proyecto zÉfir: en busca de la energÍa eÓlica...
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PROYECTO ZÉFIR: EN BUSCA DE LA ENERGÍA
EÓLICA MARINA EN AGUAS PROFUNDAS
COLEGIO COR DE MARIA (VALLS)
HISTORIA (I)
El primer aerogenerador fue creado el 1887 por Charles F. Brush.
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Charles F. Brush (1849-1929)
http://guidedtour.windpower.org/res/brush.jpg http:/ /guidedtour.windpower.org/es/pictures/brush.htm
Articulo de la revista Scientific American sobre la
turbina eólica de Brush 20 de diciembre de 1890
ht tp: / /guidedtour.windpower.org/res/sciam.jpg
El aerogenerador tenía una potencia
de 12 kW, 17 m de rotor y 144 palas.
Estuvo funcionando 20 años.
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EÓLICA MARINA EN AGUAS PROFUNDAS
COLEGIO COR DE MARIA (VALLS)
HISTORIA (II)
Cataluña fue pionera en el desarrollo de la energía eólica en España. El 10 de
febrero de 1984 se inauguró el primer aerogenerador de Cataluña en Vilopriu, (Baix
Empordà).
El aerogenerador donde se inició este trabajo. Se encuentra situado en Figuerola del
Camp en la comarca del Alt Camp y es uno de los más antiguos de Cataluña (año
1988).
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Su estado de conservación es excelente y cr eemos que
debería de ser catalogado como una pieza de gran va lor
dentro del patrimonio industrial Catalán.
Este aerogenerador no tiene la estructura
cilíndrica como la mayoría de los parques
eólicos actuales, sino que esta formado por
tres soportes cilíndricos unidos por una
estructura triangulada. Sigue conservando
las tres palas, acopla un molinillo de viento
a cada lado para orientarse según la
dirección del viento y dos anemómetros,
uno a 7 metros y otro a 14 metros, para
medir la velocidad del viento.
Aerogenerador de Figuerola del Camp (Alt Camp).
Cataluña. Modelo Ecotècnia 12/30
Consta de tres palas de 12 metros de
diámetro de rotor y consta de una potencia
nominal de 25 kW.
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MODELO ECOTECNIA 12/30
Izquierda: midiendo la bancada; Derecha: tomando medidas del spoiler (frenada de emergencia) parte móvil de la pala
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Ecotècnia fue la primera empresa
española de aerogeneradores que
nació en Cataluña.
Buje
Acoplamiento pala
Caja multiplicadora
Generador 2
Generador 1
Hélices laterales
de orientación
Acoplamiento con amortiguador Disco de freno
Engranajes de orientación
Bancada
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ECOTECNIA
En nuestra comarca podemos ver el salto en el tiempo de la empresa Ecotècnia: en
Figuerola las primeras tecnologias de 25 kW y en la sierra de la Voltorera 16 MW
mediante 10 aerogeneradores de 1,6 MW cada uno.
El aerogenerador Ecotècnia 12/30
propiedad de Josep Canela se
encuentra ubicado en Figuerola del
Camp en la comarca del Alt Camp en
las coordenadas:
N 41º 22.236’ E 001º 16.294’
El futuro parece ser que está con los aerogeneradores
marinos, esta vez no será la comarca del Alt Camp donde se
escribirá la historia pero sí muy cerca, en la costa de
tarragona...
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El aerogenerador Ecotècnia ECO-74
del parque eólico de la Sierra de la
Voltorera (Cabra del Camp).
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PARTES DE UN AEROGENERADOR
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PALAS
EJE DE BAJA VELOCIDAD
EJE DE ALTA VELOCIDAD
TORRE
MULTIPLICADORA
GENERADOR
BUJE
http://www.aeeolica.es/userfiles/file/reoltec2010/3-2-Pep-Prats_ALSTOM-WIND.pdf
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COMO FUNCIONA UNA PALA
El desplazamiento de la pala se produce en parte por el efecto Bernouilli: en la parte
superior hay menos presión y en la parte inferior más presión, provocando una
fuerza ascendente.
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El aire que pasa por la parte superior de la pala ha de recorrer más distancia, la velocidad en esta zona aumenta y la presión disminuye.
El aire que pasa por la pala por la parte inferior ha de recorrer menos distancia, la velocidad en esta zona es más baja y la presión más alta.
F
Aire
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FORMA DE LA PALA. AERODINÁMICA
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Aerogenerador Ecotècnia ECO 12/30: Velocidad máxima en rpm: 68 rpm Velocidad en la punta de la pala: 153,8 km/h
Debe observar se la forma de la pala y el ángulo de ataque al aire. Un punto de la pala, cuanto más se aleja del centro de giro, su velocidad cada vez es m ás alta .
Aerogenerador Alstom Ecotècnia ECO 100: Velocidad máxima en rpm: 14,3 rpm Velocidad en la punta de la pala: 269,5 km/h
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LAS PALAS. MATERIALES
Parque eólico de Colladetes. El Perelló (Tarragona)
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Pararrayos de una pala
Cable del pararrayos en una pala
Se puede observar que
un elemento importante
es el pararrayos dado
que la electricidad tiene
tendencia a ir hacia las
puntas. Por eso en las
palas hay un elemento
que es el pararrayos.
Las palas de los aerogeneradores
están hechas con fibra de vidrio y
resina epoxi.
En un futuro las palas se
fabricaran con fibra de carbono.
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GIRO DE LA GÓNDOLA
En un aerogenerador como el ECO-100, de 3MW de potencia, la góndola puede
realizar como máximo 3 vueltas en una misma dirección. Si diera más vueltas, los
cables eléctricos que bajan por la torre tendrían problemas de torsión. El sistema de
giro utilizado es mediante un motor eléctrico.
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Aerogenerador Ecotècnia ECO 12/30 de 25 kW. Figuerola del Camp Orientación por hélices laterales.
Aerogenerador Alstom Ecotècnia ECO 100 de 3MW. Parque Eólico de la Collada (El Perelló) Giro con motor eléctric o.
Maqueta ECO- 100 con control electrónico de posicionamiento con un giro de 360º con servomotor es.
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LA VELOCIDAD DEL VIENTO
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Conocer la velocidad del viento es muy importante. Antes de instalar un parque hay que conocer las condiciones de viento de la zona para saber qué aerogeneradores se pueden instalar.
Con velocidades de viento superiores a los 100 km/h debe pararse el aerogenerador para evitar daños.
Fuente: “el temps de TV3” en la web
Parque eólico La sierra de la Voltorera. Cabra del Camp (Tarragona)
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DIRECCIÓN DEL VIENTO
Se precisa una veleta para saber la dirección del viento y poder registar los datos.
http://ca.wikipedia.org/wiki/Rosa_dels_vents
Los nombres de los vientos: (Cataluña)
Tramuntana (N)
Gregal (NE)
Llevant (E)
Xaloc (SE)
Migjorn (S)
Garbí o Llebeig (SO)
Ponent (O)
Mestral o Cerç (NO)
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Código Gray pera la captura de datos y poderlas pasar a un sistema binario de 4 dígitos.
0010 N 0011 NNE 0001 NE 0000 ENE 1000 E 1001 ESE 1011 SE 1010 SSE 1110 S 1111 SSO 1101 SO 1100 OSO 0100 O 0101 ONO 0111 NO 0110 NNO
Parque eólico de La sierra de la Voltorera. Cabra del Camp (Tarragona)
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MEDIDAS DEL VIENTO EN LA COSTA DE
TARRAGONA
Fuente: http://es.windfinder.com/windstats/windstatistic_boja_de_tarragona.htm
Fuente:http://www.renewablesmadeinspain.com/noticia/pagid/200/titulo/Catalonia%20plans%20to%20build%20an%20offshore
%20wind%20%22test%20station%22/
Fuente: http://es.windfinder.com/windstats/windstatistic_boja_de_tarragona.htm
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MEDIDAS DE VIENTO POR SATÉLITE
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Satélite QuikSCAT Mide la velocidad del viento de 3 m/s a 20 m/s.
Densidad de Potencia en los océanos. Invierno (gráfico superior), verano (gráfico inferior).
http://www.jpl.nasa.gov/news/news.cfm?release=2008 -128
http://winds.jpl.nasa.gov/missions/quikscat/seawind s_img.cfm
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CONTROL DE PALA HIDRÁULICO
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A velocidades de viento bajas situaremos las palas con
ángulos bajos, para obtener una captación máxima.
Cuando el viento llega a unos 13 m/s el aerogenerador
produce la máxima potencia, y hay que controlar que no
aumente el número de revoluciones por encima de les 19
rpm (caso del ECO-74). Si se superan los 25 m/s de viento
hay que detener el aerogenerador.
Fuente: Catálogo Alstom ecotècnia ECO -74
Las palas pueden girar
desde los 2º (máxima
captación de viento)
hasta los 86º (captación
de viento nulo, freno
aerodinámico). El
ángulo de giro de cada
pala es independiente.
Este control en el ángulo
de giro se conoce en
inglés con el nombre de
“pitch control”.
http://motionsystemdesign.c om/motors -
drives/electrohydrostatic-actuation-modernizes-0111 /#
http://www.windpowerengineering.com/design/mechanic
al/blades/pitch-control-your-way-hydraulic-or-elect ric/
Pistón hidráulico
Pistón hidráulico
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CONTROL DE PALA CON SERVOMOTOR
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Fuente: Catálo go Alstom ecotècnia ECO -74
http://www.windurance.com/motors.html
http://www.windpowerengineering.com/tag/moog/
Servomotores
Control de la
velocidad de giro
en rpm
Servomotor
A velocidades de viento bajas situaremos las palas con ángulos bajos, para obtener una captación máxima. Cuando el viento llega a unos 13 m/s el aerogenerador produce la máxima potencia, y hay que controlar que no aumente el número de revoluciones por encima de les 19 rpm (caso del ECO-74). Si se superan los 25 m/s de viento hay que detener el aerogenerador.
Las palas pueden girar
desde los 2º (máxima
captación de viento)
hasta los 86º (captación
de viento nulo, freno
aerodinámico). El
ángulo de giro de cada
pala es independiente.
Este control en el ángulo
de giro se conoce en
inglés con el nombre de
“pitch control”.
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DISTRIBUCIÓN DE LOS AEROGENERADORES
Para ubicar los aerogeneradores hay que tener en cuenta que la distancia entre
aerogeneradores sea entre dos y tres veces el diámetro del rotor para evitar
problemas entre ellos.
Utilizar aerogeneradores más grandes comporta tener que realizar el mantenimiento
a menos máquinas y obtener potencias superiores.
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ECO-74 Sierra de la
Voltorera
Cabra del Camp
(Alt Camp).
ECO-12/30 Parque
eólico de Tarifa
“Parque Shico”.
Se han cambiado po r
aerogeneradores
más modernos.
Fuente: ALSTOM -
Ecotècnia.
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PROYECTO ZÉFIR
El “Institut de Recerca en Energia de Catalunya” (IREC) realizará una planta de
ensayos experimental de energía eólica marina donde las empresas que participan
en el proyecto podrán instalar sus aerogeneradores. En la actualidad se han firmado
acuerdos con las empresas Alstom, Gamesa, Acciona y Windpower.
El proyecto consta de dos fases: en una primera fase se instalarán cuatro
aerogeneradores fijados al fondo marino a unos 3,5 km de la costa. En una segunda
fase se instalarán un máximo de ocho aerogeneradores flotantes a unos 30 km de la
costa.
Más información en: http://www.irec.cat/
FASE 1 FASE 2
Profundidad de agua 40-45 m > 100 m
Distancia a la costa 3 km 30 km
Nombre de aerogeneradores 4 8
Potencia instalada 20 MW 50 MW
Tipo Fijada al fondo marino Flotante
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http://www.elpunt.cat/noticia/article/1-territori/11-
mediambient/152235-la-mar-de-lebre-tindra-una-plataforma-per-
assajar-parcs-eolics-en-aiguees-profundes.html#comentaris
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EÓLICA MARINA EN AGUAS PROFUNDAS
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TIPOS DE ESTRUCTURAS (I)
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http://www.aeeolica.es/userfiles/file/reoltec2010/3-1-Antonio-Jose-de-la-Torre_GAMESA.pdf
Fuente: http://www.fundaciongasnatural.org/SiteCollectionDocuments/Actividades/Seminarios/Santander%2016022010/1%20I%C3%B1igo%20losada.pdf
El tipo de tecnología utilizada en parques eólicos marinos viene determinada por la profundidad del lecho marino y el coste de las diferentes tecnologías.
PROYECTO ZÉFIR: EN BUSCA DE LA ENERGÍA
EÓLICA MARINA EN AGUAS PROFUNDAS
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PROYECTO ZÉFIR FASE I AGUAS POCO PROFUNDAS
En la primera fase del
proyecto Zéfir se ubicarán
4 aerogeneradores entre
la zona de Cambrils y
L’Ametlla de Mar, con una
potencia instalada de 10
a 20 MW, a una distancia
de la costa de 3,5 km y a
una profundidad de unos
35 m.
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Cimentación por gravedad (Gravity foundations)
Monopilotes (Monopiles)
Trípodes (Tripods) (tercera pata no visible)
cercha (Trusses or jacket)
Control dirección del viento
Control electrónico de la dirección de los aerogeneradores con servomotores
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EÓLICA MARINA EN AGUAS PROFUNDAS
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PROYECTO ZÉFIR FASE II
AGUAS PROFUNDAS
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Proyecto HYWIND. A nivel mundial el único
aerogenerador marino flotante que hay en la
actualidad en aguas profundas se halla ubicado en
el mar del Norte en Noruega. Está en fase de
experimentación con una potencia de 2,3 MW
En la segunda fase del proyecto Zéfir se
ubicaran 8 aerogeneradores entre la zona
de Cambrils y L’Ametlla de Mar, con una
potencia instalada de 50 MW, a una
distancia de la costa de 30 km y a una
profundidad de unos 100 metros. Mediante
aerogeneradores con estructura flotante.
Fuente: http://www.gooddeal-hunting.com/blog/worlds-first-floating-
wind-turbine-towed-to-sea/
Fuente:nt:http://www.gooddeal-hunting.com/blog/worlds-first-floating-
wind-turbine-towed-to-sea/
PROYECTO ZÉFIR: EN BUSCA DE LA ENERGÍA
EÓLICA MARINA EN AGUAS PROFUNDAS
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CONNEXIÓN ELÉCTRICA
El punto de conexión a la red eléctrica se propone que sea Vandellòs por ser un
punto estratégico de la red eléctrica.
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Mapa de conexiones REE Estación transformadora de Vandellòs
El cableado eléctrico submarino que conectará los aerogeneradores con la
estación transformadora deberá tener en cuenta el impacto ambiental de la
posidonia.
http://www.ree.es/transporte/mapa_red_transporte.asp
http://www20.gencat.cat/docs/dmah/Home/Ambits%20dactuacio/Educacio
%20i%20sostenibilitat/Educacio%20per%20a%20la%20sostenibilitat/Sup
ort%20educatiu/Recursos%20educatius/Medi%20natural/Els%20prats%2
0submarins%20de%20posidonia/documents/posidonia_geografia.pdf
De color verde superficie donde hay posidonia
Restos de posidonia en las playas
cercanas a Vandellòs.
PROYECTO ZÉFIR: EN BUSCA DE LA ENERGÍA
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AEROGENERADORES DEL PROYECTO ZÈFIR
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http://www.aeeolica.es/userfiles/file/reoltec2010/3-2-Pep-Prats_ALSTOM-WIND.pdf
¿Aerogeneradores sin
multiplicadora? SÍ
GENERADORES CON TECNOLOGIA
DE IMANES PERMANENTES DE 6 MW
http://www.alstom.com/power/news-and-events/press-releases/alstom-and-converteam-team-up-on-the-worlds-largest-direct-drive-permanent-magnet-generator-for-offshore-wind-power/
http://www.alstom.com/power/news-and-events/press-releases/alstom-collaborates-with-belwind-to-test-its-new-6-MW-direct-drive-offshore-wind-turbine-in-begium/
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CONCLUSIONES
La energía del viento es un recurso muy abundante. Para poderlo
aprovechar correctamente, deben conocerse las ventajas climáticas de
cada país para obtener energías renovables y minimizar la utilización de
energías fósiles (reduciendo así los problemas que comportan).
El aerogenerador Ecotècnia 12/30 instalado en Figuerola del Camp es
uno de los primeros aerogeneradores que se construyeron en Cataluña
y se encuentra en un estado de conservación excelente. Creemos que
debería ser catalogado como una pieza única de gran valor dentro del
patrimonio industrial catalán.
Pera salvar el obstáculo presente en las costas de nuestro país, donde
la plataforma marina es muy estrecha y las aguas son profundas a
pocos kilómetros de la costa, es necesario avanzar en la investigación
de la energía eólica marina de aguas profundas.
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Para mitigar el cambio climático, el sector energét ico no sólo debe evitar
la emisión de gases contaminantes a la atmosfera, s ino que también
tiene que reducir drásticamente el consumo de agua. La energía eólica es
una solución sostenible que permitiría conseguir es tos dos desafíos.