L ENERGIA EÒLICA Josep Fumadó Cresol, Solucions Energètiques Locals
1. Què és l energia eòlica? 2. Comportament del recurs eòlic 3. L energia eòlica en el desenvolupament humà 4. Potencial eòlic 5. Tecnologia 6. L energia eòlica en l actualitat: Avantatges i inconvenients 7. Aplicacions 8. Normativa INDEX 9. Exemple de càlcul
1. Què és l energia eòlica? És l energia de l aire en moviment, es a dir, del vent. El SOL escalfa de manera diferent les diferents zones de la terra. Aquesta diferència de temperatura i el moviment de rotació de la terra provoca el moviment de l aire. Vents globals.
2. Comportament del recurs eòlic Els vents locals són provocats pel clima i l orografia. BRISA MARINA VENT DE MUNTANYA
3. L energia eòlica en el desenvolupament humà Antigament, s utilitzà per a propulsar naus marines i moure molins de gra.
4. Potencial eòlic Medició del vent: Per a mesurar l energia eòlica s utilitzen principalment 4 instruments: Veleta Termòmetre Baròmetre Anemòmetre
4. Potencial eòlic Anemòmetre de cassoletes: És un aerogenerador en miniatura, on la seva velocitat de rotació o l energia produïda és proporcional a la velocitat del vent.
4. Potencial eòlic Anemòmetre de fil calent: Es basa en el principi que quan més gran és la massa d aire que circula major és la calor que perd un cos exposat a aquest corrent d aire.
4. Potencial eòlic Anemòmetre de turbina: En certa manera és molt similar al de cassoleta, Però té la particularitat que es pot mesurar la velocitat del vent d una determinada direcció.
4. Potencial eòlic Anemòmetres sònics : Es basen en la interferència a la velocitat de propagació del so amb el moviment de l aire.
4. Potencial eòlic Anemòmetres basats en la pressió d estancament del vent S idea un sistema que permeti transformar l energia cinètica del vent en pressió. Mesurant aquesta pressió haurem mesurat la velocitat de la corrent d aire.
4. Potencial eòlic Per tal d avaluar el potencial eòlic d una corrent d aire és molt important conèixer la pressió i la temperatura d aquest. Ja que, l energia cinètica depén del flux màssic i no com es podria pensar del flux volumètric.
4. Potencial eòlic Llei de Betz Cabal masic Pot extreta Pot. disponible
4. Potencial eòlic Limit de Betz P/P total 0.8 0.6 0.4 0.2 0 representacio llei de Beltz (P/Pd) max= 0.59 Per a v2=1/3 v1 0 0.5 1 1.5 v1/v2
4. Potencial eòlic Limit de Betz
4. Potencial eòlic Per a poder avaluar el comportament d un aerogenerador també és molt important conèixer les direccions del vent. Per a mesurar la direcció del vent són utilitzades veletes que registren la direcció del vent.
4. Potencial eòlic Mapes Eòlics Amb les anterior mesures es poden generar mapes de vents, roses de direcció de vent, així com taules amb les freqüències per a cada orientació i velocitat del vent. Aquestes dades no sempre són només utilitzades de manera directa sinó que normalment, combinades amb d altres són utilitzades per a confeccionar models meteorològics per a predir el vent o per a validar aquests models.
4. Potencial eòlic Mapes Eòlics Mapa eòlic català
4. Potencial eòlic La rosa dels vents és la representació gràfica del percentatge de les orientacions del vent. Rosa dels vents
5. Tecnologia Components d un aerogenerador Aleps Góndola Controlador Transmisió Torre Generador
5. Tecnologia Segons la posició de l aerogenerador tenim: EIX VERTICAL Tipus aerogeneradors: Darrieus Sabonius
5. Tecnologia Darrieus: Consisteix en 2 o 3 arcs que giren al voltant de l eix.
5. Tecnologia Sabonius: 2 o més files de semicilindres col.locats oposadament.
5. Tecnologia Altres tipus 2 o més files de semicilindres col.locats oposadament.
5. Tecnologia Segons la posició de l aerogenerador tenim: EIX HORITZONTAL Són els més habituals, i en ells s ha centrat l esforç de diseny en els últims anys. A barlovent: Les pales estan aigües amunt de la màquina. A sotavent: amb les pales aigües avall de la màquina.
5. Tecnologia EIX HORITZONTAL
5. Tecnologia Segons el nombre de pales: Una pala
5. Tecnologia Segons el nombre de pales: Dues pales
5. Tecnologia Segons el nombre de pales: Tres pales
5. Tecnologia Segons el nombre de pales: Multipales:
5. Tecnologia Segons el tipus de generador elèctric acoblat: Aerogeneradors asíncrons Aerogeneradors síncrons
6. L energia Eòlica en l actualitat: Transforma l energia cinètica de l aire en energia mecànica i electricitat mitjançant molins eòlics. Està experimentant un gran creixement a nivell mundial degut a una bona rendibilitat econòmica. Espanya és el segon país del mòn amb més potencia eòlica instal lada (8.263 MW instal lats al 2004). A Catalunya la potencia instal lada era de 94 4 MW el 2004, molt inferior a la d altres comunitats autònomes.
6. L energia Eòlica en l actualitat: Avantatges i Inconvenients Inconvenients Energia del vent no homogènia Ubicacions remotes, necessitat del transport de l energia Impacte visual i paisatgístic Avantatges Energia renovable
7. Aplicacions - Generació electricitat aïllada - Generació d electricitat per injectar a xarxa - Bombeig d aigua Sistemes Mecànics Sistemes Elèctrics
7. Aplicacions - Generació electricitat aïllada
7. Aplicacions - Generació d electricitat per injectar a xarxa
7. Aplicacions - Bombeig d aigua
7. Aplicacions - Aplicacions hidràuliques
8. Normativa DECRET 174/2002, d 11 de juny, regulador de la implantació de l energia eòlica a Catalunya.
8. Normativa L Energia eòlica
8. Exemple de càlcul Per a calcular l energia produïda per un areogenerador son necessàries : Característiques del aerogenerador (corba) Valor estadístics del vent a la ubicació del aerogenerador.
8. Exemple de càlcul Per aquest cas el molí escollit es un Whisper H80 de la firma: Sowthwest windpower Corba de potència del generador eòlic Amb la següent corba: 1200.00 1000.00 Potència (W) 800.00 600.00 400.00 200.00 0.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 Velocitats de vent (m/s)
8. Exemple de càlcul Notar la diferencia d un aerogenerador amb un ideal pot W 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0.00 10.00 20.00 30.00 vel vent m/s soutwest windpower wisper ideal betz pot total Cp max =0.34 Cp max Betz= 0.59
8. Exemple de càlcul Notar la diferencia d un aerogenerador amb un ideal pot W 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 0.00 10.00 20.00 30.00 vel vent m/s soutwest windpower wisper ideal betz pot total Cp max =0.34 Cp max Betz= 0.59
8. Exemple de càlcul Característiques meteorològiques: mes gener febrer març abril maig juny juliol agost sete mbre octub re nove mbre dese mbre Paràmetre Weibull (k) 1.80 1.80 1.80 1.90 1.90 2.00 2.20 2.20 1.70 1.60 1.70 1.80 velocitat mitjana vent (m/s) 5.00 5.00 4.60 4.50 4.00 3.80 3.90 3.80 3.90 4.20 4.70 5.20 velocitat mitjana alçada torre 5.17 5.17 4.75 4.65 4.13 3.93 4.03 3.93 4.03 4.34 4.86 5.37 N (nº dies mes) 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31
8. Exemple de càlcul Característiques meteorològiques: Probabilitats de que faci un vent entre dues vel. Determinades amb una distribució weibull velocitat 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 gener 0.07 0.11 0.13 0.14 0.13 0.11 0.09 0.07 0.05 0.03 0.02 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
8. Exemple de càlcul velocitat provalitt corva aerogen erador pot generada 1.00 0.07 0 0 2.00 0.11 0 0 3.00 0.13 7 0.94368044 Multiplicant el percentatge de la vel. probable per la energia produïda per l aerogenerador per aquesta vel. S obté l energia per a cada mes (gener) 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 0.14 0.13 0.11 0.09 0.07 0.05 0.03 77 173 314 490 670 825 912 10.6264813 22.1654874 34.5920492 43.4937029 45.231739 40.1865176 30.5183396 11.00 0.02 973 21.3540242 12.00 0.01 1007 13.8669774 13.00 0.01 1010 8.36350074 14.00 0.00 1007 4.81231408 15.00 0.00 992 2.62878286 16.00 0.00 965 1.36393199 17.00 0.00 930 0.67493088 18.00 0.00 893 0.32060155 19.00 0.00 854 0.14623026 20.00 0.00 808 0.06365799
8. Exemple de càlcul Energia produïda per APORTACIÓ DE POTÈNCIA DE CADA BLOC DE cada bloc de velocitat VELOCITAT DE VENT (MITJANA ANUAL) 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 Potència parcial aportada (W) Velocitat de vent (m/s)
8. Exemple de càlcul Energia produïda per cada bloc de velocitat PROBABILIDADES DE VIENT DISTRIBUCIÓN DE WEIBULL 18.00% 16.00% 14.00% 12.00% Probabilidad 10.00% 8.00% 6.00% 4.00% 2.00% 0.00% 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 Velocidades de viento probable (m/s) 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00
8. Fi L Energia eòlica