Sistemas de regulación y control en aerogeneradores

Master en Energías
Renovables
Módulo Energía Eólica 2011.

José Manuel Almendros Ulibarri

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Dpto. Ciencias Ambientales y Recursos Naturales.

M
FACULTAD DE FARMACIA. Campus de Montepríncipe

J.

Módulo 1 – Entorno Energético (II)
Módulo Energía Eólica

TEMA 5

1) Generadores eléctricos.
2) Sistemas de regulación de velocidad y de control de potencia
2.1) Necesidad
2.2) Funcionamiento básico
2.3) Clasificación
2.3.1) Control de potencia (ángulo de paso)
2.3.2) Regulación de velocidad (par en el eje de generador eléctrico)
2.3.3) Comparativa
3) Control automático de la generación

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M
Máster Energías Renovables 2008

J.

Aerogeneradores. Módulo 1 – Entorno Energético (II)
Sistemas de regulación y control. Objetivos.

1) Describir los tipos de generadores eléctricos utilizados en aerogeneradores.
2) Conocer el funcionamiento básico de un aerogenerador en las diferentes situaciones en
las que puede operar, sometido a la variabilidad del recurso eólico.
3) Describir los diferentes sistemas de regulación de velocidad y de control de potencia
de los aerogeneradores comerciales actuales.
4) Comparar las principales características, ventajas e inconvenientes, de cada una de las
configuraciones descritas.

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2) Sistemas de regulación y control.

• Funcionamiento seguro y fiable
• Monitorización de componentes y variables
• Comprobar variables en rango admisible
• Detección y predicción de fallos
¿Cómo?
A través de las señales de control
Ajustando los valores de referencia
Cambiando el estado de funcionamiento
Regulación pasiva: diseñar el sistema para que la propia dinámica del
sistema haga innecesario sistemas de control adicionales.

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2) Sistemas de regulación y control.

Los sistemas de regulación y control de un aerogenerador juegan un papel esencial a la
hora de garantizar el correcto funcionamiento de un parque eólico.
-el control de la velocidad del rotor para maximizar la producción de energía y
para garantizar la seguridad de la propia máquina;
-la reducción de cargas mecánicas en el rotor y en el sistema de transmisión,
que podrían reducir la vida útil de estos elementos;
-la minimización del ruido aerodinámico provocado por el rotor y
-la eliminación, en lo posible, de las oscilaciones en la potencia eléctrica
vertida a la red, así como en la tensión y en la frecuencia de ésta.
-El sistema de control de un aero también se encarga de la supervisión del buen
estado de los diferentes elementos de la máquina y de la prevención de posibles
averías en ellos.
Existe una gran variedad de soluciones para implementar los sistemas de regulación y
control en aerogeneradores comerciales.

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2.1) Sistemas de regulación y control. Necesidad.

Los sistemas de regulación y control aseguran que la turbina funciona correctamente en cada una
de las condiciones de funcionamiento. En cada una de ellas, existen requisitos diferentes que se
deben cumplir, para garantizar el funcionamiento óptimo.

-A bajas velocidades, prima la minimización de esfuerzos en los sistemas mecánicos y la
ejecución eficaz y segura de la maniobra de conexión,

-a carga parcial el aprovechamiento máximo del recurso eólico,

-a plena carga, la seguridad frente a vientos fuertes y el aprovechamiento de la máxima potencia
del aero.

-en situaciones especiales, la ejecución segura de las maniobras de desconexión es el principal
objetivo.

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2.1) Sistemas de regulación y control. Necesidad.

Los sistemas de regulación y control aseguran que la turbina funciona correctamente en cada una
de las situaciones anteriores. En particular, los sistemas de regulación de la velocidad de giro del
rotor y los de control de potencia.
Los de regulación de la velocidad de giro del rotor son los encargados de gestionar la velocidad
de giro del rotor, de tal manera que el aprovechamiento energético del recurso eólico sea
satisfactorio. Además, tienen una importancia notable en la reducción del ruido aerodinámico, y
en la minimización de la transmisión de esfuerzos al tren de potencia.
Los de control de potencia modifican la respuesta aerodinámica del rotor para conseguir
mantener las condiciones de seguridad en todo momento. Además, también tienen cierta
influencia en la producción energética y en la calidad de los parámetros eléctricos de la energía
vertida a la red.

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2.2) Sistemas de regulación y control. Funcionamiento básico

Aerogenerador parado. El viento no sopla con
Plena suficiente velocidad. Aero parado y anclado.
2500
Carga
Conexión del aerogenerador. Controlador detecta
2000
velocidad suficiente. Aero perpendicular al viento.
Potencia (kW )

1500 Funcionamiento a carga parcial. Potencia del aero
Carga aumenta con velocidad. Objetivo maximizar la
1000 captación de la energía mecánica del viento.
Parcial
500
Funcionamiento a plena carga. Aero alcanzará la
0
máxima potencia. Objetivo mantener la seguridad
0 5 10 15 20 25 del equipo sin reducir la potencia suministrada.
Conexión Desconexión
Velocidad (m/s)
Desconexión del aerogenerador. Para vientos
demasiado intensos. No es posible mantener la
producción de energía en la máquina. Secuencia de
comandos de parada. También la velocidad
desciende por debajo del mínimo aprovechable

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Inicio
“S tart”

C om probación
inicial del P arada D esconexión
aero generador “S top” em ergencia

P arada de
funcionam iento

M odo pausa
“S tand S till”
L eyen d a:

E n espera de E stado de operación
viento suficiente perm anente
R einiciación
E stado de operación
transitorio
P roceso conexión
a la red eléctrica
Funcionam iento tras
fallo

P roducción a carga
Funcionam iento
parcial
norm al

P roducción a plena

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carga

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Estado de pausa

• Rotor bloquedo y frenos activados.
• Palas en posición bandera / aerofrenos activados.
• Generador desconectado.
• La góndola puede girar para desenrollar los cables u orientarse.
• Si se cumplen las condiciones necesarias para producir, pasa al
siguiente estado.

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En espera de viento suficiente
• Las palas comienzan a moverse por acción del viento.
• Durante el arranque, el paso de las palas varía para aumentar el par de
giro.
• Todos los componentes están listos para producir energía.
• Al igual que en el resto de estados, las condiciones de fallo y emergencia
se monitorizan.
• La velocidad del rotor está dentro del margen para la conexión, gracias al
control de paso de palas.
• Si se alcanza una velocidad mínima, se procede a la conexión a la red
eléctrica.
• Si la espera es muy larga, se vuelve a comprobar el AE.
• Orientación automática del AE.

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Conexión del generador
• Cuando la velocidad de viento es suficiente.
• Velocidad de giro del rotor adecuada, controlada por el paso de pala.
• Comprobación adicional del convertidor electrónico.
• Cuando la velocidad alcanza el óptimo, se produce la conexión y el
generador empieza a producir energía.

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Funcionamiento a carga parcial

• El generador vierte energía a la red.
• Paso de pala óptimo.
• La potencia a generar se calcula en función de la velocidad de giro del
rotor.
• La velocidad y la potencia se regula a través del convertidor electrónico
según la curva característica potencia/velocidad.
• Orientación automática.

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Funcionamiento a plena carga
• Cuando la velocidad de viento es elevada
• Velocidad de giro nominal +/- margen de fluctuación.
• Potencia generada = nominal +/- margen de fluctuación
• Control principal (lento pero muy efectivo para limitar potencia
turbina): paso de palas.
• Control secundario: convertidor de frecuencia (rápido gracias a
la electrónica).
• Posibles sobrecargas de pequeña duración.
• Rachas de viento.
• Si se reduce el viento, paso a carga parcial.
• Gestión de fallos y emergencias, como en el resto de estados.

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Desconexión a modo pausa

• “Desconexión suave” del generador desde cualquier estado.
• Se reduce gradualmente la velocidad de giro
• Palas van girando hasta posición bandera
• Después de una pausa, el sistema evoluciona al estado espera.

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2.3) Sistemas de regulación y control. Clasificación.
Clasificación sistemas de control de potencia
Control de la potencia suministrada por la máquina
Aerogeneradores de paso fijo: en ellos, el ángulo que forma la pala con respecto a la dirección
del viento incidente es constante, independientemente de la velocidad de éste y, por lo tanto, de la
zona de funcionamiento dentro de la curva de potencia del aero.
- Aerogeneradores de paso variable: son máquinas que tienen la capacidad de cambiar la
posición de las palas, girándolas a lo largo de su eje longitudinal, modificando así el ángulo de
incidencia con respecto al viento, en función de la zona de funcionamiento. Por lo tanto, a cada
velocidad del viento el ángulo de calado puede ser diferente, maximizando la eficiencia
aerodinámica del rotor. Dentro de éstos, existen máquinas que además pueden cambiar el ángulo
de calado (o de “pitch”, estos aeros se denominan en inglés “pitch controlled”) de manera
independiente para cada pala, lo que proporciona la mayor eficacia en el control aerodinámico.

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2.3.1) Sistemas de regulación y control. Sistemas de control de potencia

Tienen como objetivo modificar la respuesta aerodinámica del rotor para conseguir mantener las
condiciones de seguridad en todo momento, maximizar el aprovechamiento de la energía del
viento y frenar aerodinámicamente el sistema en caso de avería.

Funciona en la zona de plena carga del aero ya que antes la potencia es inferior a la nominal y no
debe ser limitada sino optimizada.
Curva de potencia
Control de paso de
palas (pitch)

Potencia
Control por entrada

Velocidad de viento nominal
en pérdidas (stall)

Velocidad del viento

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La potencia entregada por la turbina se ajusta con
sólo variar unos pocos grados el paso de palas
1º
Potencia 2º
nominal 3º
4º

Velocidad de viento nominal
Potencia

vcut-in vnominal vcut-out

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Paso Fijo

Se utilizan mayoritariamente en sistemas de potencia media y baja. En estas máquinas, el ángulo de
inclinación de la pala con respecto al viento no puede ser modificado. Por ello, el comportamiento
aerodinámico de las palas el que debe cambiar de manera natural según la velocidad del viento,
siendo menos eficiente a plena carga, para que la potencia no aumente por encima del valor
nominal. Esto es posible mediante el fenómeno de pérdida aerodinámica o de sustentación.

Ventajas:
Desventajas:
-simplicidad mecánica
-aprovechamiento energético menos eficiente en toda la curva de
-mantenimiento menos exigente
potencia.
-más baratos
-peor comportamiento a la exposición a cargas de viento.
-maniobras de arranque y frenado de la máquina más complicadas

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Entrada en pérdidas
(“stall”)

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Aerogeneradores.
2.3.1) Sistemas de regulación y control. Sistemas de control Módulo 1 – Entorno Energético (II)
de potencia
Paso Variable
Las máquinas de paso variable pueden cambiar la inclinación de las palas en función de la velocidad del
viento, rotándolas alrededor de su eje longitudinal, y modificando las propiedades del perfil aerodinámico
frente al viento incidente.

Aumentan significativamente la complejidad y el coste de las máquinas por lo que se suelen utilizar en
aerogeneradores de gran tamaño. La diferencia entre utilizar sistemas de velocidad variable en lugar de
sistemas de velocidad fija puede suponer un incremento de energía anual, que de forma realista no supera el 2
al 5%.

Este reducido incremento de energía no supone por si solo la diferencia en coste de un sistema a otro. Sin
embargo, las ventajas de un sistema de velocidad variable frente a un sistema de velocidad fija radican en la
disminución de cargas, mejor calidad de energía, control de potencia reactiva, etc.

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Regulación activa por pérdida aerodinámica
Las palas pueden girar alrededor de su eje longitudinal.
El comportamiento a carga parcial es semejante al de regulación por paso variable.
A plena carga las palas giran en la dirección contraria a la que lo haría una máquina de
regulación por cambio de paso. De esta manera, se produce una mayor pérdida de sustentación, lo
que permite disipar el exceso de energía del viento, evitando el aumento de la potencia por
encima del valor nominal.

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J.

Otros métodos de control de potencia
Existen otros métodos de control de potencia, aunque se utilizan menos frecuentemente que
los ya descritos. Así, se han fabricado aerogeneradores que incorporan alerones (flaps) en el
rotor para controlar el giro, de manera semejante a como se realiza en las alas de los aviones.
En aerogeneradores pequeños, el rotor se puede situar en posición desfavorable para la
máxima producción de energía, girándolo con respecto a la dirección perpendicular al viento.
Este modo de regulación por desalineación tiene la desventaja de que provoca cargas
variables en los elementos mecánicos, que pueden dañar toda la estructura de la máquina en
el largo plazo.

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J.

Sistemas de regulación y control. Sistemas de control de potencia

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2.3.2) Sistemas de regulación y control. Sistemas de regulación de velocidad.

Son los responsables de establecer el régimen de giro del rotor en función de la velocidad del
viento. Funcionan en la zona de carga parcial ajustando la velocidad de giro del rotor a la óptima
para conseguir la máxima potencia posible del aero que siempre será menor que la nominal.
Aerogeneradores de velocidad fija: Las máquinas de velocidad fija se caracterizan por girar en
régimen permanente a una velocidad prácticamente constante, independientemente de la
velocidad del viento.
Sistemas de velocidad variable: En aerogeneradores de velocidad variable, el rotor puede girar a
diferente velocidad, adaptando el ritmo de manera proporcional a la intensidad del viento.
Aerogeneradores de dos velocidades: En ellas, existe la posibilidad de fijar el ritmo de giro a
dos valores diferentes, una velocidad mayor a plena carga y otra menor para vientos menos
intensos.

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Curva de potencia en función de la velocidad del rotor

Potencia

30 rpm
Potencia 27,5 rpm
nominal 25 rpm
22,5 rpm

vcut-in vnominal vcut-out

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w ·r Se define la velocidad específica en una pala de un rotor como el cociente entre la
  velocidad lineal en el extremo de la pala y la velocidad del viento.
v
Para cada velocidad del viento v existe una velocidad de giro óptima que maximiza el coeficiente de
potencia Cp y por tanto el rendimiento aerodinámico del aero Wopt = (v * λopt)/r. El sistema de
regulación de la velocidad debe ajustar la velocidad de rotación de la turbina a w en la zona de carga
parcial. Una vez alcanzada la zona de funcionamiento a plena carga, como la potencia entregada por el
generador eléctrico es constante en todo el rango de velocidades, también lo será velocidad de giro =
Wnominal

λopt

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Aerogeneradores de velocidad fija:
Las máquinas de velocidad fija se caracterizan por girar en régimen permanente a una velocidad
prácticamente constante, independientemente de la velocidad del viento.
El rotor sólo estará en la zona óptima para una determinada velocidad del viento. El resto del
tiempo, Cp será menor que el valor máximo, y el aero estará produciendo menos energía que la
que podría suministrar variando la velocidad.
Sin embargo, la ganancia en potencia en sistemas de velocidad variable no es demasiado
importante (2 al 5%).
Ventaja: mayor simplicidad de sus sistemas eléctricos ya que no necesitan convertidor y su coste
es menor. Disminución de cargas, mejor calidad de energía, control de potencia reactiva.
Desventaja: Producción de más ruido aerodinámico proporcional a la quinta potencia de la
velocidad de la punta de pala. No es posible reducirlo bajando la velocidad.

Mult ip lica do ra G R ED

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Sistemas de regulación y control.

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Aerogeneradores de velocidad variable:
La velocidad específica se mantiene constante, igual al valor óptimo. Por ello, el coeficiente de potencia
siempre está cercano al valor máximo. En consecuencia, la producción de energía también lo está.
Ventajas:
-Mayor producción de energía a bajas velocidades.
-Reducción de esfuerzos en el tren de potencia, que es posible porque el cambio de velocidad del rotor
ante variaciones bruscas del viento.
-Suaviza el arranque del aerogenerador.
Multiplicadora G RED
-Mejor calidad de la potencia eléctrica generada.
Desventajas:
-Mayor inversión inicial
-Mayor coste de mantenimiento al ser más complejos. Sin embargo, no se han observado diferencias
significativas en disponibilidad.
-El bloque convertidor de frecuencia introduce sus propias pérdidas, que contrarrestan el mayor
rendimiento aerodinámico. En la práctica hay poca diferencia entre la eficiencia global con respecto a
la de máquinas de dos velocidades.

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Aerogeneradores de velocidad variable:

Esquema de un AE de paso y velocidad variables. (Figura tomada de “Principios de conversión de la

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Energía Eólica”. CIEMAT, 1997).

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Aerogeneradores de dos velocidades.

La velocidad específica está más próxima al valor óptimo que con velocidad fija, lo que se
traduce en un mayor coeficiente de potencia y, consecuentemente, en una mayor producción
eléctrica. En aerogeneradores de paso fijo, la ganancia en potencia es muy escasa (2-5%).
Ventaja: No es necesaria etapa de conversión de frecuencia intermedia.
Desventaja: Durante la conexión de los generadores, en el cambio de velocidad, existen
momentos en los que no hay producción de electricidad, lo que disminuye en parte la posible
ganancia energética.

G1

Multiplicadora RED

G2

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2.3.3) Sistemas de regulación y control.
Comparativa

Ventajas Inconvenientes

-Simplicidad - Peor rendimiento
Paso Fijo
-Bajo coste - Palas pesadas

- Complejidad
Paso Variable - Mayor rendimiento - Coste
- Mantenimiento

- Sistemas eléctricos más simples
- Fiabilidad
- Más ruido
Velocidad Fija - Baja probabilidad de excitar frecuencias propias
- Menor rendimiento
- No necesita convertidor de frecuencia
- Bajo coste

- Reducción de esfuerzos
- Menos ruido
- Complejidad
Velocidad Variable - Mayor calidad y estabilidad de la potencia
- Coste
- Arranque más suave
- Mayor rendimiento

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Comparativa

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La energía mecánica del movimiento del rotor se transforma en energía eléctrica.

Espira conductora girando en el seno de un campo magnético, B, con velocidad angular w.

N

S

flujo magnético en la espira  B  B S cos   B S cos wt
d
de acuerdo con la ley de Faraday    B  B S sen t
dt

La expresión anterior muestra que la fem inducida es senoidal, con pulsación igual a la del
movimiento de rotación que la origina y con amplitud proporcional a la propia pulsación, w, y al
flujo magnético máximo, B·S.

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Generadores síncronos Los generadores utilizados en las turbinas eólicas son trifásicos, dado que la
conexión a la red eléctrica española ha de ser trifásica (salvo para centrales
productoras de electricidad de poca potencia).

Un generador síncrono trifásico consta de 3 devanados iguales en el estator,
situados de manera simétrica, formando un ángulo de 120º entre sí. En cada
N vuelta del rotor, los polos norte y sur pasan por los tres devanados, induciendo
AC una tensión alterna en todos ellos.
Estator Rotor
S La frecuencia de la fem inducida coincide con la de giro del rotor, por lo que es
igual en los tres devanados. Sin embargo, existe un desfase de 120º entre las fases,
como corresponde a la tensión alterna trifásica, debido a la disposición de los
devanados alrededor del rotor.
El campo magnético variable
es generado por un
electroimán que gira (rotor), y
el inducido es un devanado
sobre el que se extrae la
corriente alterna (hacia la red
eléctrica o el convertidor de
frecuencia en el caso de un
aerogenerador).

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Aerogeneradores.
1) Generadores eléctricos. Módulo 1 – Entorno Energético (II)
Generadores síncronos
¿Y si ponemos el
Aumentar el número de doble de polos?
polos tiene el mismo efecto
sobre la frecuencia que
incrementar la velocidad de
giro. Hace posible reducir la
velocidad de giro del rotor
manteniendo la frecuenta de la
fem generada, sin más que
añadir más polos al generador.
La mayoría de las turbinas
eólicas incorporan generadores
de 2 ó 3 pares de polos. Por lo
tanto, la velocidad de giro del
eje rápido será de 1.000 ó 1.500
rpm.
Ésta es la razón de la
necesidad de utilizar la caja
multiplicadora, dado que el
rotor gira a menos de 50 rpm.

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Aerogeneradores.
Generadores asíncronos
Son los más utilizados en las turbinas eólicas actuales
-los polos se sitúan en el estator.
-el campo magnético producido por
corriente alterna .
-La fem generada se extrae
mediante los terminales.

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Aerogeneradores.
Generadores asíncronos
Ventajas:
En un generador asíncrono, la frecuencia del campo -Simplicidad y reducido coste
magnético variable del estator y la del rotor no son
Desventajas:
exactamente iguales. Existe lo que se denomina
ws wr -Menos eficientes
deslizamiento.
s -Demandan reactiva y no pueden ofrecerla
ws

Cuando al rotor se le aplica un par mecánico para que gire a
velocidades ligeramente por encima de la de sincronismo el
generador produce una fem alterna, inyectando corriente a la
red.
Potencia (MW)

Generador Motor

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s(%)

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1) Generadores. Eléctricos

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No tiene en
cuenta el estado
de la red en la
regulación del
aerogenerador.

El bucle de control de potencia activa establece:
- potencia activa en función de las consignas
tiene en cuenta
El bucle de control de potencia reactiva establece: el estado de la
red en la
- potencia reactiva en función de las consignas regulación del
aerogenerador.
-asegura la tensión en barras de la subestación dentro de
los limites admisibles

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bucles de control de
potencia activa y
reactiva se encuentran
desacoplados

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Módulo 1 – Entorno Energético (II)
TEMA 6
1) Esquema de un parque eólico.
2) Desarrollo de un parque eólico
2.1) Selección del emplazamiento.
2.2) Evaluación del recurso eólico (micrositing y estimación de producción)
2.3) Diseño del parque y redacción del proyecto
2.4) Estudio de impacto medioambiental y Plan de actuación.
2.5) Tramitación de los permisos administrativos.
2.6) Financiación
2.7) Construcción
2.8) Explotación
3) Viabilidad técnico económica de un proyecto
3.1) Variables determinantes
3.2) Caso práctico.
4) Legislación específica de la energía eólica.

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Proyectos de energía eólica. Módulo 1 – Entorno Energético (II)

OBJETIVOS DEL TEMA
Agrupaciones de varias máquinas que comparten recursos. Para su implantación, se requieren
importantes inversiones, que pueden ascender a varias decenas de millones de euros.
-Describir los principales conceptos relacionados con el diseño de parques eólicos.
-Aspectos económicos y de negocio de las instalaciones eólicas, necesarios para evaluar de manera
precisa la rentabilidad de las inversiones.

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J.

1) Esquema de un parque eólico.

Red eléctrica

Evacuación en alta

Alta
tensión
Subestación

Trafo
Alta Media
tensión

Aeros Baja
tensión

Red de
media
tensión

Trafo baja

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2) Desarrollo de un parque eólico.

Sucesión de operaciones que transcurren desde que un posible emplazamiento es identificado
hasta el momento en que comienza la venta de la electricidad generada a la compañía
eléctrica.

Periodos relativamente cortos para su implantación en comparación con las fuentes
convencionales de suministro eléctrico (5 años). Procedimiento simplificado:
Selección del emplazamiento.
Evaluación del recurso eólico.
Diseño del parque y redacción del proyecto (micrositing y estimación de producción)
Estudio de impacto medioambiental y Plan de actuación.
Tramitación de los permisos administrativos.
Financiación
Construcción
Explotación

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J.

Desarrollo de un parque eólico.

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2.1) Desarrollo de un parque eólico. Selección del emplazamiento.
Identificación
El emplazamiento debe cumplir:
-Está libre (no está en fase de desarrollo por parte de otro promotor)
-Presencia de un régimen de vientos favorable a priori.
-Ausencia de protección o incompatibilidad ambiental.
-Ausencia de protección o incompatibilidad urbanística.
-Ausencia de restricciones importantes en cuanto obra civil, tales como dificultad en la
habilitación de acceso o de ejecución de las propias obras.
-Ausencia de restricciones importantes en cuanto a infraestructura eléctrica.

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Fase de Medición.

Esta información es la base del desarrollo de todo el proyecto posterior en cuanto a:
-Dimensiones del emplazamiento.
-Número de máquinas susceptibles de ser instaladas.
-Tipo de máquinas.
-Alturas de torre.
Además, será la base del estudio de viabilidad posterior de una inversión de varios millones de
euros, donde una variación pequeña en la velocidad del viento en el emplazamiento tiene un efecto
enorme en los resultados de producción y por lo tanto sobre las ventas de energía y rentabilidad del
emplazamiento. --- Se necesita un estudio riguroso.
La campaña ha de durar al menos 1 año. Además, es importante realizar también una campaña de
medidas a largo plazo, durante por lo menos 15 años.

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J.

Acuerdos con corporaciones locales y propietarios.

Necesidad de contar con la disponibilidad de los Bienes y Derechos Afectados por el parque eólico.
Actuaciones llevadas a cabo:
Establecer las ubicaciones afectadas por:
Aerogeneradores.
Plataformas de montaje.
Vuelo.
Presentación en ayuntamientos afectados. Comprobación de sensibilidad y situación urbanística.
Identificación de propietarios. Casuística diferenciada.
Privados.
Públicos: Ayuntamientos, CCAA.

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Propietarios privados:

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Corporaciones locales:
a) Titularidad Municipal:

b) Titularidad de CCAA

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2.2) Desarrollo de un parque eólico. Evaluación del recurso eólico.

WAsP es una aplicación informática para PCs que permite evaluar el recurso eólico en un
determinado emplazamiento a partir de medidas de viento de estaciones meteorológicas cercanas.
Con los resultados de la simulación, el programa puede generar mapas de viento de la zona en
estudio. Además, incluye un sofisticado modelo teórico para simular el efecto del rozamiento con el
suelo a través del coeficiente de rugosidad y también la influencia de los obstáculos en el viento
disponible en las máquinas.
A partir de la evaluación del recurso, se está en condiciones de definir la instalación en términos de
número y posiciones de las turbinas, tipo de turbinas y alturas de buje más adecuadas. Además, se
podrá tener una estimación de producción de cada una de ellas.

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A partir de la evaluación del
recurso, se está en
condiciones de definir la
instalación en términos de
número y posiciones de las
turbinas, tipo de turbinas y
alturas de buje más
adecuadas. Además, se podrá
tener una estimación de
producción de cada una de
ellas.

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J.


Tipo de turbinas.

Diámetro
Desde un punto de vista de aprovechamiento energético la mejor opción es aumentar el diámetro,
pero en cuanto a coste y diseño estructural puede no ser la mejor decisión. La elección del diámetro
óptimo de una turbina, conocida la potencia asignada y las características del emplazamiento, debe
ser tal que la turbina produzca la máxima energía por unidad de área barrida y con el mayor factor
de capacidad.
Energía Anual
FC  (kWh / kW )
Potencia Aero

FC (( kWh / kW )
FC (%)  ·100
8.760

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Tipo de turbinas.

Operación a velocidad variable

La diferencia entre utilizar sistemas de velocidad variable en lugar de sistemas de velocidad fija
puede suponer un incremento de energía anual, que de forma realista reo supera el 2 al 5%. Este
reducido incremento de energía no supone por si solo la diferencia en coste de un sistema a otro.
Sin embargo, las ventajas de un sistema de velocidad variable frente a un sistema de velocidad fija
radican en la disminución de cargas, mejor calidad de energía, control de potencia reactiva, etc.

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Tipo de turbinas.

Altura del buje

La velocidad del viento crece con la altura. Por esta razón es interesante poder disponer de
diferentes alturas de torre para un modelo de aerogenerador dado. Evidentemente, la posibilidad
de utilizar alturas de torre mayores conlleva un aumento en el coste unitario del aerogenerador,
por lo que es necesario estudiar en cada caso, si el posible incremento en la producción anual de
energía compensa el sobrecoste asociado a la mayor altura de torre.

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Disposición turbinas

Está relacionado con el tipo de terreno. En llano los costes de instalación son menores y, si el
régimen de vientos lo permite, se podrán instalar grandes turbinas optimizando el aprovechamiento
del terreno. Estas se deben colocar en hileras perpendiculares a la dirección de vientos dominantes.

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Es indispensable mantener una distancia mínima, para que la estela de cada aerogenerador no tenga
una influencia apreciable en aquellos que estén situados detrás, preservando así tanto las
condiciones de seguridad como de máxima producción de energía.
El efecto de las estelas es bastante más importante en la dirección del viento dominante.

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AQUÍ DEBERÍAMOS HACER EL ANÁLISIS DE VIABILIDAD TÉCNICO-
ECONÓMICA DEL PROYECTO.
SE EXPLICA POSTERIORMENTE.

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2.3) Desarrollo de un parque eólico. Diseño del parque y redacción del proyecto

Esto hace posible definir las características de toda la infraestructura asociada, fundamentalmente
obra civil (accesos y cimentaciones) e infraestructura eléctrica (centros de transformación e
infraestructura de media tensión del parque, subestación y línea de evacuación de energía).
La ingeniería puede definirse en un primer documento de ingeniería básica (Anteproyecto o
Proyecto Básico), que puede ser la base de la solicitud de autorización administrativa de la
instalación, aunque ésta puede solicitarse directamente definiendo con detalle un proyecto de
ejecución.
Ingeniería básica
solicitud de autorización administrativa
Ingeniería de detalle

PASAMOS A VER LOS CONTENIDOS PRINCIPALES DE UN PROYECTO

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2.3) Desarrollo de un parque eólico. Diseño del parque y redacción del proyecto.

Conexión a la red.

Deben obtenerse.

En base a estos parámetros, la CCAA decide sobre la POSIBILIDAD DE EVACUACIÓN

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Conexión a la red.

Ha de calcularse en función de la potencia instalada y de la producción estimada. Hay numerosas
posibilidades que dependen de:
•La distancia promedio puede considerarse 10 km.
• La tensión en la que se efectúa la evacuación. En España, las posibilidades varían entre los 20 kV
y los 220 kV. Esto hace que el tipo de cable, apoyos y ocupación de la línea de evacuación sean
diferentes. Pero además, el nivel de tensión condiciona el tipo de transformación necesaria en el
parque eólico, que puede requerir desde simples centros de transformación en los propios
aerogeneradores hasta suponer el acondicionamiento de una subestación en el parque.
•La configuración de la propia línea de evacuación: aérea o soterrada.
•Requisitos adicionales que puedan ser impuestos por criterios ambientales, urbanísticos u otros,
que pueden afectar al trazado o configuración de la línea.
•Con respecto al trazado, las líneas se disponen paralelas a los caminos de acceso a los
aerogeneradores, siguiendo trayectorias tan rectilíneas como sea posible. De esta manera, se

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minimizan las pérdidas eléctricas, que pueden ser apreciables en tendidos muy largos.

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DESCRIPCIÓN TÉCNICA DE LAS INSTALACIONES

OROGRAFÍA (TERRENO SUAVE, OROGRAFÍA COMPLEJA O OFF- Terreno suave, 1,071 m - 1.110 m Módulo 1 – Entorno Energético (II)
SHORE) y ALTITUD MIN./MÁX. (m)

AEROGENERADOR (MARCA, MODELO, POTENCIA NOMINAL [kW]) 660 kW (paso variable, velocidad variable, rotor bobinado)

NÚMERO DE AEROGENERADORES 12

ALTURA DE TORRE (m) 45

DISTANCIA MEDIA ENTRE AEROGENERADORES (m) 130 m (2,8 diámetros de rotor)

Línea de evacuación (voltaje [kV], longitud [km] y descripción) 132 kV, 35 m, aérea, doble circuito entrada-salida, con conductor tipo LA-455 Condor

Líneas internas (voltajes [kV] y longitud en cada voltaje [km]) 2 líneas de 22 kV, 2.800 m (línea 1: 1.200 m y línea 2: 1.600 m)

Transformadores BT/MT (número, capacidades [kVA] y rt) 12, 750 kVA, 690/22.000 V

Transformadores MT/AT (número y capacidades [kVA] y rt) 1, 9 MVA, 22.000/132.000 V

PUNTO DE CONEXIÓN Y COMPAÑÍA ELÉCTRICA Conexión a la Línea aérea 132 kV Salime-Corredoria (HC)

ACCESOS (descripción, longitud) El camino de acceso parte a 1,8 km de la Mesa, por la carretera que une dicha localidad con Buspol y Villar de Buspol.
Comienza en la cota 1.020 y alcanza la 1.075. Longitud total: 1.600 m

VIALES INTERIORES (anchura y longitud, [m]) Anchura: 3,5 m y Longitud: 1.500 m

CIMENTACIONES (descripción y dimensiones) Zapata de hormigón armado tipo HA-30/B/20/H, de 10,5 m x 10,5 m x 1 m.
Pedestral de hormigón armado tipo HA-30/B/20/H, de planta circular de 3,6 m de diámetro y 1,3 m de altura

PLATAFORMAS (dimensiones, [m]) 20 x 14

CANALIZACIONES (descripción y longitud, [m]) 2.000 m, paralelas a la línea de aerogeneradores y contiguas al vial interior

Otros Parque de maquinaria (durante la fase de obras)

POTENCIA ELÉCTRICA INSTALADA (MW) 7,92

ENERGÍA BRUTA GENERADA (MWh/año) 24.655

HORAS EQUIVALENTES (h/año) 2.444

VELOCIDAD MEDIA (m/s) 7,50

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DIRECCIÓN PREDOMINANTE DEL VIENTO SW-ENE

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EL PROYECTO DE INGENIERÍA
PROPIAMENTE DICHO ESTARÍA
TERMINADO EN ESPERA DE
POSIBLES MODIFICACIONES

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2.4) Desarrollo de un parque eólico. Estudio de impacto ambiental.

Una vez definido el proyecto de ejecución, se está en condiciones de analizar las posibles
repercusiones ambientales del proyecto mediante un Estudio de Impacto Ambiental. Es necesario
que el proyecto esté suficientemente maduro para poder acometer este análisis, es decir, que se sepa
con precisión:
-Número, tipo, altura y diámetro de rotor de las turbinas
-Posiciones.
-Tipo de cimentación
-Definición de los accesos externos e internos y medidas de acondicionamiento
de los mismos.
-Configuración de la infraestructura eléctrica de media tensión.
-Posición y dimensiones de subestación de transformación del parque.
-Trazado y tipo de línea de evacuación.

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2.4) Desarrollo de un parque eólico. Estudio de impacto ambiental.

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Sistemas de regulación y control en aerogeneradores

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