema eólico o híbrido eólico-diesel, se debe determinar la modelación de la aeroturbina a través de la predicción de la eficiencia aerodinámica de la misma, ésta modelación se basa en la obtención de una ecuación funcional del tipo potencial, teniendo en consideración que para el caso de turbinas de geometría constante o variable, se tiene la posibilidad de utilizar dos tipos de perfiles aerodinámicos, como ser el NACA 445 y el NACA 0. La eficiencia aerodinámica para todo valor de relación de velocidad comprendido entre λ 8 y la solidez de la turbina eólica que se encuentre en el intervalo 0,06 σ 0,0 y un ángulo de paso comprendido entre º θ 0º, es inferior al límite de Betz. Hipótesis : La eficiencia aerodinámica a través de la modelación matemática predecirá el aprovechamiento de la energía eólica con un buen grado de eactitud. Para lograr una adecuada eactitud en la predicción de la eficiencia aerodinámica, se desarrolla un modelo matemático simplificado que posee la característica para cumplir con dicho propósito. La formulación de dicho modelo se representa por una ecuación de tipo potencial, que se programa en lenguae Visual Basic y es parte del módulo EFIA. La programación computacional de la ecuación para el cálculo de la potencia generada de un aerogenerador hipotético de velocidad de rotación constante o variable es parte del módulo POTVI, cuyos resultados de éste se eportan al módulo CESESH, donde se calculan todos los tipos de energía eólica que se generan en los sistemas eólicos. El modelo matemático se formula aplicando el modelo de la mínima desviación (MMD), entre los valores conocidos de la eficiencia aerodinámica a través del software SEACC y OPTIMO y una relación funcional que se define, para que cumpla con la predicción de la eficiencia aerodinámica con un adecuado grado de eactitud y que represente un modelo simplificado de fácil programación e incorporación al programa principal como el subprograma de cálculo EFIA. Hipótesis : Para la demanda de potencia eléctrica igual a la potencia nominal del aerogenerador, el ecedente de energía debe ser cero. La formulación de los modelos matemáticos para el cálculo de los diferentes tipos de energía, utilizan distintos modelos de densidad de probabilidad de ocurrencia de la velocidad del viento. El modelo matemático que se selecciona es aquel que cumple con ésta hipótesis, con el propósito de no alterar a las otras energías que participan en el conversor de energía eólica. Se realiza un análisis comparativo de los resultados que se obtienen a través del modelo computacional PROCSHED V.0 y el software WIND PRO que se considera como la referencia. Los sectores de análisis son Catalina, Cerro Sombrero, Daniel Este y Pozo Fresia, donde eiste el interés de implementar sistemas híbridos eólico-diesel o sistemas híbridos eólico-diesel-batería. - -

Capítulo I Introducción La estructura capitular de la tesis es la siguiente: Capítulo : Corresponde a la introducción general del tema de la tesis, donde se plantea el obetivo general y los obetivos específicos, incluyendo las hipótesis para los modelos matemáticos de la eficiencia aerodinámica y la producción energética. Capítulo : Se presenta el estado del arte en relación a las instalaciones que han sido implementadas en la década pasada y algunas que se han puesto en funcionamiento en la actualidad, también se entrega una visión global sobre la meora de la penetración eólica que se produce cuando los sistemas híbridos tienen incorporado el sistema de almacenamiento de energía. Además, se da a conocer una visión general de los beneficios e impactos negativos que se tiene con una central eoloeléctrica, y se presentan las potencialidades y características generales de algunos software que se utilizan para determinar la producción energética y el potencial eólico de un emplazamiento determinado. Capítulo : Se formulan modelos matemáticos para el cálculo de la eficiencia aerodinámica de perfiles del tipo NACA 445 y NACA 0 de geometría constante y variable. La modelización se obtiene aplicando el modelo de la mínima desviación (MMD), donde se asume como referencia a los valores de la eficiencia aerodinámica que se obtienen a través del SEACC y OPAI. Los modelos simplificados que se obtienen son funciones que dependen de la relación de velocidad, solidez y ángulo de paso de la pala. Capítulo 4: Se desarrolla un modelo para determinar la velocidad del viento que cumple con el acoplamiento rotor-carga para cualquier condición de operación de la aeroturbina. El acoplamiento rotor-carga, considera que el coeficiente de torque disponible es igual al coeficiente de torque necesario. Capítulo 5, Se formulan los modelos para el cálculo de las energías: eólica disponible, eólica generada, eólica útil, eólica que no satisface la demanda de potencia eléctrica, ecedente de energía eólica, eólica aprovechable y eólica aportada. Los modelos que se desarrollan en éste capítulo, representan las áreas bao las curvas de potencia versus tiempo que se muestran en las figuras correspondientes al capítulo. Capítulo 6: El modelo computacional corresponde al software PROCSHED V.0 que se ha desarrollado con los subprogramas, EFIA, ROVI, FREDUVI, PERVEVI, PROVEVI, PEFUAL, POTVI y CESESH. El programa entrega resultados en tablas y gráficos, empleando para ello el reporter que ha sido diseñado para dicho propósito. Capítulo 7: Se presenta la metodología para evaluar el recurso eólico mediante el software PROCSHED V.0, la metodología consiste en indicar los pasos que se deben seguir para calcular las diferentes variables y energía según corresponda. Capítulo 8: Se analizan los resultados que se obtienen con los distintos subprogramas que se han mencionado anteriormente. El análisis se realiza por tipo de emplazamiento como ser: Catalina, Cerro Sombrero, Daniel Este y Pozo Fresia. Además se realiza un análisis global para comparar la producción y disponibilidad energética entre los sectores en estudio. Capítulo 9: Las conclusiones se refieren a las hipótesis formuladas para el cálculo de la eficiencia aerodinámica de las aeroturbinas y el ecedente de energía para la condición de - -

Capítulo I Introducción trabao del aerogenerador a plena carga. Se contrastan los resultados que se obtienen para la energía generada con el software WIND PRO y PROCSHED, considerando emplazamientos de interés para la instalación de sistemas eólico-diesel, en la región de Magallanes-Chile. Además, se plantean ideas de proyectos de investigación futura que darán continuidad a la investigación desarrollada en ésta tesis.. Obetivo General. El Obetivo general de la tesis es modelar matemáticamente la eficiencia aerodinámica de las aeroturbinas de ee horizontal, que se diseñan con perfiles aerodinámicos NACA 445 o NACA 0, con geometría constante o variable, respectivamente, con el propósito de obtener modelos simplificados para evaluar la producción energética de sistemas eólico e híbrido eólico-diesel.. Obetivos Específicos. - Obtener por medio de la modelación matemática de la mínima desviación, modelos simplificados para determinar la eficiencia aerodinámica de la turbina. - Formular modelos matemáticos para determinar la producción energética y el ecedente de energía para los sistemas eólico e híbrido eólico-diesel. - Desarrollar la metodología para el cálculo de la producción energética de los sistemas eólicos e híbrido eólico diesel. - Diseñar y desarrollar un programa computacional en el lenguae VISUAL BASIC V 6.0 que permita determinar la disponibilidad y producción energética de sistemas eólico e híbridos eólico-diesel..4 Lista de Símbolos. Símbolos Descripción Ecuación de Unidades dimensión A cc Ahorro de combustible LºMºTº % A E Ahorro de energía LºMºTº % B Relación entre los diámetros del bue y el de la LºMºTº Adim. aeroturbina c Factor de escala LMºT - m/s C ad Costo anual de consumo de combustible para un L - MºTº $/lt sistema diesel C a E/D Costo anual de consumo de combustible para un L - MºTº $/lt sistema híbrido-diesel C p Eficiencia aerodinámica LºMºTº % c TD Coeficiente de par disponible LºMºTº Adim. c TN Coeficiente de par necesario LºMºTº Adim. D Diámetro de la aeroturbina LMºTº m D pe Demanda de potencia eléctrica L MT - kw E A Energía eólica aportada L MT - kw-h E a Energía eólica aprovechable L MT - kw-h - -

Capítulo I Introducción E d Energía eólica disponible L MT - kw-h E g Energía eólica generada por el aerogenerador L MT - kw-h E u Energía eólica útil L MT - kw-h E ND Energía eólica que no cumple con la demanda de L MT - kw-h potencia E e Ecedente de energía eólica L MT - kw-h F c Factor de carga LºMºTº Adim. F D Fuerza de arrastre LMT - N F S Fuerza de sustentación LMT - N F as Componente aial de la fuerza de sustentación LMT - N F ad Componente aial de la fuerza de arrastre LMT - N F td Componente tangencial de la fuerza de arrastre LMT - N F ts Componente tangencial de la fuerza de sustentación LMT - N f Frecuencia acumulada LºMºTº Adim. A f Factor de inducción aial LºMºTº Adim. a f Factor de inducción radial LºMºTº Adim. r F Factor de corrección de la densidad del aire LºMºTº Adim. ρ f ra (V i ) Frecuencia relativa acumulada de la velocidad del LºMºTº Adim. viento, V i f Frecuencia relativa de la velocidad del viento, V i LºMºTº Adim. ( ) r V i * f i Factor de corrección de la potencia del aerogenerador LºMºTº Adim. H Altura donde se desea conocer la velocidad LMºTº m h a Altitud del anemómetro LMºTº m h o Altura de referencia LMºTº m k Factor de forma LºMºTº Adim. N h Número de horas del periodo de análisis LºMºT hr n g Frecuencia angular del generador eléctrico LºMºT - rpm n o Número de factores que contribuyen a la disminución LºMºTº Adim. de potencia del aerogenerador n r Frecuencia angular de la aeroturbina LºMºT - rpm P d Potencia disponible del viento L MT - kw P g Potencia del aerogenerador L MT - kw P N Potencia nominal del aerogenerador L MT - kw P Potencial eólico LºMT - W/m R Radio del rotor eólico LMºTº m r Longitud del perfil aerodinámico para una sección de análisis LMºTº m r t Relación de transmisión LºMºTº Adim. S ( V i ) Duración de la velocidad del viento V i LºMºTº % T Periodo de análisis del proyecto eólico o eólico-diesel LºMºT hr T D Par disponible L MT - N-m T g Par del generador eléctrico L MT - N-m T N Par necesario L MT - N-m T m Temperatura media del aire LºMºTº θ ºC 0-4 -

Capítulo I Introducción T op/sd Tiempo de operación del sistema diesel LºMºT hr T op/se Tiempo de operación del sistema eólico LºMºT hr V Velocidad del viento LMºT - m/s V a Velocidad transversal al plano de rotación de la LMºT - m/s turbina V c Velocidad de corte LMºT - m/s V h Velocidad del viento para la altura h LMºT - m/s V ho Velocidad del viento a la altura ho LMºT - m/s V o Velocidad del viento que satisface la demanda de LMºT - m/s potencia eléctrica V N Velocidad nominal LMºT - m/s V p Velocidad de partida LMºT - m/s V sd Volumen de combustible que consume el sistema diesel L MºTº lts Volumen de combustible que consume el sistema L MºTº lts diesel en un sistema híbrido eólico-diesel V t Velocidad aial al plano de rotación de la turbina LMºT - m/s o V Consumo de combustible L MºTº lts V Velocidad del viento no perturbado LMºT - m/s V SE/D W Velocidad relativa del viento con respecto a la pala LMºT - m/s Z Número de perfiles aerodinámicos LºMºTº Adim. Z o Factor de forma LºMºTº Adim. α Angulo de ataque ------- Grados η g Rendimiento del generador eléctrico LºMºTº % η R Rendimiento de rozamiento LºMºTº % η t Rendimiento de transmisión LºMºTº % φ Angulo de paso aerodinámico -------- Grados λ Relación de velocidad etrema LºMºTº Adim. λ Relación de velocidad óptima LºMºTº Adim. o Ω Velocidad angular LºMºT - rad/s Π Función producto LºMºTº Adim. ρ Densidad del aire L - MTº kg/m ρ Densidad estándar del aire L - MTº kg/m o σ Solidez de la aeroturbina LºMºTº Adim θ Angulo de paso geométrico -------- Grados Γ Función gamma LºMºTº Adim. - 5 -

Capítulo Estado del Arte. ESTADO DEL ARTE.. La generación eoloeléctrica y sus impactos medio ambientales. La generación eoloeléctrica aumenta cada año en el mundo teniendo en consideración, que es una energía renovable que no contamina el medio ambiente con emisiones de efecto invernadero, como lo que ocurre con las centrales de energía termoeléctricas del tipo convencional, que generan dióido de carbono y otros contaminantes atmosféricos, debido al proceso de combustión del aire con petróleo, carbón o gas. La Comisión Nacional Europea estima que con la producción de kw eoloeléctrico se dearía de producir la emisión de toneladas de dióido de carbono al año, además, se generarían ahorros considerables por concepto de combustibles fósiles no quemados en un proceso de combustión. Los impactos negativos de la generación eoloeléctrica están representados en la fase de construcción, lo que repercute en impactos directos e indirectos en la vegetación. Sin embargo, los aerogeneradores de 40 a 50 metros de diámetro (Sánchez, 004), solo afectan alrededor del 5% del terreno donde se instalan y al resto del mismo, es factible darle su utilización inicial. Otro impacto negativo que se le atribuye a la energía eólica para la producción de electricidad, es la contaminación acústica. En la actualidad este impacto negativo se encuentra prácticamente superado, debido a que los aerogeneradores se instalan a una distancia tal que los habitantes no están epuestos a los ruidos que superen los 45 db, por lo general la distancia que cumple con esta condición es inferior a 000 metros. El impacto visual, es un factor que a veces se considera negativo, sin embargo, actualmente los aerogeneradores tienen una aceptación que está por sobre el 80% en la mayoría de los países donde se encuentran instaladas centrales eoloeléctricas. Esta estadística abarca en forma especial a los habitantes que tienen su residencia cercana a la central, quienes la visualizan como una tecnología atractiva y generadora de empleo. Otro efecto atribuible a las centrales eoloeléctricas está relacionado con la mortalidad de las aves. En la práctica se ha demostrado que aún cuando las palas aerodinámicas tienen una gran envergadura dependiendo de su potencia nominal, estudios realizados en países como Alemania, Dinamarca, Reino Unido y otros, han concluido que los aerogeneradores no representan una amenaza para las aves; el mayor problema que tienen éstas se relaciona con las líneas de transmisión de energía eléctrica. La Asociación Europea de Energía Eólica plantea que las aeroturbinas a pesar de su tamaño y sus palas en movimiento no representan un problema particular para la vida de las aves (Sánchez, 004). En general, las centrales eoloeléctricas tienen beneficios que las hacen atractivas en la actualidad por la contribución a la disminución del efecto invernadero y a la contaminación atmosférica, ellas generan un ambiente positivo frente al cambio climático global. Por otra parte, el aumento de centrales eoloeléctricas en el mundo provoca la menor dependencia del consumo de combustibles fósiles. - 6 -

Capítulo Estado del Arte. Potencialidades de los software utilizados en el cálculo de la energía eólica generada. Teniendo en consideración el avance tecnológico de los sistemas eólicos, ha sido necesario desarrollar herramientas computacionales para analizar los campos de vientos donde se considere necesario llevar adelante un emplazamiento eólico, o híbridos relacionados con esta vital energía del viento. Para el análisis de aeroturbinas y sistemas eólicos, eisten varios software que permiten analizar el comportamiento y la producción de potencia y energía de dichos sistemas. El software SEACC, considera en su programación computacional la teoría elemental de la pala y momentum, con el propósito de determinar los coeficientes de inducción aial y radial, respectivamente. Con los datos relativos al perfil, en cuanto a su coeficiente de sustentación y arrastre aerodinámico en función del ángulo de ataque del mismo y a la configuración de la aeroturbina dado por su radio del rotor, altura del bue, ángulo de paso y torsión del álabe, frecuencia angular y el diámetro de la nariz, el SEACC calcula la eficiencia aerodinámica en función de la relación de velocidad. Cuando se estipulan las condiciones de diseño del aerogenerador como ser: diámetro de la aeroturbina, rendimiento de la caa de multiplicación, rendimiento de transmisión y rendimiento del generador eléctrico; el SEACC, a través de su código computacional de potencia, determina la curva característica de la potencia como función de la velocidad del viento. Si se han calculado los parámetros de escala y forma que son parte del cálculo de la densidad de probabilidad de Weibull, el SEACC entrega como resultado la energía anual generada por el sistema eólico y la energía para cada centro de clase. El subprograma OPAI es un código computacional que está asociado al SEACC y trabaa con los siguientes datos de entrada: Diámetro de la aeroturbina, relación de velocidad de diseño o relación de velocidad óptima, número de palas, ángulo de ataque óptimo y el coeficiente de sustentación aerodinámico óptimo. OPAI entrega como resultados las características aerodinámicas y geometría óptima (ángulo de paso y cuerda en función a la envergadura de la pala) para la condición ideal donde se asume que el arrastre aerodinámico es cero. Por otra parte, la eficiencia aerodinámica es máima porque se trabaa con el ángulo de ataque óptimo. El subprograma POWER, calcula la potencia del aerogenerador en función de la velocidad del viento, para la curva de eficiencia aerodinámica que determina el programa SEACC. El subprograma ENERGY, tiene como propósito el cálculo de la producción energética anual, basada en la curva de potencia versus velocidad del viento que se obtiene con el subprograma POWER y la densidad de probabilidad de ocurrencia de éste. Los resultados que se obtienen con el SEACC y el OPAI son: curvas de la eficiencia aerodinámica en función de la relación de velocidad para diferentes ángulos de paso del - 7 -

Capítulo Estado del Arte perfil; geometría de la pala representada por la variación de su ángulo de paso y cuerda a lo largo de su envergadura; La potencia y energía producida por el aerogenerador. El SEACC, asume que el eponente potencial de la ecuación que predice la variación de la velocidad con la altura es /7. El software WIND PRO, es un programa computacional que se utiliza en los proyectos eólicos unto con el software WAsP. El programa tiene como propósito fundamental, calcular la energía generada en función de la velocidad del viento, al igual que la potencia del aerogenerador y la rosa de los vientos para predecir la dirección del viento predominante. La Rosa de los vientos y la Rosa de la energía se pueden obtener para las direcciones que se seleccionen previamente, lográndose con ello también conocer la dirección donde es posible producir la mayor cantidad de energía anual. WIND PRO entrega resultados de la energía disponible y probabilidad de ocurrencia de la velocidad del viento en función de las diferentes clases de velocidad y también en función de las diferentes direcciones. WIND PRO incorpora un archivo de datos de características de aerogeneradores comerciales, lo que representa una ventaa comparativa con respecto al SEACC que no tiene incorporado este archivo de datos. El SEACC en cambio permite trabaar con los aerogeneradores hipotéticos de velocidad de rotación constante, velocidad de rotación variable y frecuencia angular en función de la velocidad del viento. El WIND PRO, considera que el resultado de la energía generada se auste mediante la multiplicación de este por el factor de 0,9; con el propósito de asumir los efectos que no se consideran en el análisis y utilización de los modelos teóricos que se plantean en relación a los cálculos de la probabilidad de ocurrencia de la velocidad del viento, variación de la densidad del aire atmosférico con la altura y variación de la velocidad con la altura. El WAsP es un software, que permite desarrollar proyectos eólicos en diferentes emplazamientos, su utilización frecuente esta dado en los proyectos energéticos de parques eólicos. En los emplazamientos híbridos eólico-diesel donde se requiere evaluar el ahorro energético, no es necesario la utilización de este código computacional debido a que WIND PRO permite desarrollar este análisis. Un software, que consta de varios programas informáticos se encuentra en (Villanueva, 004). El programa principal CEAC EÓLICA consta de los siguientes programas: - Cálculo y trazado de la rosa de los vientos. - Tratamiento estadístico de los datos del viento. - Variación de la velocidad del viento. - Distribución de las velocidades de viento. - Potencial eólico y estimación de la energía aprovechable. - Energía producida por un aerogenerador. - Viabilidad económica. Las diferencias que eisten entre el software CEAC EÓLICA y PROCSHED, son las siguientes: - 8 -

Capítulo Estado del Arte El PROCSHED, considera el trazado de la rosa de los vientos con dieciséis direcciones mientras que el CEAC, trabaa con ocho direcciones de viento. EL CEAC, tiene un programa de viabilidad económica para parques eólicos y sistemas autónomos, mientras que el PROCSHED, no tiene incorporado éste subprograma. El PROCSHED, tiene un subprograma para calcular los ahorros de energía y costos de operación en los sistemas hibrido eólico-diesel, el CEAC no tiene ésta alternativa de cálculo. El programa PROCSHED permite calcular con el subprograma FREDUVI, la frecuencia relativa, la duración del viento, la frecuencia relativa acumulada, el número de horas en que la velocidad del viento de una clase determinada es mayor que el límite superior de dicha clase, y el número de horas de ocurrencia de una cierta velocidad del viento. El programa CEAC EÓLICA no determina la duración del viento y la probabilidad que cierta velocidad del viento sea superior al límite superior de dicha clase. Por otra parte, el programa CEAC EÓLICA calcula el índice de variabilidad, la mediana, la moda y el factor de energía, mientras que el programa PROCSHED no calcula estos parámetros. Un análisis comparativo de ambos programas informáticos permite concluir que ambas herramientas computacionales son complementarias, especialmente porque PROCSHED puede contribuir al cálculo en los sistemas híbrido eólico-diesel y CEAC EÓLICA en el cálculo de viabilidad de proyectos.. Revisión bibliográfica con relación al recurso eólico. Con relación a la evaluación del recurso eólico (Kose, 004) realiza un análisis de los datos de viento que fueron medidos en Kutahya, Turquia, a una altura de 0 y 0metros, en su análisis encuentra que el modelo probabilístico de Weibull predice la energía disponible del viento de meor manera que los resultados que se logran con el modelo de Raileigh, esta aseveración es válida para el emplazamiento especifico donde se han realizado las mediciones. Un modelo de predicción numérica es desarrollado por (Murakami, 00), denominado predicción de la energía del viento local, encontrándose que los resultados que se obtienen con el modelo numérico son promisorios con relación a lo resultados que se logran con los valores medidos de la velocidad del viento. Eiste la contribución de (Imamura, 004), que realiza una investigación sobre el rendimiento de un aerogenerador en terreno compleo, donde el problema para estimar el recurso eólico aun no está resuelto, específicamente en la estimación de la magnitud de la velocidad del viento sobre este tipo de terreno. Mediante la aplicación de métodos numéricos al modelo desarrollado, se obtienen resultados que se contrastan con resultados eperimentales en un túnel de viento, encontrándose resultados favorables. Una contribución en este ámbito lo desarrolla (Taylor, 986) quien diseña un programa computacional con el propósito de analizar el efecto de la capa límite en un terreno. El modelo teórico que se plantea predice cual es la variación espacial de la velocidad del viento cerca de la superficie por causa de la rugosidad de ésta. Un estudio sobre la estimación de la energía del viento en terrenos compleos realiza (Yang, 004), la formulación de un modelo hidrostático en -D permite evaluar la - 9 -

Capítulo Estado del Arte energía para emplazamientos donde eisten altas velocidades de viento y no están disponibles o son muy limitados los datos de viento. La propuesta de etrapolar la velocidad promedio anual de un lugar donde se ha medido la velocidad del viento durante un año, a otro sitio donde no se tienen mediciones de esta, se realiza por medio de una red neural de acuerdo a lo planteado por (Becharakis, 004). El modelo no requiere para la etrapolación de datos meteorológicos y topográficos, por lo que representa un modelo de utilidad para tener una aproimación de la energía que se genera en otro lugar donde se requiere conocer la disponibilidad energética a partir del conocimiento de la velocidad promedio de un lugar determinado. La propuesta de una metodología para evaluar la energía generada in situ (Pollabazer, 995), quien define dos parámetros por los cuales se puede optimizar el emplazamiento del sistema eólico, siendo ellos: la velocidad de corte y la razón eistente entre la potencia de salida del aerogenerador y la potencia disponible del viento. Al aumentar la velocidad de corte para una potencia nominal determinada se puede convertir más la energía del viento, al igual que si se optimiza la relación de potencia de salida con respecto a la potencia de entrada. Se desarrolla un modelo numérico tridimensional del fluo incompresible y viscoso del aire en estado estable para evaluar de la energía eólica sobre regiones aisladas de Venezuela (Berrios, 996). Además, es posible obtener las características globales del campo de viento en la zona de análisis, mediante la solución numérica de las ecuaciones de Navier-Stokes. Por otra parte, se puede construir mapas locales de la velocidad y energía del viento, teniendo en consideración los valores de dirección y velocidad del viento que previamente se han medido con estaciones anemométricas. Un mapa preliminar de vientos se ha presentado en el Seminario Internacional de Ingeniería: Energía y Sociedad. Organizado el año 007 por la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Magallanes, donde se tiene que las velocidades promedios a una altura de 50metros sobre el nivel del mar fluctúan entre 5,7m/s y 0,4m/s. En general, los lugares que tienen velocidades mayores o iguales a 9,5 m/s, a la altura de 50m sns son: Cabo Negro (0,4m/s), Seno Otway (0,m/s), Batería 80 (9,8m/s), Faro Este (9,6m/s) y Catalina (9,5m/s). Este mapa deberá actualizarse cuando se tengan dos años de medición de la velocidad del viento y se puedan tener las primeras conclusiones en cuanto a la estacionalidad de los vientos, situación que todavía no ocurre en la mayoría de los sectores donde se están realizando dichas mediciones. Lo importante es que con los altos promedios de la velocidad del viento es posible aprovechar el recurso eólico en estos sectores de la Región de Magallanes..4 Sistemas híbridos eólico-diesel. Un modelo representativo de los sistemas hibrido eólico-diesel-batería, ha sido desarrollado por (Oyvin and Ketil, 989). El modelo de simulación basado en una serie de tiempo, se compone de motogeneradores diesel, aerogeneradores, carga de disipación y un sistema de almacenamiento, cada uno de los subsistemas se encuentran conectados en paralelo a través de un bus que tiene la planta hibrida. - 0 -

Capítulo Estado del Arte La modelización de cada uno de los subsistemas se realiza como caa negra donde se tiene una entrada y una salida. Para los aerogeneradores la entrada corresponde a la variable VIENTO (velocidad y dirección del viento) y la salida está dada por la POTENCIA (potencia del aerogenerador), con las variables de entrada y salida se logra desarrollar la curva característica del aerogenerador, es decir, el gráfico de potencia en función a la velocidad del viento. Para los motogeneradores diesel la entrada está dada por el COMBUSTIBLE (caudal de combustible) y la salida es la POTENCIA (potencia del motogenerador diesel), la modelización asume una función lineal entre el caudal de combustible y la potencia del motogenerador diesel. El sistema de almacenamiento de energía se modela en función de la capacidad de almacenamiento en kwh y la máima capacidad de carga en kw, la eficiencia del sistema se determina asumiendo las perdidas correspondientes. El modelo también incluye una carga de disipación, la que entra en funcionamiento en los periodos donde eiste un eceso de potencia eólica y además el sistema de almacenamiento se encuentra saturado. Por otra parte, la planta tiene un sistema de control para las partidas y paradas de los motogeneradores diesel y regulación de la carga. Se formula un balance de potencia en el sistema híbrido donde la variación de la energía con respecto al tiempo, es igual a la suma de la potencias de generación (eoloeléctrica, termoeléctrica), menos la suma de las potencias debido a la demanda, ecedente y perdidas en el sistema de almacenamiento. Los resultados más importantes que se obtienen del modelo de simulación son los siguientes: - Producción de energía de los aerogeneradores. - Producción de energía de los motogeneradores. - Demanda de energía. - Ecedente de energía. - Consumo de combustible para el sistema diesel. - Consumo de combustible para el sistema hibrido eólico-diesel-batería. - Costo de producción de energía para el sistema hibrido eólico-diesel-batería. Los resultados principales que se obtienen con la simulación, es que el costo de generación híbrida eólico-diesel-batería es significativamente menor que el que se tiene con el sistema diesel, también se produce un ahorro de energía cuando se trabaa con dos motogeneradores diesel, que cuando se trabaa con un solo motogenerador de una potencia similar a la suma de los dos motogeneradores. Con el modelo también se determina el consumo de combustible para las alternativas sistema diesel (D) y sistema hibrido eólico-diesel-batería (E-D-B). - -

Capítulo Estado del Arte Un modelo de simulación para optimizar la operación del sistema hibrido eólicodiesel ha desarrollado (He, 99), relacionado con un sistema de control de mínimo fluo de combustible. Esto permite minimizar el consumo de combustible de la máquina diesel. La aplicación de este modelo ha demostrado efectividad en las múltiples pruebas que se han efectuado en Dinamarca con respecto a la optimización del ahorro de combustible. Se analiza el comportamiento de un sistema hibrido eólico-diesel-batería (E-D-B) de tipo eperimental desarrollado por (Beyer, 995), con el propósito de verificar el ahorro de combustible y la disminución de las fluctuaciones de la potencia de salida del aerogenerador, mediante la incorporación de un sistema de almacenamiento integrado por un banco de baterías. Los sistemas de almacenamiento a corto plazo que se utilizan en los sistemas híbrido eólico-diesel (Shirazi and Drouilet, 00), benefician a la penetración de la energía eólica, debido a que en las horas en que no eiste viento se puede aprovechar la energía almacenada para satisfacer la demanda de energía. Los sistemas híbrido eólico-diesel son efectivos técnicamente para el suministro de potencia firme, cuando se utiliza la energía del viento para el ahorro de combustible diesel, mientras sea aceptable la calidad de la energía que se entrega, es decir, que se tenga una potencia de salida con frecuencia y voltae constante, (Baring-Gould et al. 997), para cumplir con este obetivo en los últimos años se ha incorporado tecnología electrónica a estos sistemas híbridos. Las instalaciones más recientes de sistemas híbrido eólico-diesel a nivel mundial se presenta en (DOE/AWEA/ConWEA, 00) las que se resumen en (Thomas, 005), algunas de las instalaciones se encuentran en Wales, Alaska donde el sistema híbrido está compuesto por tres motogeneradores diesel con una potencia total de 4 kw y dos aerogeneradores con una potencia de 65 kw cada uno, adicionalmente el sistema cuenta con un banco de baterías de cadmio-níquel de 0 Ah. La penetración eólica es de aproimadamente 70%, con un ahorro de consumo de combustible diesel de 45% como promedio anual. En St. Paul, Alaska en el año 999 se instala un sistema hibrido eólico-diesel, con el propósito de ahorrar combustible. La penetración eólica se produce por medio de un aerogenerador Vestas V7 de 5 kw el cual trabaa acoplado con dos motogeneradores diesel marca Volvo de 50 kw cada uno, el sistema funciona con un sistema de control de partida y parada de los motores diesel. Cuando el sistema eólico genera la energía suficiente que cumple con la demanda energética, los motores diesel se detienen y reinician su funcionamiento cuando eiste déficit de la energía del viento. En el archipiélago de Cape Verde en África se tienen tres instalaciones de sistemas hibrido eólico-diesel, los cuales suministran energía a las principales comunidades de Cape Verde como son: Sal, Mindelo y Praia. La planta está compuesta por tres aerogeneradores de 00 kw cada uno, conectado a través de un bus a motogeneradores diesel. La penetración eólica está por sobre el 5%. En Denham, Australia, se tiene una demanda máima de.00 kw y el suministro de energía eólica se realiza a través de tres aerogeneradores ENERCON E-0, con una - -