sábado, 9 de mayo de 2015

Parque eólico Fundación Hidrógeno Aragón

Después de las dos visitas que se han realizado, a dos parques eólicos diferentes, uno de ellos situado en el termino municipal de Tardienta (Huesca) y otro situado en el Parque Tecnológico Walqa, también en Huesca y cuya propiedad es del centro de investigación denominado Fundación Hidrógeno Tragón, por la singularidad de este parque eólico se ha decido explicar esta instalación.

Este parque eólico esta formado por 3 aerogeneradores de distintas tecnologías.

- Aerogenerador bipala LAGERWAY LW 18/80 de 80 kW de potencia.


- Aerogenerador Vestas V29 de 225 kW de potencia.


- Aerogenerador Enercon E-33 de 330 kW de potencia


La potencia total de este parque eólico tan singular es de 635 kW, destacar que no es un parque de excesiva potencia, pero destaca la utilización de diferentes tecnologías de aerogeneradores.

Estos tres aerogeneradores están distribuidos en tres circuitos radiales que confluyen en un centro de reparto.  La energía que producen en alta tensión estos aerogeneradores se transportara hasta dos centros de transformación, cada uno de ellos tienen una única envolvente, en la que se encuentra toda la aparamenta eléctrica, máquinas y demás equipos y son del tipo PFU – 3/20 de Ormazabal.


 
Por último, nos gustaría finalizar este post, con un vídeo muy interesante en la que se habla del trabajo que están realizando desde hace 10 años en la Fundación Hidrógeno Aragón.

viernes, 8 de mayo de 2015

Instalaciones eólicas

Las instalaciones eólicas en la actualidad se pueden dividir en dos tipos de instalaciones.
-       Instalaciones eólicas aisladas de la red eléctrica
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-       Instalaciones eólicas conectadas a la red eléctrica



Las instalaciones eólicas mas comunes son las instalaciones eólicas conectadas a la red eléctrica, entrando en detalle de este tipo de instalaciones, que todos conocemos como parques eólicos.




Sobre una torre soporte (3) se coloca una góndola (2), que aloja en su interior un generador, el cual está conectado, mediante una multiplicadora, a un conjunto de palas (1).
La energía eléctrica producida por el giro del generador es transportada mediante cables conductores (4) a un centro de control (6) desde donde, una vez elevada su tensión por los transformadores (8), es enviada a la red general mediante las líneas de transporte de alta tensión (9).
Dado el carácter aleatorio de la producción de energía eléctrica por vía eólica, las centrales de este tipo deben disponer de una fuente auxiliar (7) para tener garantizado en todo momento el suministro de energía eléctrica.
Debido a la altura en la que se encuentra el generador y al rozamiento que el aire produce sobre éste, es conveniente que el equipo tenga una toma a tierra (5), para evitar la electricidad estática.

-          -  Funciones de los diferentes componentes

Góndola: Componente en el que se encuentran el equipo mecánico, multiplicador, y eléctrico, generador, encargados de transformar la energía mecánica de rotación de las palas en energía eléctrica.
Torre: Elemento que soporta las palas y a la góndola. Suele ser de tipo convencional y su diseño debe ayudar a amortiguar los efectos de la vibración que el impacto del viento provoca en los elementos del aerogenerador.
Cables conductores: Transportan la energía eléctrica producida en el generador hasta el centro de control.
Centro de control: Sirve para centralizar y controlar la producacion de electricidad generada en cada uno de los aerogeneradores que componen el parque eólico.
Fuente auxiliar de alimentación: Garantiza el suministro de electricidad, dada la aleatoriedad de la producción eólica del aerogenerador.
Transformador: Equipo que eleva la tensión de la corriente eléctrica producida en el generador eléctrico, para minimizar las perdidas en el transporte. Actúa por inducción electromagnética y consta de un núcleo de hierro dulce sobre que se devanan dos conductores: primario (pasa la corriente a transformar) y secundario (produce corriente eléctrica a alta tensión y baja corriente).

Líneas de transporte de la energía eléctrica: Son los elementos por los que se transporta la electricidad producida en la central hasta la red general de transporte y distribución del sistema. 

Tipos de aerogeneradores

Actualmente existen una amplia variedad de aerogeneradores dependiendo de su potencia, su número de palas e incluso la manera de producir energía eléctrica. Pueden clasificarse atendiendo a distintos criterios.
Su característica principal es que el eje de rotación se encuentra en posición perpendicular al suelo.
Las principales ventajas de una máquina de eje vertical son:
-       No necesita un mecanismo de orientación para girar el rotor en contra del viento, además presentan un mejor aprovechamiento del viento..
-       Funcionan a revoluciones de giro más bajas.  
Los principales inconvenientes son los siguientes:
-       Las velocidades del viento cerca del nivel del suelo son muy bajas, por lo que sus velocidades de viento serán muy bajas en la parte más inferior de su rotor.
-       Presentan un bajo rendimiento.

Existen cuatro tipos básicos de aerogeneradores verticales:
- Darrieus
- Giromill
- Panemonas
- Savonius




Los aerogeneradores de eje horizontal  tienen que orientarse con la dirección del viento para que las palas del ventilador recojan la máxima cantidad de viento y así optimizar su producción eléctrica.
-       Tienen una mayor eficiencia energética.
-       Alcanzan mayores velocidades de rotación por lo que necesitan caja de engranajes con menor relación de multiplicación de giro.
-       Debido a la construcción elevada sobre torre, aprovechan en mayor medida el aumento de la velocidad del viento con la altura.



Estos aerogeneradores a su vez se dividen, según la dirección del viento en dos tipos:
-       Barlovento: El rotor se encuentra enfocado de frente a la dirección del viento
-       Sotavento: El rotor se encuentra enfocado en sentido contrario a la dirección del viento.
Según el número de palas se palas se dividen en los siguientes tipos de aerogeneradores:

-       Una pala: precisan un contrapeso en el otro extremo para equilibrar. La velocidad de giro es muy elevada. Su gran inconveniente es que introducen en el eje unos esfuerzos muy variables, acortando la vida. Mientras que al usar menos materiales se reduce el coste de la instalación. 

-       Dos palas o bipala: presenta la ventaja de ahorrar el coste de una pala y el peso. Su penetración en el mercado es más complicado ya que necesitan una mayor velocidad de viento para producir la misma energía.



-      Tres palas: La mayoría de los aerogeneradores modernos tienen este diseño, consta de tres palas colocadas formando 120º entre sí. Al tener un mayor de palas el coste y el peso aumenta considerablemente.  

-       Multipala: Se llaman también americanos ya que lo utilizaban en Amarice, para extraer el agua de los pozos. En la actualidad, estos aerogeneradores no se emplean para la generación de energía eléctrica, pero sí son muy usados en bombeo de agua, etc. 



Partes del aerogenerador

Los principales componentes que forman parte de un aerogenerador son los siguientes: 


     



1.         Pala.
2.         Buje.
3.         Freno aerodinámico.
4.         Góndola.
6.         Caja multiplicadora.
7.         Freno mecánico.
10.       Generador.
11.       Torre.
12.       Veleta y anemómetro.


Es todo el conjunto de todos los elementos que forman parte de la turbina eólica. Está  formado por las palas y el buje. Dicho con otras palabras, el rotor es el corazón de la turbina.
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También se les denomina álabes o aspas; las palas son una parte imprescindible de la turbina eólica.
Los álabes toman la energía del viento, la capturan y la convierten en rotación en el buje.
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Otro de los componentes del rotor es el buje, que es el elemento de unión de las palas con el sistema de rotación. Los bujes pueden ser de dos tipos: bujes rígidos y bujes basculantes.



Se entiende por góndola el alojamiento que contiene las máquinas y la transmisión  del aerogenerador. Está colocada en la parte superior de la torre y sirve además de enlace de la torre con el rotor. En ella están alojados carcasa, bastidor, sistema de transmisión, freno mecánico, grupo hidráulico, generador eléctrico, sistema de orientación, cuadros de control, baliza de señalización, unidad de refrigeración, polipasto y transformador de potencia.
La carcasa es el recubrimiento o envolvente en el que se encuentran todos los componentes del aerogenerador y que los protege frente a agentes meteorológicos y condiciones ambientales extremas.
En el interior de la carcasa tiene que haber suficiente espacio, para realizar las operaciones de reparación y mantenimiento de la máquina.


El sistema mecánico de la transmisión o tren de potencia lo constituyen todos los elementos y componentes de la turbina que transmiten par mecánico al eje de giro.
Según esta definición, el sistema mecánico de la transmisión, en un aerogenerador de eje horizontal, lo componen al menos el eje de baja velocidad (eje principal), la caja multiplicadora (caja) y el eje de alta velocidad (acople).


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La caja multiplicadora es el elemento del aerogenerador que multiplica las revoluciones de giro del conjunto buje-aspas y divide en la misma proporción la fuerza de dicho eje..



La función principal del freno mecánico es mantener bloqueado el eje de giro durante las operaciones de puesta en marcha y mantenimiento del aerogenerador.

Un generador eléctrico es un dispositivo capaz de transformar la energía mecánica en energía eléctrica. En la integración de aerogeneradores para parques eólicos se utilizan generadores eléctricos de dos tipos, llamados: asíncronos y síncronos.
El principio de funcionamiento de todos los motores y generadores se basa en el uso de un campo magnético rotacional.
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Los aerogeneradores modernos tienen un sistema de orientación activo, con el fin de estar en todo momento enfrentados a la dirección del viento. Para ello cuentan con un sistema de medición de la dirección del viento, mediante unas veletas colocadas en la góndola de la torre que se utilizan como señales, para que el sistema de control actúe sobre mecanismos moto reductores,   que son los encargados de orientar la góndola engranando con la corona de orientación de la torre.


El cuadro de control o también conocido como unidad de control, es el encargado de monitorizar y controlar todas las funciones de la turbina, incluyendo la regulación del paso de las palas, con el fin de optimizar el rendimiento del aerogenerador, para todas las velocidades de viento.
Otros elementos que forman parte del aerogenerador son:
-       Baliza de señalización para aviones
-       Unidad de refrigeración
-       Polipasto
-       Transformador de potencia y celdas de media tensión.

La torre es uno de los principales componentes de los aerogeneradores de eje horizontal. Considerada de forma aislada, la torre representa un elemento convencional del aerogenerador; sin embargo,  su diseño estructural requiere un conocimiento general del funcionamiento del sistema.


Historia energía eólica

La energía eólica es una de las energías más antiguas. De hecho, esta energía a movido barcos impulsados por velas o ha hecho funcionar la maquinaria de los molinos al mover sus aspas.


Los primeros molinos de viento, se comenzaron a utilizar ya en el siglo I, este molino de viento se utilizó para hacer funcionar un órgano. Pero no fue hasta el siglo XII cuando aparecieron los primeros molinos en Europa., más concretamente en Francia e Inglaterra y fueron extendiéndose por el continente. Eran unas estructuras de madera, conocidas como torres de molino, que se hacían girar a mano alrededor de un poste central para extender sus aspas al viento. El molino de torre se desarrolló en Francia a lo largo del siglo XIV. Consistía en una torre de piedra coronada por una estructura rotativa de madera que soportaba el eje del molino y la maquinaria superior del mismo.



Estos primeros ejemplares tenían una serie de características comunes. De la parte superior del molino sobresalía un eje horizontal. De este eje partían de cuatro a ocho aspas, con una longitud entre 3 y 9 metros. Las vigas de madera se cubrían con telas o planchas de madera. La energía generada por el giro del eje se transmitía, a través de un sistema de engranajes, a la maquinaria del molino emplazada en la base de la estructura.
Los molinos de eje horizontal fueron usados extensamente en Europa Occidental para moler trigo desde la década de 1180 en adelante. Basta recordar los famosos molinos de viento en las andanzas de Don Quijote. Todavía existen molinos de esa clase, por ejemplo, en Holanda.




Aunque la evolución en la historia de los molinos de viento transcurre de forma continua, a finales de la Edad Media las innovaciones y las aplicaciones de las máquinas eólicas se producen con rapidez; los molinos construidos entre los siglos XV y XIX tenían otras aplicaciones, como el bombeo de agua en tierras bajo el nivel del mar, serradores de madera, fábricas de papel, prensado de semillas para producir aceite, así como triturar todo tipo de materiales; en el siglo XIX se llegaron a construir unos 9 000 molinos en Holanda. 
El uso de las turbinas de viento para generar electricidad comenzó en Dinamarca a finales del siglo pasado y se ha extendido por todo el mundo; los molinos para el bombeo de agua se emplearon a gran escala durante el asentamiento de la población en las regiones áridas del oeste de Estados Unidos.   
Fue ya en el año 1888, cuando el americano Charles Brus, construyo el primer aerogenerador moderno capaz de producir energía energía eléctrica, su diámetro de rotor era de 17 m y un generador de 12 kW. 



En la primera mitad del siglo XX, los aerogeneradores se enfrentaron a la competencia creciente de las centrales de carbón y las redes eléctricas nacionales. No obstante, los períodos de escasez de carbón y de petróleo, durante la Segunda Guerra Mundial los generadores de energía eólica garantizaron una demanda continuada. 
Juul  fue el artífice de construir el primero de los aerogeneradores modernos, su potencia es del orden de 200 kW y su diámetro es de 24 m. El nombre del aerogenerador fue Gedser. 




En los años 70, tras la crisis del petróleo fueron muchos los países (Dinamarca, Alemania, Suecia, EE.UU.) que se interesaron por la energía eólica y la construcción de grandes aerogeneradores. 
Uno de los primeros aerogeneradores actuales fue la máquina Bonus, con una potencia de 30 kW fue construida en 1980. 






Energía eólica para tod@s

Ponemos en marcha este blog, que ha sido elaborado por alumnos de 4º ESO del Instituto I.E.S. Pirámide de la ciudad de Huesca, para intentar acercar la Energía eólica a todos los ciudadanos y de esta manera darla a conocer de una forma fácil y sencilla de entender para todos.

Dicho esto, os queremos dar la BIENVENIDA a tod@s nuestros seguidores y esperamos vuestros comentarios y aportaciones.