Autores: Rondón Hermes, Arellano Miguel. Centro de Ingeniería Eléctrica y Sistemas (CIES).FIIIDT.
Resumen
Este trabajo presenta resultados de un estudio realizado del potencial eólico y de factibilidad técnica para implementar generación distribuida en la Fundación Instituto de Ingeniería para Investigación y Desarrollo Tecnológico (FIIIDT) ubicado en el estado Miranda- Sartenejas (LAT: 10.40, LONG: -66.88). En este trabajo se plantearon modelos matemáticos, de simulación y estadísticos de la variable ambiental bajo estudio como la velocidad del viento y el desempeño de un aerogenerador seleccionado de potencia de 5kW como el FD6.4-5000-16.
- Introducción
El modelo energético actual a base de combustibles fósiles, genera un gran impacto ambiental y no es sustentable a largo plazo para satisfacer las demandas energéticas actuales, además que compromete la integridad de las futuras generaciones. Por lo cual se hace necesario establecer y promover un sistema de generación de energía eléctrica sustentable, donde las energías alternativas y renovables sean el eje de desarrollo.
En la actualidad la tecnología de las energías alternativas y renovables aún se encuentran en una lenta expansión, siendo el objetivo final lograr que la energía eléctrica producida sea económicamente atractiva en lugar de las fuentes de generación de energía eléctrica no renovables. En particular para la energía eólica, la cual es objeto de estudio en este trabajo, el desarrollo se centra principalmente en evaluar el potencial en la zona, la factibilidad de instalación de un aerogenerador y complementar con la energía eléctrica convencional.
- Potencial Eólico
La velocidad del viento varía con la altura, siguiendo aproximadamente una ecuación de tipo estadístico conocida como ley exponencial de Hellmann (Ec. 1) [1]
El parámetro α o coeficiente de fricción (Ec. 2), es determinado empíricamente y la ecuación puede ser usada para ajustar datos razonablemente bien en el rango de 10 hasta 150 metros de altura. Despejando “α” de la ecuación se tiene que:
De la ecuación anterior, y tomando las velocidades promedios ofrecidas por la base de datos de la NASA [2], tenemos que:
Promediando los valores mensuales de “α” del cuadro anterior, se obtiene que el coeficiente de fricción es:
Existen valores del exponente de Hellmann, que se dan en función de la rugosidad del terreno [3]
De la tabla anterior, se puede apreciar que el terreno a analizar es tipo Césped, que corresponde con las características geográficas del sitio.
Por otro lado, utilizando la información ofrecida por la base de datos de la NASA [2] se pueden obtener las características del viento del sitio a distintas velocidades.
Del cuadro anterior se puede apreciar que los mayores porcentajes de ocurrencias de las velocidades promedios durante el año está comprendida entre 2-6 [m/s]. Realizando un análisis estadístico (Distribución de probabilidad de Weibull) de los datos se obtiene que:
Conocidos los coeficientes de la Distribución de probabilidad Weibull, se pueden generar valores aleatorios que simulen las velocidades de viento durante el mes, que permiten obtener un resultado aproximado de la energía que podría producir un generador eólico durante ese periodo.
- Generador Eólico FD6.4-5000-16
El aerogenerador seleccionado FD6.4-5000-16 [4] es de imanes permanentes de 5 kW, y cuyos datos de placa son:
La curva de potencia suministrada por el fabricante, es como se indica a continuación:
Considerando la velocidad promedio anual del lugar de aproximadamente de 3.64 m/seg a 10 metros de altura (figura 2) se tiene que la potencia generada es:
Esto representa un rendimiento del 11.2%
Conclusiones
Del estudio realizado, se obtuvo que las velocidades de viento promedio a diferentes alturas en la Fundación Instituto de Ingeniería para Investigación y Desarrollo Tecnológico son relativamente bajas. Por lo tanto el punto de operación estimado de un aerogenerador se encontrará por debajo del 50% de la capacidad del mismo.
Por lo anteriormente expuesto, utilizar el generador FD6.4-5000-16 en la zona no es energéticamente factible.
Referencias Bibliográficas
[1] Pedro Fernández Diez. Energía eólica. 1993. Pág. 15. España
[2] NASA. Nasa-Atmospheric Science Data Center. Surface meteorology and Solar Energy.
Recuperado el 8 de abril de 2013, https://eosweb.larc.nasa.gov/cgi-bin/sse/sse.cgi?na+s01#s01. Consultado el 8 de abril del 2013
[3] Bañuelos-Ruedas, F. Análisis y Validación de Metodología Usada Para la Obtención de Perfiles de Velocidad de Viento. Recuperado el 8 de Abril 2013, https://es.scribd.com/doc/11545563/Analisis-de-perfiles-verticales-de-viento.
[4] FD6.4-5000-16 Specifications (5000W). Recuperado el 8 de Abril 2013 www.elektromosfutes.eu/Szelkerek_kep/Letoltesek/WT5KW.pdf
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