3.1. El Recurso Eolico

SISTEMAS EOLICO

UNIVERSIDAD ANTONIO JOSE CAMACHO

INGENIERIA

1. Introduccin.

2. El viento.

3. Potencia elico

4. Limite de Betz

5. Variacin de la velocidad de viento con al

altura

6. Variabilidad del viento

7. Distribuciones de velocidad de viento

8. Distribucin de Weibull

9. Distribucin de Rayligh

10. Distribucin de potencia

11. Direccin

12. Turbulencia

13. Instrumentacin

14. Extrapolacin temporal y espacial

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Movimiento de aire a gran escala por el distinto

calentamiento de la atmsfera

Zonas de aire caliente -> bajas presiones

Zonas de aire fro -> altas presiones

El aire se desplaza de las zonas de alta a las de baja

presin


La representacin de la

presin atmosfrica se

realiza mediante

isobaras.

La velocidad de

aumenta al

incrementarse la

diferencia de presin

La atmsfera se divide en capas

horizontales (temperatura)

Interesa la capa ms baja,

troposfera

Los aerogeneradores se

colocan a alturas inferiores

prximas a 100m - efecto del la

superficie terrestre

La regin, por debajo de 1 km,

donde el viento esta influido por

la superficie de la tierra se

conoce como planetary

boundary layer (capa limite

terrestre). Por encima de esta

se denomina atmosfera libre.

La troposfera tiene un espesor

de unos 8 km en los polos y

unos 16 en el ecuador.

VERTICALES

TIPOS DE

MOVIMIENTOS

HORIZONTALES

Equilibrio de fuerzas gravitatoria y

gradiente vertical de presin

Gradiente vertical de presin

Densidad del aire

Gravedad

Generalmente muy superiores a los

verticales debido a la fuerza de

presin.

Gradiente horizontal de

presin

La fuerza de CORIOLISIS hace que el viento se desve.

Fuerza debida al movimiento de rotacin de la tierra.

La velocidad superficial de la tierra en el Ecuador es

superior a 1600 km/h.

Efectos locales:

Brisa marina

Corrientes valle-montaa

Encauzamiento

Choques, efecto ladera, etc

Hay que tener en cuenta

Situacin geogrfica

Caractersticas climticas locales

Estructura topogrfica

Irregularidades del terreno

Altura sobre el nivel de suelo

En las regiones costeras, durante las horas de sol la tierra se

calienta en mayor proporcin con respecto al mar, lo cual

hace que el aire situado sobre ella ascienda, ocasionando la

formacin de vientos que soplan hacia tierra en superficie y

en sentido contrario en altura. En la noche el aire sobre el

mar es ms clido y la circulacin se invierte

BRISAS

VIENTOS DE LADERA Y

VALLE Al salir el sol, las laderas del valle se calientan y comienzan sobre

ellas flujos de aire ascendentes (vientos anabticos). Al medio da

estas corrientes ascendentes ya son fuertes y comienza el ascenso

del aire valle arriba. Tras la puesta del sol se generan vientos de

ladera descendentes (catabticos), y finalmente se produce el flujo

descendente a lo largo del valle.

La ley de Betz establece que solo es posible convertir menos del

59% de la energa cintica en energa mecnica usando un

aerogenerador


La velocidad de viento varia hasta alcanzar aproximadamente 2000

m.

Depende de la estabilidad atmosfrica.


CAMBIOS

ANALISIS

Anuales

Estacionales

Diarios

A muy corto plazo (turbulencia)

Temporal

Frecuencial (Espectro de Van der

Hoven)


El anlisis de los datos se puede realizar de forma

instantnea o diferida.

Si se requiere conocer los efectos de turbulencia es

necesario utilizar una frecuencia elevada en la toma de

datos.

Se filtran los datos errneos y con los restantes se realizan

medias cada 10 minutos a lo largo del da.

Se deberan tomar datos durante todo un ao para reflejar

las variaciones estacionales.

Posteriormente se correlacionan con datos tomados durante

varios aos.

Para caracterizar un determinado emplazamiento se utilizan

valores promedio 10 minutos

Los datos se ajustan a una distribucin estadstica para

poder simplificar los clculos

Las representaciones estadsticas ms comnmente usadas

son :

Histograma

Distribucin de Weibull

Distribucin de Rayleigh

Es la funcin de densidad de

probabilidad que ms se utiliza

en estudios de viento


Mediante el conocimiento de la distribucin de probabilidad

de la velocidad de viento se puede estimar el potencial elico

disponible.

Son muy tiles si no se dispone de series temporales de la

localizacin precisa o si se quiere extrapolar la altura.

Facilitan los clculos en los lugares en que s se tienen

datos de velocidad de viento.

Como se distribuye la potencia en funcin de la

velocidad de viento?


La mayor parte de energa se encuentra a velocidades altas

de viento.

El objetivo de la practica es cuantificar el potencial elico

de un emplazamiento.

Se estudiar la distribucin de Weibull, se estiman sus

parmetros en funcin de las medias de velocidad de

viento realizadas, se calcula el potencial elico de un

emplazamiento y se estudia la variacin de la distribucin

de viento con la altura.


En determinado emplazamiento se ha determinado una velocidad

media del viento diaria en un ao a una altura de 20 metros. Se

pretende determinar la velocidad media y su desviacin tpica. De la

misma forma, se pretende determinar la energa captada a lo largo de

un ao en dicho emplazamiento.

De otra parte, se pretende determinar el incremento de produccin si

la altura del buje se incrementara a 40 metros.

Coeficiente de rugosidad: 0.2

Velocidad media: 6.32 m/s

Desviacin tpica: 3.37 m/s


Conocer la caractersticas de direccin del viento es muy

importante para la colocacin de los aerogeneradores.

Tambin es importante para determinar las caractersticas

del sistema de control de la mquina

La representacin ms habitual es la rosa de vientos

direccional. Indica el porcentaje del tiempo en que el viento

viene en una determinada direccin.

Tambin se puede indicar la velocidad media en cada

direccin.


La rosa de vientos

Es necesario conocer el nivel de turbulencia de un

emplazamiento para saber el tipo de turbina que se puede

colocar.

Los fabricantes de aerogeneradores los disean para una

determinada intensidad de turbulencia.

Vibraciones mecnicas.


TORRE DE MEDICIN

- Medida precisa

- Monitoreo

- Velocidad y direccin de viento

- Temperatura

- Humedad

- Presin

Estructura sobre la cual se instalan

los sensores necesarios para

caracterizar el viento, en el

emplazamiento del futuro parque

Elico.


MEDIDA DE VELOCIDAD DE VIENTO

Anemmetro.

- Registra la velocidad de viento.

- Un pequeo error en la medicin de

la velocidad conlleva a una

importante deriva en la estimacin de

la produccin.

TIPOS 1. Cazoletas

2. Snico

3. Lser

SONICO

SODAR / LIDAR

MEDIDA DE DIRECCIN DE VIENTO

Veleta.

- Determina la direccin del viento.

- Se encuentra montado sobre un eje

vertical y de giro libre. Puede moverse

cuando el viento cambia de direccin.

- Elemento sencillo.

- Mecnico

TERMMETRO

BARMETRO

Medicin de la temperatura.

Determinacin de la densidad

del aire.

La potencia disponible es

directamente proporcional a

la densidad.

Se utilizan sondas de platino

o termopares, apantallados

de la radiacin directa.

Medicin de la presin atmosfrica

DATALOGGER O REGISTRADOR

Fiabilidad.

Grado de aislamiento

Procesa las seales registradas por

los sensores de la torre.

1. Salln. Jess. Departamento de energa elctrica.

Universidad de Zaragoza. Espaa.

2. Talayero. Ana Patricia, Telmo. Enrique, Energa Elica.

Universidad de Zaragoza. Espaa.

3. Atlas de viento y energa elica en Colombia. Ministerio

de Minas y Energa. UPME. IDEAM.

4. Simon Watson. Measurement and statistics.

Loughborough University. England.


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