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Parque Eólico Villonaco - Loja

Análisis del parque eólico Villonaco - Loja Características generales de funcionamiento, conexión al SNT.

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PARQUE EÓLICO VILLONACO - LOJA
Santiago René Sarmiento Sotomayor
Electrónica y Telecomunicaciones, Universidad Técnica Particular de Loja
Loja, Ecuador
santiago.r.ss@hotmail.com
Resumen—Teniendo Ecuador un potencial factible eólico de
884.22 MW, en el siguiente documento especificaré el
potencial eólico de la provincia de Loja. Con 520.46 MW de
potencial factible eólico en Loja, es la provincia con mayor
capacidad de potencial eólico del Ecuador, seguido por la
provincia de Pichincha, y la provincia de Bolívar con el
potencial más pequeño de la Región Sierra.
El parque eólico Villonaco, ubicado en la provincia de Loja, se
une al SNT, aportando con 16.5 MW a la transmisión
nacional.
Palabras Claves—Potencial eólico, Sistema Nacional de
Transmisión (SNT), aerogenerador.
I. INTRODUCCIÓN
Con el desarrollo de la economía global, la demanda
energética a nivel mundial ha incrementado notablemente.
Por otro lado, el desarrollo de energía eléctrica mediante el
uso de derivados de combustibles fósiles, ha causado serios
efectos ambientales. De ese modo se ha impulsado la
generación de la energía renovable en todo el mundo.
“La energía eólica es aquella que se produce
aprovechando la fuerza cinética del viento. Este tipo de
energía es una de las fuentes de energía renovable con
mayor crecimiento en el mundo. La energía eólica es
utilizada principalmente para producir energía eléctrica
mediante aerogeneradores.”[1]
En el Ecuador a partir de los estudios con el primer atlas
eólico del Ecuador, se dio a conocer 7 provincias de la
región sierra, donde Loja es la provincia que mayor
potencial eólico posee.
En toda la región sierra se podrán instalar centrales
eólicas, cuya potencia sumada llegará a equivaler el 88% de
la potencia instalada en la central de Paute.
En el sector Sur del Ecuador, concretamente en la
provincia de Loja, se desarrolló el proyecto eólico
Villonaco. Ubicado a 2720 metros de altura, sector
Villonaco, son los aerogeneradores más altos del Ecuador,
generalmente se los ubica a nivel del mar, máximo hasta
1000 metros de altura.
II. POTENCIAL EÓLICO DE LOJA.
Con el primer estudio del potencial eólico a nivel
nacional, el Ministerio de Electricidad y Energía Renovable
(MEER) presentó el Atlas Eólico del Ecuador. De acuerdo
con el estudio del Ministerio de Electricidad, la región
Sierra es la que mayor potencial eólico posee, donde se
destaca la provincia de Loja (ver Fig. 1).
Fig.1 Potencial Eólico del Ecuador. [1]
La provincia de Loja posee un potencial bruto de 880.19
MW, distribuidos en todo el territorio de la provincia. La
producción anual estimada es de 1511.26 GWh. Mientras el
potencial factible de la provincia es de 520.46 MW, y
893.62 GWh/año.
En busca de aprovechar la máxima cantidad de potencial
eólico existente en la provincia de Loja, la empresa
ENERSUR EP, se encuentra promoviendo “El plan de
desarrollo eólico de la provincia de Loja”(ver Fig. 2), tras el
éxito alcanzado sobre los estudios que realizó esta empresa
desde el año 2003 a los sitios denominados “Huayrapungos”
(“Puerta de los Vientos” en quechua), han permitido la
construcción del Parque Eólico Villonaco, primer proyecto
eólico de la provincia de Loja, reconocido a nivel nacional e
internacional por su gran potencial, como también sus
características únicas de viento.
CELEC E.P. es la empresa encargada de la construcción
del proyecto Villonaco.
TABLA I
Fuente: ENERSUR EP [4]
Actualmente el proyecto Villonaco es el único terminado,
aunque en manos de la empresa constructora china, Xinjiang
Goldwind Science and Technology, por motivos de garantía aún
no se encuentra en manos de CELEC E.P., éste proyecto permitirá
disminuir la emisión contaminante de 35.270 toneladas de gases de
efecto invernadero por año. Además cubrirá el 41.6% de la
demanda del área de servicio de la EERSA.
Los siguientes proyectos que incluyen: DUCAL –
MENBRILLO, SANTO DOMINGO, CACHIPAMBA y
HUACACOCHA, se ha determinado la factibilidad de construir
los siguientes 85MW que se incorporaran al SNT.
III. CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL PARQUE EÓLICO
VILLONACO.
El proyecto eólico Villonaco está compuesto de once
aerogeneradores, ubicados a una altura de 2720 m.s.n.m. El
emplazamiento de Villonaco está situado en las montañas
del oeste de la ciudad de Loja. El Cerro Villonaco está
ubicado con una orientación NNW-SSE, con una longitud
aproximada de 3 km.
La empresa Normawind ha sido la encargada de realizar
los estudios convenientes, a partir del año 2002. Las
mediciones se realizaron con anemómetros, para medir la
velocidad del viento, y, veletas para medir la dirección del
viento, en tres alturas diferentes, desde 10 m, 20 m, y 30 m.
TABLA II.
RESULTADO DE LAS MEDICIONES DE NORMAWIND.
Fuente: Descripción del Villonaco. NORMAWIND [5]
Aerogeneradores de tecnología alemana, construidos en
por la empresa china Goldwind. Certificación de
aerogeneradores de Clase S, es decir aerogeneradores
diseñados específicamente para las condiciones de la zona.
Once aerogeneradores modelo GW 70/1500. La
construcción de tales aerogeneradores se diseñó en tres
segmentos, por motivos de logística. Partes del
aerogenerador, segmentos de 20 m cada uno, tres aspas de
35 m de largo, cubrirán un diámetro de 70 m y un área de
3848 m2
. Cada aspa consta de un motor que le permitirá
moverse 360°, se incorporan al rotor sin ningún tipo de
engranaje para disminuir el ruido.
Los componentes de la góndola, como un generador de
imanes permanentes (electroimán), un buje, y un set de
palas (3 aspas), también se moverán 360° dependiendo de la
dirección del viento. La cimentación de cada aerogenerador
está constituido de pilotes en 7 de 11 plataformas, variando
según la litología del sector, los pilotes prebarrenados varían
de 5 a 24 metros de longitud. Las 4 plataformas restantes
están conformadas por una subestructura de plintos y
columnas.
Fig.2 Aerogenerador modelo GW 70/1500 [7]
Posee dos circuitos de interconexión. Consta además de
una subestación de elevación Villonaco a 69000 V. Cada
aerogenerador genera 1.5 MW, con los once trabajando
suma un total de 16.5 MW que aporta al SNT, garantiza la
generación de 59.57 GWh/año.
IV. CONDICIONES DE OPERACIÓN.
Todos los sistemas electrónicos y tableros de control de
los aerogeneradores reciben energía del SNT, con un
transformador de 5 kW de servicio, se proporcionan energía
a estos dispositivos y al electroimán (el estator), todo debe
funcionar antes de empezar a generar energía eléctrica.
Es necesario una velocidad mínima de 4.5 m/s para que
el aerogenerador empiece a girar, en la parte superior de la
góndola se encuentran dos instrumentos, la veleta y el
anemómetro. Si el sistema detecta una velocidad en el
viento de 27 m/s en el lapso de 10 minutos, el
aerogenerador se frena hasta pararse totalmente.
La velocidad de viento promedio anual de 12.4 m/s, se
encuentra a 0.6 m/s sobre el rango de la velocidad nominal
de viento que designa el constructor.
La góndola puede recibir órdenes de otro sistema
conectado a la veleta, éste le permite girar según la
dirección del viento, para mantener al aerogenerador
trabajando eficientemente, de la misma manera cada aspa
puede rotar distintamente de las otras. El generador produce
corriente de tipo CA (corriente alterna), a un nivel de
tensión de 620 V de variada frecuencia.
La corriente entra en una fase de rectificación para cada
uno de los aerogeneradores, y con un segundo
transformador de elevación envían la energía eléctrica a
34500 V a 60 Hz, hacia la subestación Villonaco. La S/E
Villonaco eleva la tensión a 69kV.
Fig.3 Generación de energía Proyecto Villonaco.
Para la factibilidad de mantenimiento se diseñaron dos
circuitos de interconexión entre aerogeneradores. La
respectiva conexión corresponde, de los seis primeros
aerogeneradores al primer circuito, y los cinco restantes se
conectan al segundo circuito.
V. CONEXIÓN AL SISTEMA NACIONAL DE TRANSMISIÓN
(SNT).
La generación de energía del parque eólico Villonaco se
conecta directamente al SNT. Pasando desde los
aerogeneradores que se conectan a la S/E Villonaco
mediante dos circuitos a 34500 V, se eleva la tensión a
69000 V.
Con un circuito de aproximadamente 4.5 km se
interconecta con la subestación Loja, que pertenece al SNT.
El parque eólico aportara directamente al SNT 16.5 MW, y
busca reducir la emisión de gases de efecto invernadero en
una cantidad de 35.270 toneladas de CO2 por año.
VI. CONCLUSIONES
El Potencial eólico de la provincia de Loja se aprovechó
con la construcción del parque eólico Villonaco. Aportando
16.5 MW al SNT es uno de los primeros proyectos eólicos
concluidos de Loja.
La generación de energía con aerogeneradores permite
el ahorro de combustible fósil, y disminución de gases como
el CO2, la culminación de los demás proyectos en Loja,
permitirá cubrir gran parte de la demanda energética en el
sector Sur del país.
REFERENCIAS
[1] Ministerio de Electricidad y Energía Renovable. El primer Atlas
Eólico del Ecuador. [En línea]. Disponible en:
http://www.energia.gob.ec/ministerio-de-electricidad-y-energia-
renovable-presento-el-primer-atlas-eolico-del-ecuador/
[2] El Comercio. Siete provincias de la Sierra tienen un potencial eólico
de 885 megavatios. [En línea]. Disponible en:
http://www.elcomercio.com.ec/negocios/energia_eolica-Ecuador-
Ministerio_de_Electricidad_0_877712311.html
[3] Wikipedia. Aerogenerador. [En linea]. Disponible en:
http://es.wikipedia.org/wiki/Aerogenerador
[4] ENERSUR EP. Plan de Desarrollo Eólico de la Provincia de Loja.
[En línea]. Disponible en:
http://enersurep.gob.ec/index.php?option=com_content&view=articl
e&id=101&Itemid=82
[5] Normawind. Descripción de Villonaco (Loja). [En línea]. Disponible
en:
http://www.enersurep.gob.ec/docs/villonaco/Anexo%202%20Descri
pcion%20eolica%20Villonaco.pdf
[6] Proyecto Villonaco. [En línea]. Disponible en:
http://www.youtube.com/watch?v=OhPX3e-SL5E
[7] GW 70/1500. [En línea]. Disponible en:
http://www.4coffshore.com/windfarms/turbine-goldwind-gw-70-
1500-tid23.html
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Parque Eólico Villonaco - Loja

  • 1. PARQUE EÓLICO VILLONACO - LOJA Santiago René Sarmiento Sotomayor Electrónica y Telecomunicaciones, Universidad Técnica Particular de Loja Loja, Ecuador santiago.r.ss@hotmail.com Resumen—Teniendo Ecuador un potencial factible eólico de 884.22 MW, en el siguiente documento especificaré el potencial eólico de la provincia de Loja. Con 520.46 MW de potencial factible eólico en Loja, es la provincia con mayor capacidad de potencial eólico del Ecuador, seguido por la provincia de Pichincha, y la provincia de Bolívar con el potencial más pequeño de la Región Sierra. El parque eólico Villonaco, ubicado en la provincia de Loja, se une al SNT, aportando con 16.5 MW a la transmisión nacional. Palabras Claves—Potencial eólico, Sistema Nacional de Transmisión (SNT), aerogenerador. I. INTRODUCCIÓN Con el desarrollo de la economía global, la demanda energética a nivel mundial ha incrementado notablemente. Por otro lado, el desarrollo de energía eléctrica mediante el uso de derivados de combustibles fósiles, ha causado serios efectos ambientales. De ese modo se ha impulsado la generación de la energía renovable en todo el mundo. “La energía eólica es aquella que se produce aprovechando la fuerza cinética del viento. Este tipo de energía es una de las fuentes de energía renovable con mayor crecimiento en el mundo. La energía eólica es utilizada principalmente para producir energía eléctrica mediante aerogeneradores.”[1] En el Ecuador a partir de los estudios con el primer atlas eólico del Ecuador, se dio a conocer 7 provincias de la región sierra, donde Loja es la provincia que mayor potencial eólico posee. En toda la región sierra se podrán instalar centrales eólicas, cuya potencia sumada llegará a equivaler el 88% de la potencia instalada en la central de Paute. En el sector Sur del Ecuador, concretamente en la provincia de Loja, se desarrolló el proyecto eólico Villonaco. Ubicado a 2720 metros de altura, sector Villonaco, son los aerogeneradores más altos del Ecuador, generalmente se los ubica a nivel del mar, máximo hasta 1000 metros de altura. II. POTENCIAL EÓLICO DE LOJA. Con el primer estudio del potencial eólico a nivel nacional, el Ministerio de Electricidad y Energía Renovable (MEER) presentó el Atlas Eólico del Ecuador. De acuerdo con el estudio del Ministerio de Electricidad, la región Sierra es la que mayor potencial eólico posee, donde se destaca la provincia de Loja (ver Fig. 1). Fig.1 Potencial Eólico del Ecuador. [1] La provincia de Loja posee un potencial bruto de 880.19 MW, distribuidos en todo el territorio de la provincia. La producción anual estimada es de 1511.26 GWh. Mientras el potencial factible de la provincia es de 520.46 MW, y 893.62 GWh/año. En busca de aprovechar la máxima cantidad de potencial eólico existente en la provincia de Loja, la empresa ENERSUR EP, se encuentra promoviendo “El plan de desarrollo eólico de la provincia de Loja”(ver Fig. 2), tras el éxito alcanzado sobre los estudios que realizó esta empresa desde el año 2003 a los sitios denominados “Huayrapungos” (“Puerta de los Vientos” en quechua), han permitido la construcción del Parque Eólico Villonaco, primer proyecto eólico de la provincia de Loja, reconocido a nivel nacional e internacional por su gran potencial, como también sus características únicas de viento. CELEC E.P. es la empresa encargada de la construcción del proyecto Villonaco.
  • 2. TABLA I Fuente: ENERSUR EP [4] Actualmente el proyecto Villonaco es el único terminado, aunque en manos de la empresa constructora china, Xinjiang Goldwind Science and Technology, por motivos de garantía aún no se encuentra en manos de CELEC E.P., éste proyecto permitirá disminuir la emisión contaminante de 35.270 toneladas de gases de efecto invernadero por año. Además cubrirá el 41.6% de la demanda del área de servicio de la EERSA. Los siguientes proyectos que incluyen: DUCAL – MENBRILLO, SANTO DOMINGO, CACHIPAMBA y HUACACOCHA, se ha determinado la factibilidad de construir los siguientes 85MW que se incorporaran al SNT. III. CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL PARQUE EÓLICO VILLONACO. El proyecto eólico Villonaco está compuesto de once aerogeneradores, ubicados a una altura de 2720 m.s.n.m. El emplazamiento de Villonaco está situado en las montañas del oeste de la ciudad de Loja. El Cerro Villonaco está ubicado con una orientación NNW-SSE, con una longitud aproximada de 3 km. La empresa Normawind ha sido la encargada de realizar los estudios convenientes, a partir del año 2002. Las mediciones se realizaron con anemómetros, para medir la velocidad del viento, y, veletas para medir la dirección del viento, en tres alturas diferentes, desde 10 m, 20 m, y 30 m. TABLA II. RESULTADO DE LAS MEDICIONES DE NORMAWIND. Fuente: Descripción del Villonaco. NORMAWIND [5] Aerogeneradores de tecnología alemana, construidos en por la empresa china Goldwind. Certificación de aerogeneradores de Clase S, es decir aerogeneradores diseñados específicamente para las condiciones de la zona. Once aerogeneradores modelo GW 70/1500. La construcción de tales aerogeneradores se diseñó en tres segmentos, por motivos de logística. Partes del aerogenerador, segmentos de 20 m cada uno, tres aspas de 35 m de largo, cubrirán un diámetro de 70 m y un área de 3848 m2 . Cada aspa consta de un motor que le permitirá moverse 360°, se incorporan al rotor sin ningún tipo de engranaje para disminuir el ruido. Los componentes de la góndola, como un generador de imanes permanentes (electroimán), un buje, y un set de palas (3 aspas), también se moverán 360° dependiendo de la dirección del viento. La cimentación de cada aerogenerador está constituido de pilotes en 7 de 11 plataformas, variando según la litología del sector, los pilotes prebarrenados varían de 5 a 24 metros de longitud. Las 4 plataformas restantes están conformadas por una subestructura de plintos y columnas. Fig.2 Aerogenerador modelo GW 70/1500 [7] Posee dos circuitos de interconexión. Consta además de una subestación de elevación Villonaco a 69000 V. Cada aerogenerador genera 1.5 MW, con los once trabajando suma un total de 16.5 MW que aporta al SNT, garantiza la generación de 59.57 GWh/año. IV. CONDICIONES DE OPERACIÓN. Todos los sistemas electrónicos y tableros de control de los aerogeneradores reciben energía del SNT, con un transformador de 5 kW de servicio, se proporcionan energía a estos dispositivos y al electroimán (el estator), todo debe funcionar antes de empezar a generar energía eléctrica. Es necesario una velocidad mínima de 4.5 m/s para que el aerogenerador empiece a girar, en la parte superior de la góndola se encuentran dos instrumentos, la veleta y el anemómetro. Si el sistema detecta una velocidad en el viento de 27 m/s en el lapso de 10 minutos, el aerogenerador se frena hasta pararse totalmente. La velocidad de viento promedio anual de 12.4 m/s, se encuentra a 0.6 m/s sobre el rango de la velocidad nominal de viento que designa el constructor. La góndola puede recibir órdenes de otro sistema conectado a la veleta, éste le permite girar según la dirección del viento, para mantener al aerogenerador trabajando eficientemente, de la misma manera cada aspa puede rotar distintamente de las otras. El generador produce corriente de tipo CA (corriente alterna), a un nivel de tensión de 620 V de variada frecuencia.
  • 3. La corriente entra en una fase de rectificación para cada uno de los aerogeneradores, y con un segundo transformador de elevación envían la energía eléctrica a 34500 V a 60 Hz, hacia la subestación Villonaco. La S/E Villonaco eleva la tensión a 69kV. Fig.3 Generación de energía Proyecto Villonaco. Para la factibilidad de mantenimiento se diseñaron dos circuitos de interconexión entre aerogeneradores. La respectiva conexión corresponde, de los seis primeros aerogeneradores al primer circuito, y los cinco restantes se conectan al segundo circuito. V. CONEXIÓN AL SISTEMA NACIONAL DE TRANSMISIÓN (SNT). La generación de energía del parque eólico Villonaco se conecta directamente al SNT. Pasando desde los aerogeneradores que se conectan a la S/E Villonaco mediante dos circuitos a 34500 V, se eleva la tensión a 69000 V. Con un circuito de aproximadamente 4.5 km se interconecta con la subestación Loja, que pertenece al SNT. El parque eólico aportara directamente al SNT 16.5 MW, y busca reducir la emisión de gases de efecto invernadero en una cantidad de 35.270 toneladas de CO2 por año. VI. CONCLUSIONES El Potencial eólico de la provincia de Loja se aprovechó con la construcción del parque eólico Villonaco. Aportando 16.5 MW al SNT es uno de los primeros proyectos eólicos concluidos de Loja. La generación de energía con aerogeneradores permite el ahorro de combustible fósil, y disminución de gases como el CO2, la culminación de los demás proyectos en Loja, permitirá cubrir gran parte de la demanda energética en el sector Sur del país. REFERENCIAS [1] Ministerio de Electricidad y Energía Renovable. El primer Atlas Eólico del Ecuador. [En línea]. Disponible en: http://www.energia.gob.ec/ministerio-de-electricidad-y-energia- renovable-presento-el-primer-atlas-eolico-del-ecuador/ [2] El Comercio. Siete provincias de la Sierra tienen un potencial eólico de 885 megavatios. [En línea]. Disponible en: http://www.elcomercio.com.ec/negocios/energia_eolica-Ecuador- Ministerio_de_Electricidad_0_877712311.html [3] Wikipedia. Aerogenerador. [En linea]. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Aerogenerador [4] ENERSUR EP. Plan de Desarrollo Eólico de la Provincia de Loja. [En línea]. Disponible en: http://enersurep.gob.ec/index.php?option=com_content&view=articl e&id=101&Itemid=82 [5] Normawind. Descripción de Villonaco (Loja). [En línea]. Disponible en: http://www.enersurep.gob.ec/docs/villonaco/Anexo%202%20Descri pcion%20eolica%20Villonaco.pdf [6] Proyecto Villonaco. [En línea]. Disponible en: http://www.youtube.com/watch?v=OhPX3e-SL5E [7] GW 70/1500. [En línea]. Disponible en: http://www.4coffshore.com/windfarms/turbine-goldwind-gw-70- 1500-tid23.html