6. Parque Eólico Experimental de Sotavento Para realizar el presente proyecto se va a emplear como planta modelo en el estudio que se va a realizar el Parque Eólico Experimental Sotavento, el cual se encuentra emplazado en la comunidad autónoma de Galicia, más concretamente en A Serra da Loba, entre los términos municipales de Xermade (Lugo) y de Monfero (A Coruña), como se puede comprobar en la Figura 6.1 [21]. Dicho parque eólico se encuentra a una altitud de 600-700 metros sobre el nivel del mar. Figura 6.1. Mapa de situación del parque eólico experimental Sotavento. Los datos técnicos más relevantes del parque eólico son los siguientes: - Número de Aerogeneradores: 24 - Tecnologías Presentes: 5 - Modelos de Aerogenerador Empleados: 9 - Potencia Nominal del Parque: 17,56 MW - Generación Anual Media: 33.364 MWh - Velocidad Media del Viento: 6,41 m/s - Dirección del Viento Predominante: Eje Este-Oeste Antonio Hernández Romero 39
La Figura 6.2 [21] muestra la distribución existente de los distintos aerogeneradores en el parque eólico. Cada aerogenerador está identificado por un número, de manera que a través de la Tabla 2 se puede conocer las características de cada uno de ellos. Figura 6.2. Distribución de aerogeneradores del parque eólico de Sotavento. Tabla 2. Características de los aerogeneradores del parque eólico Sotavento. Tipo Aerogenerador Potencia Unitaria (kw) Diámetro Rotor (m) Altura Torre (m) Paso Palas Velocidad Generador Generación Nº Neg Micon NM-48 750 750 48 45 Fijo Fija Asíncrona 2,8,13,20 Gamesa G-47 660 47 45 Variable Variable Asíncrona 3,7,14,19 Made AE-46 660 46 45 Fijo Fija Asíncrona 6,10,17,23 Izar-Bonus MK-IV 600 44 40 Fijo Fija Asíncrona 5,9,18,22 Ecotecnia 44/640 640 (2 x 320) 44 46 Fijo Fija Asíncrona 4,11,15,21 Neg Micon NM-52 900 900 48 45 Fijo Fija Asíncrona 12 Made AE-52 800 52 50 Variable Variable Síncrona 16 Made AE-61 1.320 61 60 Fijo Fija Asíncrona 24 Izar-Bonus 1,3 MW 1.300 62 49 Variable Fija Asíncrona 1 Antonio Hernández Romero 40
6.1. Estrategia de Funcionamiento La estrategia de funcionamiento está divida en tres aspectos: proceso de arranque del aerogenerador, funcionamiento normal y el proceso de parada. El proceso de arranque del aerogenerador se inicia cuando la turbina detecta viento en cualquier dirección por los sensores de velocidad de viento (anemómetros de turbina). A través de los motores correspondientes, el controlador realiza las siguientes órdenes al aerogenerador: - Si el viento tiene una velocidad de 2-3 m/s envía la orden de posicionarse frente al viento, lo que se denomina orientación de la turbina. - Si el viento supera los 3 m/s envía la orden de desactivar los frenos para permitir el giro de la turbina por el efecto únicamente del empuje del viento. Además, se envía la consigna de posición de las palas progresivamente de 90º - 0º (paso variable). - Cuando la velocidad de giro del molino llega a la de sincronismo del generador solicitado (1500 rpm) se conecta dicho generador a la red de forma suave, contando para ello con electrónica de potencia consistente en bancos de tiristores. Al realizar la conexión (que dura entre 3 y 4 segundos), se conecta directamente el generador a la red mediante un interruptor. - Una vez el generador se conecta a la red, éste envía energía al sistema nacional. La velocidad entonces es constante y limitada únicamente por la frecuencia de la red. Paso Fijo: Cuando el viento es demasiado elevado, el diseño aerodinámico de las palas de paso fijo incrementa las turbulencias del flujo de aire, limitando con ello la potencia. Paso Variable: El control del aerogenerador se realiza mediante la actuación en el ángulo de paso, capturando o limitando la potencia extraída del viento. La velocidad de generación puede ser variable. Turbinas de Doble Devanado: La finalidad es optimizar la energía generada para diferentes rangos de velocidad de viento, seleccionándose un generador u otro en función del mismo. El proceso de parada del aerogenerador se produce cuando ocurre uno de los siguientes motivos: - Vientos Altos: Cuando el viento supera un límite (25 m/s) o cuando se detecta un error en la lectura de los sensores de viento. - Vientos Bajos: Se inicia la secuencia de parada si se detecta poca generación o si se detectan vientos muy bajos. Antonio Hernández Romero 41
- Error de Funcionamiento: Se detecta un error de funcionamiento por la información que indican los sensores. - Parada Manual: Se realiza siempre bajo la supervisión del personal de operación y del personal de mantenimiento. Cuando se produce la parada de la turbina se distinguen los siguientes procedimientos a llevar a cabo: - Parada Suave: En aerogeneradores de paso fijo el controlador envía una orden al sistema de captación para desplegar los aerofrenos; simultáneamente desconecta el generador, revisa la disminución de las rpm y emplea los frenos de manera suave. Al transcurrir varios segundos, aplica una presión de frenada cada vez mayor hasta conseguir la detención total del aerogenerador. En aerogeneradores de paso variable se envía la orden a los actuadores del calaje de palas (pitch) aumentando los grados hasta los 90º; simultáneamente se desconecta el generador y realiza de igual forma un incremento paulatino de presión en el circuito secundario de frenada. - Parada de Emergencia: Se produce ante errores importantes, ante peligro para las personas o para la integridad de la turbina. Se aplican los frenos con la máxima presión desde el primer momento. - Cambio en el Devanado del Generador: No se llega a realizar una parada, sólo una disminución de la velocidad de giro para el caso de pasar del generador grande al pequeño; en caso contrario, la turbina se desacopla y permite el embalamiento con el viento hasta alcanzar la nueva velocidad de sincronismo. 6.2. Datos Monitorizados En las instalaciones destinadas al análisis del Parque Eólico Sotavento se monitorizan los principales parámetros que permiten el estudio y análisis de sistemas reales. Todos estos datos conforman una extensa base de datos que convierten al Parque Eólico Experimental de Sotavento en un centro de referencia y dinamizador de numerosos estudios tecnológicos, previo acuerdo y convenios de colaboración con las universidades, empresas y fundaciones. El listado de variables monitorizadas es el siguiente: 1) Torres Anemométricas: - Velocidad y dirección del viento a dos alturas. - Presión y temperatura del aire a nivel inferior. Antonio Hernández Romero 42
- Densidad del aire. - Radiación solar. 2) Aerogeneradores Datos SCADA Nativo: - Potencia eléctrica generada (diez-minutal). - Velocidad de viento (diez-minutal). - Energía generada acumulada (diez-minutal). 3) Analizador de Redes en cada Aerogenerador: - Tensión por fase y trifásica. - Intensidad por fase y trifásica. - Potencia eléctrica por fase y trifásica. - Energía Exportada. - Energía Importada. - Frecuencia de red. 4) Regulador de Reactiva Aerogenerador: - Capacidad real de las baterías de condensadores. - Estado de las baterías de condensadores. - Operaciones realizadas en condensadores. - Tiempo de conexión de cada condensador. 5) Analizador de Redes en Subestación: - Tensión por fase y trifásica. - Intensidad por fase y trifásica. - Potencia eléctrica por fase y trifásica. - Energía Exportada - Energía Importada. - Frecuencia de red. 6) Regulador de Reactiva en Subestación: - Capacidad real de las baterías de condensadores. Antonio Hernández Romero 43
- Estado de las baterías de condensadores. - Operaciones realizadas en condensadores. - Tiempo de conexión de cada condensador. 7) Contador y Registrador de Energía: Medias horaria y cuarto horaria. - Energía Exportada. - Energía Importada. - Energía reactiva inductiva importada. - Energía reactiva inductiva exportada. - Energía reactiva capacitiva importada. - Energía reactiva capacitiva exportada 6.3. Objetivos del Parque Eólico Uno de los principales objetivos por los cuales se proyectó y se construyó el Parque Eólico Experimental de Sotavento es la promoción y la realización de cualquier tipo de proyectos de investigación, de experimentación y de demostración en el campo de las energías renovables. Estos estudios se realizarán con el fin de promocionar y de optimizar el uso de este tipo de fuentes energéticas, que posibilitarán un futuro sostenible del planeta. La gran cantidad y variedad de variables monitorizadas en tiempo real, cuya lista se recoge en el apartado anterior, permitirá el establecimiento de una completa base de datos históricos a la que podrá acceder cualquier interesado desde la plataforma web del parque eólico. De esta manera, esta instalación eólica se convertirá en una referencia para todo tipo de estudios de investigación y desarrollo en el ámbito de las energías renovables en nuestro país. El mecanismo que da origen a los proyectos pretende dar respuesta principalmente a las siguientes cuestiones: - Resolver las problemáticas del sector de las energías renovables. El sistema de la generación y de la acumulación de energía en forma de hidrógeno constituiría un ejemplo de proyecto con esta pretensión. - Preguntas o propuestas, planteadas desde organismos, universidades o por los propios visitantes del parque eólico. La vivienda bioclimática demostrativa es un claro ejemplo de ello. Antonio Hernández Romero 44