ENERGIA RENOVABLE PARA LA AGRICULTURA

INDICE

Tabla de contenidoI. INTRODUCCION..............................................................................................................2

II. OBJETIVO:....................................................................................................................3

Objetivo principal:.................................................................................................................3

Objetivos específicos:.............................................................................................................3

III. MARCO TEORICO.......................................................................................................4

1. LUGAR DE LA PRÁCTICA.........................................................................................4

2. ESTACION METEOROLOGICA...............................................................................4

3. AEROGENERADOR.....................................................................................................4

4. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA INSTALACIÓN DE AEROGENERADORES........................................................................................................5

4.1. Ventajas:.................................................................................................................5

4.2. Desventajas:............................................................................................................5

4.3. Incidencias ambientales:........................................................................................6

4.4. Países líderes en instalación de aerogeneradores y aprovechamiento de energía eolica. 6

4.5. FUNCIONAMIENTO DEL AEROGENERADOR.................................................7

4.6. TIPOS DE AEROGENERADORES.........................................................................8

4.6.1. Eje horizontal......................................................................................................8

4.6.2. Eje vertical..........................................................................................................9

4.7. PARTES DE UN AEROGENERADOR.................................................................10

4.8. IMPORTANCIA DEL AEROGENERADOR........................................................12

5. EL AEROGENERADOR DE LA ESTACIÓN - UNPRG.........................................12

5.1. CARACTERISTICAS..........................................................................................12

5.2. SITUACIÓN ACTUAL DEL AEROGENERADOR.............................................13

5.2.1. La torre..............................................................................................................13

5.2.2. El rotor..............................................................................................................13

5.2.3. Sistema de orientación......................................................................................13

5.2.4. Estación de control...........................................................................................13

IV. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES..........................................................14

4.1. Conclusiones:............................................................................................................14

4.2. Recomendaciones:....................................................................................................14

V. ANEXOS...........................................................................................................................15

IV. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.............................................................................17

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I. INTRODUCCION.

El siguiente informe consiste en una visita ocular a la estación meteorológica de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo, con la finalidad de complementar nuestros conocimientos sobre aerogeneradores, y el aprovechamiento de la energía eólica, a través del curso de Energía Renovable para la Agricultura.

La práctica consiste en observar el aerogenerador que se encuentra instalado junto a la estación meteorológica, para conocer su funcionamiento, determinar sus partes, así como también determinar el estado en que se encuentra.

Los aerogeneradores son los principales instrumentos para producir energía sana, aprovechando la velocidad del viento, la cual nos permite tener energía sin contaminar el medio ambiente, su diseño es fácil y en la mayoría de los países desarrollados se le está considerando como una fuente que ayudara a la sostenibilidad del planeta. La energía eólica es un recurso abundante, renovable y limpio que ayuda a disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero al reemplazar fuentes de energía a base de combustibles fósiles. El impacto ambiental de este tipo de energía es además, generalmente, menos problemático que el de otras fuentes de energía

En la actualidad, la energía eólica es utilizada principalmente para producir electricidad mediante aerogeneradores conectados a las grandes redes de distribución de energía eléctrica. Los parques eólicos construidos en tierra suponen una fuente de energía cada vez más barata y competitiva, e incluso más barata en muchas regiones que otras fuentes de energía convencionales

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II. OBJETIVO:

Objetivo principal: Conocer el funcionamiento y la importancia de un aerogenerador directamente

en el campo.

Objetivos específicos: Conocer el estado en el que se encuentra el aerogenerador de la estación

meteorológica de la UNPRG. Conocer las partes de un aerogenerador.

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III. MARCO TEORICO.

1. LUGAR DE LA PRÁCTICA.

La práctica se realizó en la estación meteorológica de la Universidad Nacional Pedro Ruiz gallo, que se encuentra a unos 5 minutos en moto de la ciudad universitaria, el en fundo “Chacra Vieja”, que pertenece a esta casa superior de estudios.

2. ESTACION METEOROLOGICA.

Esta estación que pertenece a la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la UNPRG, y que brinda información meteorológica de una parte de nuestra región, la cual cuenta con la mayoría de los instrumentos para medir las diferentes variables del clima, y que a su costado también cuenta con un aerogenerador que en su momento de buen funcionamiento abastecía de energía a la estación.

La estación está ubicada en la latitud: 6º 49`, a una longitud de 79º 55` y a un altitud de 18 m. s. n. m.

3. AEROGENERADOR.

Los aerogeneradores o turbinas de viento como también se les conocen, son máquinas que se encargan de convertir la energía cinética del viento en energía eléctrica. El diseño de los aerogeneradores recrea la apariencia de los antiguos molinos de viento. Su principio de funcionamiento se basa en aprovechar la energía eólica y transformarla limpiamente en energía eléctrica. Para explicarlo de manera más sencilla, el flujo del viento hace girar las paletas de la turbina dentro del aerogenerador de manera que genera electricidad a través de la rotación de una bobina magnética.

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Según GARCIA V. en su artículo: ENERGIA EOLICA, (2007, p.23), dice lo siguiente:

“Se usa para generar movimiento en algunas maquinarias. La energía eólica mueve una hélice que a su vez hace girar un rotor de generador, produciendo energía eléctrica, en este caso se habla de aerogeneradores.

Cuando se conecta a una bomba, se tiene un molino con los mismos principios de los molinos de viento más antiguos que se conocen, cuyos pioneros fueron los persas. También se han creado las aerobombas y los molinos multipala, que extraen agua de los pozos sin otra intervención que la fuerza de los vientos.

Existen asimismo, aerogeneradores que funcionan de forman aislada, para atender la demanda de energía en pequeñas comunidades agrícolas (riego, bombeo) e incluso con aplicaciones domésticas (aparatos eléctricos e iluminación), en lugares apartados.”

4. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA INSTALACIÓN DE AEROGENERADORES.

4.1. Ventajas:

Es renovable y abundante. No utiliza combustión, por lo tanto es una energía económica. Es limpia, no contamina. Aprovecha las zonas áridas, o no cultivables por su topografía. No daña el suelo y sus fines agrícolas o ganaderos. Genera empleo. Garantiza autonomía por más de 80 horas, sin conexión a redes de

suministro. Es segura y confiable. Ahorra gasto de combustible en centrales térmicas y/o hidroeléctricas. Su impacto ambiental es bajo.

4.2. Desventajas:

Es discontinua, su intensidad y dirección cambian repentinamente. Depende de fuentes tradicionales para su funcionamiento. Las centrales térmicas de respaldo aumentan el consumo energético. Requiere cables de alta tensión cuatro veces más gruesos para evacuar la

producción. La fluctuación en la intensidad del viento produce apagones y daños. No es almacenable. Presenta serios inconvenientes de carácter técnico en su producción.

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4.3. Incidencias ambientales:

La necesidad de centrales térmicas genera emisiones de dióxido de carbono.

Algunos parques ocupan zonas protegidas Los aerogeneradores afectan muchas rutas migratorias de aves y

murciélagos. Se produce un choque visual y paisajístico al entrar en contraste los

elementos naturales horizontales con los aerogeneradores verticales y se crea el denominado efecto discoteca, que se produce con la proyección del sol detrás de los molinos.

Produce contaminación sónica.

4.4. Países líderes en instalación de aerogeneradores y aprovechamiento de energía eolica.

En orden de producción, estos son los países que lideran el manejo de energía eólica a nivel mundial:

1. Estados Unidos2. Alemania3. China4. España5. India6. Francia7. Italia8. Inglaterra9. Dinamarca10. Portugal11. Canadá12. Países Bajos13. Japón14. Australia15. Grecia16. Suecia17. Irlanda18. Austria19. Turquía20. Brasil

En América Latina se están dando los pasos iniciales para desarrollar el aprovechamiento eólico. Brasil lidera esta iniciativa seguido de México, Chile, Costa Rica, Argentina, Nicaragua, Uruguay, Colombia, Cuba y Perú.

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Según el diario EL COMERCIO, en una publicación del día LUNES23 DE FEBRERO DEL 2015, 10:45, señala que:

“Compañías peruanas y extranjeras tienen el interés en invertir US$2.000 millones en la producción de energía eólica en el Perú, reveló Alfredo Novoa Peña, presidente de la Asociación Peruana de Energía Renovables (Apeger).”

4.5. FUNCIONAMIENTO DEL AEROGENERADOR.

Este utiliza la energía cinética del viento para hacer mover las palas, estas mueven el del eje del rotor que pasa por el multiplicador que las bajas revoluciones se transforman en altas para adaptarse al generador que transforma la energía mecánica de rotación en energía eléctrica.

El funcionamiento de los aerogeneradores es muy sencillo, el viento mueve las hélices que conectadas a un generador transforman la energía mecánica rotacional en energía eléctrica. Existen diferentes tipos de aerogeneradores, dependiendo del tipo de generador, de su potencia y de la disposición de su eje de rotación.

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4.6. TIPOS DE AEROGENERADORESLos aerogeneradores, fundamentalmente son de dos tipos, los de turbina en eje horizontal y los de turbina en eje vertical. Ambos modelos tienen ventajas y desventajas pero las de eje horizontal son más comunes debido a que poseen mucho mayor nivel de eficiencia en su desempeño.

4.6.1. Eje horizontal

Los aerogeneradores de eje horizontal son los más comunes, son los que más se utilizan en el mundo y se ven en nuestra región Lambayeque, sin embargo por el momento se utilizan de una manera aislada, aun no existen grandes parque eólicos.

Según IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía), ENERGIA EOLICA, España. (2006, p.32) nos dice:

“El aerogenerador de eje horizontal con rotor tripala a barlovento es hoy el modelo más utilizado”

Un aerogenerador de eje horizontal es, básicamente, una máquina rotacional, el movimiento de la cual es producido por la energía cinética del viento, cuando éste actúa sobre un rotor que normalmente dispone de tres palas. El movimiento rotacional producido es transmitido y multiplicado mediante un multiplicador de velocidad, hasta un generador que produce la energía eléctrica. Todos estos componentes se instalan sobre una góndola que se sitúa arriba de una torre de apoyo.

Cada aerogenerador dispone de un microprocesador que controla y regula las sus variables de puesta en marcha, funcionamiento y paro, transmitiendo toda esta información a la central de control de la instalación.

Por ejemplo el aerogenerador visto en la práctica es uno de eje horizontal y de tres hélices.

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4.6.2. Eje vertical.

Los aerogeneradores de eje vertical no necesitan mecanismo de orientación y el generador eléctrico puede ir al suelo. Pero su producción energética es menor, respecto a un aerogenerador convencional de la misma potencia y se han de motorizar para facilitar su puesta en marcha. Hay tres tipos: el Savonius, está formado por dos semicírculos desplazados horizontalmente a una determinada distancia, a través de la cual se desplaza el aire (desarrolla poca potencia), el Giromill, conjunto de palas verticales unidas con dos barras en el eje vertical (10-20 Kw), y los Darrieus, está formado por dos o tres palas biconvexas unidas al eje vertical por la parte inferior y superior, permite aprovechar el viento dentro de una banda ancha de velocidades, el inconveniente es que no se

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encienden solos y necesitan un rotor Savonius una motorización (fiscal los 500 Kw).

4.7. PARTES DE UN AEROGENERADOR.

La torre: Soporta la góndola y el rotor. Hoy en día suelen ser tubulares de acero. Las de celosía (perfiles de acero soldados) son más económicas, pero han dejado de usarse por estética y por ser más incómodas e inseguras para los trabajadores. En terrenos rugosos, las torres más altas captarán vientos de mayor velocidad.

Rotor: Conjunto formado por las palas y el buje que las une. Sirve para transformar la energía cinética del viento en energía mecánica. Cuanto mayor sea el área barrida del rotor mayor será la producción. Los rotores pueden ser de paso variable (que permiten girar sobre sí mismas a las palas) o de paso fijo (en el que no pueden girar). También puede ser de velocidad variable (cuando la velocidad de giro del rotor es variable) o constante.

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Las palas: Las palas de un aerogenerador son muy similares a las alas de un avión. Hoy en día, la mayoría de las turbinas cuentan con tres palas. Y suelen ser de poliéster o epoxy reforzado con fibra de vidrio.

Góndola: En su interior contiene los diferentes dispositivos que van a transformar la energía mecánica del rotor en energía eléctrica. Además, en su exterior cuentan con un anemómetro y una veleta que facilitan información continua a todo el sistema para su control.

Multiplicador: Multiplica la velocidad de giro que llega del rotor para adaptarla a las necesidades del generador. El movimiento de giro de los aerogeneradores suele ser bastante lento. El rotor de una turbina de 1.500 kW de potencia, por ejemplo, suele girar a una velocidad de entre 10 y 20 revoluciones por minuto (r.p.m.). El multiplicador aumentará esta velocidad hasta las 1.500 r.p.m.

Generador: Transforma la energía mecánica en energía eléctrica, tal y como hace la dinamo de una bicicleta, aunque generando normalmente corriente alterna. El alternador puede ser síncrono o asíncrono. El primero suministra una energía de mayor calidad, pero es más caro y complejo. Esta es la razón por la que el asíncrono es el más extendido de los dos.

Controlador electrónico: Un ordenador controla continuamente las condiciones de funcionamiento del aerogenerador mediante el análisis de las señales captadas por múltiples sensores que miden temperaturas, presiones, velocidad y dirección del viento, tensiones intensidades eléctricas, vibraciones.

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Sistema de orientación: Los aerogeneradores disponen de un sistema de orientación que, con ayuda de los datos recogidos por la veleta, coloca siempre el rotor de manera perpendicular al viento.

4.8. IMPORTANCIA DEL AEROGENERADOR.

La importancia de un aerogenerador radica en que nos permite aprovechar la energía eólica para transformarla en energía eléctrica, mediante un rotor y un generador, a esto se suma su facilidad de instalación en cualquier lugar donde tan solo haya una velocidad considerable del viento, además en zonas de sierra donde no hay acceso a la energía eléctrica, este es una alternativa de solución y puede abastecer a las familias en forma individual o a una comunidad.

También es importante porque brinda una alternativa de generar energía sin emitir gases a la atmosfera que aumenten los niveles de contaminación del medio ambiente.

5. EL AEROGENERADOR DE LA ESTACIÓN - UNPRG

5.1. CARACTERISTICAS.

En aerogenerador que está instalado junto a la estación meteorológica de la UNPRG. Presenta las siguientes características:

Tres hélices. Eje horizontal. Generador incluido en el mismo eje. Sistema de orientación. Torre de concreto (poste de luz) Estación de

control.

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5.2. SITUACIÓN ACTUAL DEL AEROGENERADOR.

El aerogenerador de la estación de la UNPRG, se encuentra en un estado muy descuidado y actualmente no está en funcionamiento, porque no está generando energía, también podemos decir que está dañado.

5.2.1. La torre.

La torre que es un poste de concreto al parecer es un poste de alumbrado público, se encuentra en buenas condiciones y está soportando al rotor y a la góndola.

5.2.2. El rotor.

El rotor cuenta con tres hélices que trasforma la energía eólica en energía mecánica para luego a través de un eje transmitir esta energía al generador donde es convertida a energía eléctrica.

5.2.3. Sistema de orientación.

El sistema de orientación, o cola del aerogenerador como se le puede llamar comúnmente se encuentra dañado, como se puede observar en la imagen, este no está paralelo al eje, esto quiere decir que no hará que el rotor este perpendicular a la velocidad del viento, de estar el rotor y el aerogenerador en buenas condiciones esta sería la causa del porque el sistema esta inoperativo.

5.2.4. Estación de control.

Como ya mencionamos anteriormente el sistema está dañado que podemos esperar de la estación de control, esta se encuentra actualmente abandonada, como el aerogenerador no está en funcionamiento la estación tampoco funciona.

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IV. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

IV.1. Conclusiones:

La visita a campo en muy importante porque nos permite tener una idea clara del funcionamiento del aerogenerador.

El aerogenerador de la estación actualmente se encuentra dañado, aparte de que el sistema de orientación no cumple con su trabajo, el sistema de control está muy descuidado.

Las partes de un aerogenerador son: el rotor, la góndola, la torre, las palas, en generador, el multiplicador, el sistema de orientación, caseta de control, etc.

El sistema de orientación debe estar paralelo al eje, y perpendicular a la dirección del viento.

IV.2. Recomendaciones:

Se recomienda dar una operación y mantenimiento adecuado para que el sistema se mantenga en buenas condiciones.

Se debe se elaborar una política de gobierno que apoye la implantación de estos sistemas de obtención de energía renovable, así también el apoyo en las investigaciones y estudios.

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El Aerogenerador debe operar con los vientos predominantes e intensos,

evitando obstáculos (como árboles) que desvíen o alteren el curso del

viento.

V. ANEXOS.

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IV. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.

ENERGIA EOLICA. Capítulo 4, Hugh Rudnick Van De Wyngard. Disponible en:

http://web.ing.puc.cl/power/paperspdf/CapituloEolico.pdf

ENERGÍAS-RENOVABLES; [NOTICIA]; El mercado eólico mundial creció un 31% en 2009; disponible en:

http://www.energiasrenovables.com/paginas/Contenidosecciones.asp?ID=9&Cod=19419&No bre=EólicaSuperior

ENERGIA EOLICA, IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía), España. (2006, p.32), disponible en:

http://www.reoltec.net/noticias/Manual_Energias_Renovables-Eolica-IDAE.pdf

Gobierno Vasco en “Ente Vasco de la Energía”. 1992 – pág.11. Disponible en:

http://www.eve.es/CMSPages/GetFile.aspx?guid=62739949-bde7-4cdc-bcb4-04145ba9b511 .

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