Eólica: una introducción ambiental para futuros ingenieros

1. Cátedra de Ingeniería Ambiental
Introducción
a la Energía
Eólica
Materia: INGENIERIA AMBIENTAL
Año: 3ero
Profesor
Ing. Carlos José Scaramuzza (Especialista en Ing. Ambiental)
2°C Año 2014

2. La Energía y el Medio Ambiente
Recordemos: según el recurso que se utilice para su producción pueden ser:
No renovables:
recursos finitos, se agotan.
Cátedra de Ingeniería Ambiental
Renovables: recursos
prácticamente inagotables.

3. Cátedra de Ingeniería Ambiental
Energía Eólica
Tecnologías y aplicaciones en que se aprovecha la energía cinética del
viento convirtiéndola en energía eléctrica o mecánica.
Instalaciones aisladas, no conectadas a
la red Eléctrica normalmente cubren
aplicaciones de pequeña potencia,
principalmente
de electrificación rural.
Instalaciones conectadas, normalmente
denominadas parques eólicos permiten
obtener un aprovechamiento energético
mayor, son además las que presentan las
mejores expectativas de crecimiento de
mercado.

4. Cátedra de Ingeniería Ambiental
Energía Eólica
Ventajas
Es inagotable.
Es mucho menos contaminante.
Es de libre acceso y gratuita.
Vida útil de equipos 20 o más años.
Se puede aprovechar en la medida de las necesidades del momento.
Desventajas
Se encuentra dispersa.
El recurso es intermitente y aleatorio.
Puede generar contaminación sonora y visual.

5. Capacidad Mundial Instalada
Cátedra de Ingeniería Ambiental
Fuente: World Wind Energy Association - http://www.wwindea.org

6. Evolución en Argentina
Cátedra de Ingeniería Ambiental
Fuente: World Wind Energy Association - http://www.wwindea.org

7. Fomento desde el marco legal
La Ley 26.190 del 2007 establece el “Régimen de fomento nacional para el uso
de fuentes renovables de energía destinada a la producción de energía
eléctrica “. (Resolución Conjunta 572/2011 y 172/2011, Ministerio de Planificación
Federal, Inversión Pública y Servicios y Ministerio de Economía y Finanzas
Públicas)
Objetivo: lograr la contribución de las fuentes de energía renovables hasta alcanzar
el 8% del consumo de energía eléctrica nacional en 10 años.
Beneficios: régimen de inversión por un periodo de 10 años y una remuneración
adicional respecto del precio de mercado de la energía por un periodo de 15 años.
Programa GENREN: licitación de proyectos de energías renovables
Cátedra de Ingeniería Ambiental
del Estado
Informe Villalonga: http://awsassets.wwfar.panda.org/downloads/energias_renovables_14_vf.pdf

8. Aerogeneradores: tipos según su eje de
Cátedra de Ingeniería Ambiental
rotación
Vertical
Horizontal
 No necesita orientarse respecto a la dirección
del viento.
 Equipos de generación y control al pie.
 Robustez y resistencia para zonas de vientos
arranchados y con direcciones cambiantes.
 Menor eficiencia de conversión energética.
 El plano de rotación debe conservarse
perpendicular a la dirección del viento.
 El generador y la caja de multiplicación, están
ubicados en la parte superior de la torre.
 Diseño estructural mas complejo.
 Mayor eficiencia en la conversión energética.
Más del 80% de los fabricantes se inclinan por el sistema de eje horizontal.

9. Partes de un Molino Eólico
Cátedra de Ingeniería Ambiental
(Wind Turbine)
Video: https://www.youtube.com/watch?v=CiLPgUYwG6s

10. Caso: Aerogenerador de 700W
Cátedra de Ingeniería Ambiental
Eje horizontal y de baja potencia: robustez,
simpleza mecánica y bajo costo, construido a
partir de materiales y recursos locales.
Basado en el modelo creado por Hugh Piggott,
Características Técnicas
Configuración del rotor Eje horizontal
Diámetro de aspas 2,4 metros
Cantidad de aspas 3
Potencia Nominal 700 W
Tensión nominal 24 V o 48 V
Tipo de baterías De ciclo profundo
Velocidad de arranque 3 m/s
Velocidad de corte 12 m/s
Generador Alternador trifásico de
imanes permanentes
Desarrollo Tecnológico Fundación Energizar: http://www.energizar.org.ar

11. Cátedra de Ingeniería Ambiental
Proveedores Eólica

12. Cátedra de Ingeniería Ambiental
Enfoque Teórico

13. Taller: Aplicación Práctica
Consigna: proponer una combinación de condiciones externas y parámetros de
diseño básicos que generen una energía de entre 800 y 1.000 Kwh por mes al pie
de un parque generador.
Realizar una tabla Excel que permita variar magnitudes y verificar cumplimiento de
lo requerido.
Restricciones e Hipótesis simplificativas
• Localización geográfica con viento aprovechable durante 10 horas diarias.
• Eficiencia de hélices estimada entre 30% y 50%.
• Asumir velocidad del viento con distribución temporal uniforme.
• Máxima cantidad de aerogeneradores: 3
• Eficiencia de generador: 80%
• Radio de hélices entre 1m y 3m
• Días de operación: 25 al mes
Cátedra de Ingeniería Ambiental

14. Taller: Aplicación Práctica
Cátedra de Ingeniería Ambiental
Min Max
Valor
Adoptado
Unidades
Parque Aerogeneradores
Potencia Total de Salida Kwh/mes
Días al mes de operación días
Horas Viento Aprovechables hs/día
Velocidad promedio viento m/seg
Eficiencia Hélices adim
Eficiencia generadores adim
Densidad del aire Kg/m3
Cantidad de generadores unidades
Diámetro de Hélice m
Potencia Salida Parque Kwh/mes
Requerimientos
Datos Fijos
Datos Variables
Resultados
Porcentaje cumplimiento requerimiento
Modelo de Tabla

15. Cátedra de Ingeniería Ambiental
Bibliografía
 Curcio Esteban, Generador Eólico, Buenos Aires: Ministerio de Educación, Ciencia
y Tecnología de la Nación (2006).
 Conceptos generales de Energía Eólica, Escuela de Formación Técnica,
Universidad de Alcalá (2011).
 Energía Eólica, INTI, e-renova (2012).
 Energías Renovables, Secretaría de Energía de la Nación (2008).
 BRIDGEWATER ALLAN, Energías Alternativas Handbook, Editorial: PARANINFO
(2009).
 DE JUANA JOSE MARIA, Energías Renovables Para El Desarrollo, Editorial:
PARANINFO (2003)
 VILLARRUBIA LOPEZ MIGUEL , Ingeniería De La Energía Eólica, MARCOMBO,
(2012), Colección: NUEVAS ENERGIAS