parque eolico.docx
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MODULO 1: MARCO CONCEPTUAL.
Visión
Los científicos aseguran que la energía eólica será la fuente energética que más crecerá
en los próximos años. Es evidente que estamos delante de seguramente la mejor energía
renovable que se puede generar, no produce contaminación en el medio ambiente, no
afecta al cambio climático, y además el viento es una fuente inagotable. El proyecto de
generación de energía eólica en la parroquia Shaglli del Cantón Santa Isabel en la
provincia del Azuay, será en el futuro una de las principales fuentes de generación de
energía renovable.
Misión
El proyecto de generación de energía eólica en tiene la misión de garantizar el suministro
competitivo, suficiente, de alta calidad, económicamente viable y ambientalmente
sustentable de energéticos que requiere el país.
Valores
Generar una mayor equidad en la distribución de los recursos energéticos
Introducir una mayor conciencia ambienta en la sociedad, con el uso de energías
renovablesEstrategias
Al tratarse se un proyecto publico, el alcanzar nuestros objetivos de generación y difusión
de energía eólica, pretendemos obtener ayuda tanto publica como privada. El Ministerio
de Electricidad y Energía Renovable, y empresas privadas serán de gran importancia
tanto en lo que concierne a las faces de investigación y el aporte de recursos financieros.
Políticas:
Costos de infraestructura cubierto por el estado.
Incentivos fiscales y económicos para la exploración investigación de fuentes generadoras
de energía eólica
Disponibilidad de financiación para proyectos de esta índole
MODULO 2: ESTUDIO DE MERCADO.
OBJETIVO E IMPORTANICA.
OBJETIVO GENERAL
Crear un parque eólico en la parroquia Shaglli del cantón Santa Isabel aprovechando las
condiciones medioambientales, proporcionando energía eléctrica que contribuya al
cambio de la matriz energética del país
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Promover el uso de alternativas en el país, principalmente la energía eólica mediante la
optimización de los recursos renovables existentes en cada región.
Apoyar a la creación de las infraestructuras necesarias para la implementación técnica de
las nuevas fuentes energéticas en las distintas regiones del país.
Concientizar a la ciudadanía sobre las ventajas del uso de las energías alternativas para
crear un proceso de vinculación, cooperación y proactividad.
Reducir el uso excesivo de energía proveniente de fuentes no renovables y que generan
altos niveles de contaminación.
IMPORTANCIA
Lo más relevantes de esta energía es que tenga un tiempo de vida útil largo, a más de la
máxima producción posible que se le pueda aprovechar de dicha planta. Lo que se
pretende mediante este estudio es el planteamiento de una propuesta para alcanzar en la
provincia del Azuay una potencia instalada de energía eólica de 30 MW para el año; pero
esto significara proveer el 8% de la electricidad que se consumirá en el 2014por medio de
generación eólica, a mas de que significará inversiones, generación de empleo, y
desarrollo de tecnologías limpias.
PRODUCTO.
En comparación con los generadores de energía eléctrica convencional térmica e
hidroeléctrica, los aerogeneradores son máquinas pequeñas de tecnología variada, que
por su tamaño, su protección y control no es tan completa como los generadores
convencionales, sobre todo en redes en donde no hay gran penetración de este tipo de
energía.
El aerogenerador horizontal es considerado el más eficiente y es el más utilizado
actualmente y su capacidad puede ir desde el orden de los vatios a los MW. Así mismo el
90% de las maquinas instaladas son tripalas instaladas a barlovento1 de la torre.
NORMAS.
Marco regulatorio y legislativo
En estos últimos años, Ecuador ha tenido, importantes cambios a nivel legislativo y
regulatorio, como fue, en 2008, la aprobación de una nueva Constitución. A través de este
texto, el Estado se compromete “a promover la eficiencia energética, el desarrollo y uso
de prácticas y tecnologías ambientalmente limpias y sanas, así como de energías
renovables, diversificadas, de bajo impacto y que no pongan en riesgo la soberanía
alimentaria, el equilibrio ecológico de los ecosistemas ni el derecho al agua”.
También hay que destacar, la creación del Ministerio de Electricidad y Energía Renovable
(MEER) en 2007; ministerio que tiene su origen en la Subsecretaría de Electricidad del
antiguo Ministerio de Energía y Minas. Con la actual estructura administrativa, queda
patente la apuesta del gobierno ecuatoriano en el sector de las energías renovables.
Hasta el momento, sólo en el sector eléctrico existen normativas relativas al uso de
energías renovables:
• Ley de Regulación del Sector Eléctrico (LRSE)
La Ley de Regulación del Sector Eléctrico (LRSE), data del año 1996 aunque ha tenido
modificaciones posteriores, contiene las normas relacionadas con la estructura del sector
eléctrico y de su funcionamiento. En el capítulo IX de la Ley se hace una mención
específica sobre el fomento al desarrollo y uso de recursos energéticos no
convencionales. Se establece este tipo de recurso energético como prioritario a la hora de
1 Barlovento y sotavento, son dispositivos del rotor frente a la velocidad del viento. En el caso de barlovento las aspas del aerogenerador están frente a la dirección del viento.
asignar los fondos del Fondo de Electrificación Rural y Urbano Marginal (FERUM) a
proyectos de electrificación rural. Además, es el Consejo Nacional de Electrificación quien
dictará las normas aplicables para el despacho de la electricidad producida con energías
no convencionales tendiendo a su aprovechamiento y prioridad.
• Reglamento General de la Ley de Régimen del Sector Eléctrico Establece las normas y
los procedimientos generales para la aplicación de la Ley de Régimen del Sector
Eléctrico, en la actividad de generación y en la prestación de los servicios públicos de
transmisión, distribución y comercialización de la energía eléctrica, necesarios para
satisfacer la demanda nacional, mediante el aprovechamiento óptimo de los recursos
naturales.
• Regulación Nº CONELEC – 009/06
Vigente desde 2007, establece los precios de la energía producida con recursos
energéticos renovables no convencionales.
Electrificación Rural
La normativa relativa a la electrificación rural vienen marcada fundamentalmente por la
LRSE, en la que se especifica que el Estado promoverá los proyectos de desarrollo de
electrificación rural y urbano - marginal, y las obras de electrificación destinadas a la
provisión de agua potable. Además se establece el Fondo de Electrificación Rural y
Urbano - Marginal (FERUM).
Las normas generales que deben observarse para la planificación y aprobación de
proyectos y para la ejecución de obras que se financien con los recursos económicos del
FERUM están definidas en el “Reglamento para la Administración del Fondo de
Electrificación Rural-Urbano Marginal”.
El sistema eléctrico ecuatoriano
El Mercado Eléctrico Mayorista (MEM) está administrado por el Centro Nacional de
Control de Energía (CENACE) y es quien decide el despacho horario de las centrales
generadoras en función de su menor coste marginal, y liquida las transacciones de
compra y venta de energía eléctrica. La regulación, planificación, supervisión y control del
MEM está a cargo del Consejo Nacional de Electricidad (CONELEC). Por otro lado, cabe
enumerar como principales elementos del sistema eléctrico ecuatoriano el sistema de
generación, interconexión, transporte y distribución.
En 2007, la potencia nominal total alcanzada en Ecuador fue de 4.889,05 MW de
potencia, incluyendo la interconexión con Colombia de 240 MW, y entregándose al MEM
un total de 15.244,33 GWh de energía eléctrica.
CONTEXTO ENERGÉTICO MUNDIAL
En el contexto energético mundial podemos destacar las siguientes cifras:
Bajo un enfoque de revolución energética podemos mencionar que se espera que en el
transcurso de los años, la energía alternativa comience a tener una mayor participación a
nivel mundial, donde podemos destacar lo siguiente:
Donde las proyecciones hechas hasta el año 2050 muestran un aumento de la eficiencia
energética, y el peso de las energías alternativas representan una mayor importancia en
el mundo.
Se espera que el crecimiento del suministro de electricidad renovable provenga
principalmente de la energía eólica como principal fuente alternativa. Estos datos pueden
analizar con mayor claridad en la siguiente tabla:
De la misma manera, bajo un escenario de revolución energética se espera aumentar
gradualmente la eficiencia hasta las proyecciones del año 2050. Esta eficiencia se debe
también al aumento del suministro directo con recursos renovables, y también es clave la
reducción del suministro con recursos fósiles.
De la misma forma, al comparar el escenario de referencia y el escenario de revolución
energética, se puede notar que el margen de la eficiencia a obtener bajo el escenario de
revolución energética se debe al impacto en el futuro de la energía de la biomasa y la
eólica, tal como se lo observa en el siguiente gráfico:
Contexto energético latinoamericano
En América Latina7 la demanda de energía ha seguido la tendencia mundial de
crecimiento durante el período 1980-2006; inclusive con una tasa promedio anual del 2%,
superior al promedio mundial del 1,6% (IEA, 2008). Cabe mencionar que esta tasa es
superior a la de Norteamérica (0,6%), Europa (0,3%) y de la OCDE (0,5%) (IEA, 2008).
Esto ratifica que desde las últimas décadas del siglo XX la tendencia es mayor en países
en desarrollo.
Uno de los retos es dotar de fuentes seguras, modernas, accesibles y limpias a la
creciente población de estos países. Sin embargo, otras regiones en desarrollo muestran
un crecimiento de su demanda energética mayor a Latinoamérica. Tal es el caso de India
(3,5%), China (3,0%), Medio Oriente (3,2%) y Asia (2,8%) (IEA, 2008). En valores totales,
la demanda de energía en América Latina creció del 3,1 millones de kbep en 1985 a 5,5
millones de kbep en 2008. Esto significa un incremento del 78% en poco más de 20 años.
El consumo del año 2008 corresponde a 767,3 Mtep ó 32,1 EJ. En perspectiva, respecto a
la demanda mundial de energía primaria, en 1980 América Latina representó el 4,1% del
total mundial y en 2008 creció al 5,1% (OLADE, 2011).
En la estructura de la matriz energética en América Latina, en 1985, el 69% de ésta se
basó en combustibles fósiles (petróleo y derivados, gas natural, carbón y coque). Para
2008 incrementó su dependencia de combustibles fósiles al 73% (OLADE, 2011; OLADE,
2009). Lo anterior ocurrió principalmente ante la disminución del aporte de energías
tradicionales de biomasa (e.g. leña y carbón) dada la modernización de combustibles para
cocción, calefacción e iluminación en los países de la región (gráfico 5) (IEA, 2008). Por lo
tanto, la tendencia general en la región es a un crecimiento del consumo de energía y a
una modernización de las fuentes de energía, lo cual se puede explicar parcialmente por
el incremento poblacional y por la tendencia a la urbanización de la población.
Respecto a otras fuentes de energía, el aporte de la hidroelectricidad se ha mantenido
constante en 9%. Esto muestra que ha existido un estancamiento en la inversión para
aprovechamiento de energía hidroeléctrica en la región, lo cual coincide con una
tendencia a nivel mundial de falta de inversión durante las últimas décadas. De hecho, el
crecimiento de la generación de energía hidroeléctrica decreció de 4,2% en la década del
90 a 2,9% en la primera década del 2000 (BP, 2009). Sin embargo, dicha tendencia se
está revirtiendo a nivel mundial y en América Latina, con el desarrollo de proyectos de
aprovechamiento en escalas mediana y grande (IEA, 2008; 2006).
Aun cuando en la matriz energética total la energía hidroeléctrica represente sólo un 10%,
su importancia en la matriz eléctrica es muchísimo más acentuada. Así, Latinoamérica es
la región que más depende de la hidroelectricidad: 66% del total de electricidad generada
en la región provino de hidroeléctricas en el período 2000-2008. Esta tendencia puede
continuar o incluso incrementarse puesto que todavía queda un amplio potencial de
hidroelectricidad técnicamente factible de ser explotado en la región.
Respecto a otras fuentes de energías alternativas se observa un ligero incremento en su
importancia en la región, como en el caso de la geotérmica que sube del 1% al 2% entre
1985 y 2006. En 2008, se observa que la producción de biocombustibles ha ganado
espacio y es la segunda energía renovable más importante (2%). Con el caso del etanol,
Brasil representa el 99% de la producción y destina el 79% para consumo interno y el
19% para exportación (OLADE, 2009). Otros países que están promoviendo programas
ambiciosos de producción de biocombustibles son Colombia, Venezuela, Costa Rica y
Guatemala, con etanol a base de caña de azúcar, y Argentina, con biodiesel a base de
soya. Con este el país ha llegado a ser uno de los cinco mayores productores a nivel
Mundial.
Otras fuentes de energía renovable como la solar y eólica no tienen aportes significativos
hasta el momento en la matriz pues no se visualiza su contribución en los agregados
macro. En este sentido, América Latina ha seguido la tendencia mundial de no
diversificarse hacia otras fuentes de energía no convencionales y diferentes a
combustibles fósiles.
Analizando con mayor detalle la demanda de energía primaria en los países de
Sudamérica (período 1985-2008) se ve que Ecuador es el cuarto país con mayor tasa de
crecimiento, con un aumento más fuerte que sus vecinos andinos Colombia, Perú,
Venezuela y Bolivia. Los tres primeros están entre los de menor crecimiento en la
demanda de energía del subcontinente.
Ecuador es el país menos eficiente en el uso de energía de los países andinos pues su
intensidad energética es la mayor de todos (3,23 kbep/1 millón USD del 2000 en el año
2009). Además muestra una tendencia creciente en los últimos años respecto de sus
vecinos Colombia (1,32 kbep/1 millón USD del 2000) y Perú (1,16 kbep/1 millón USD del
2000) los cuales exhiben intensidades más bajas y una tendencia decreciente en el uso
de energía para generar valor en la economía. Por ello, el subsidio introduce una lógica
de ineficiencia en el consumo energético y pone presión a estos países, y sus gobiernos,
para ampliar las fuentes energéticas sin consideraciones de uso apropiado.
En promedio, a 2009, la hidroelectricidad es el 11% de la matriz energética andina y el
país en donde mayor peso tiene es Colombia (14%). Pero, la hidroelectricidad muestra
una importancia mucho mayor en la matriz andina. Representa el 59% del total de la
capacidad instalada, porcentaje ligeramente superior al promedio de América Latina del
53%. Finalmente, ninguno de los países andinos muestra un rol importante de otras
fuentes de energía renovable en su matriz.
Contexto energético ecuatoriano
El sistema energético ecuatoriano es un sistema basado en fuentes de energía de origen
fósil y energías renovables. Si se analiza la generación de energía eléctrica casi la mitad
de la producción es de origen hidráulico. Pero a pesar de la alta participación de las
energías renovables en la producción eléctrica ecuatoriana, hasta el momento tan sólo se
está aprovechando el 12 % del potencial hidroeléctrico del país.
Política energética ecuatoriana
La energía, es un sector estratégico para el gobierno ecuatoriano, y así lo demuestran los
diferentes planes y programas que el gobierno ecuatoriano ha puesto en marcha.
Es el Estado, a través del Ministerio de Electricidad y Energía Renovable (MEER), el actor
principal del sector, encargándose de la rectoría, planificación, control y desarrollo del
sector. Para ello el MEER ha establecido un sistema permanente de planificación
energética, el cual comenzó con la realización del estudio “Políticas y Estrategias para el
Cambio de la Matriz Energética del Ecuador”.
ANÁLISIS DE OFERTA Y DEMANDA
La demanda de electricidad
Durante el período de 1990 a 2008, la electricidad total demandada en Ecuador tuvo un
crecimiento promedio del 6%, el cual resulta mayor que el crecimiento promedio del total
de energía demandada por el país en este período: 3,1%. Esta tasa de crecimiento es
mayor en la primera década del año 2000 (8%) respecto de la década anterior de 1990
(5%). La fuente con mayor tasa de crecimiento es la electricidad de base térmica (12% en
promedio para el lapso 1990-2008). También la interconexión muestra una importancia
creciente en la última década. A partir de 1999 se empieza importando cerca de 24 GWh
de energía, valor que creció a 500 GWh en 2008 (Conelec, 2010). Estos datos reafirman
la tendencia en Ecuador de una matriz eléctrica cada vez más dependiente de
combustibles fósiles y de la compra de electricidad a otros países.
La Oferta de electricidad.
A diciembre de 2009, Ecuador dispuso de una potencia nominal o instalada de 5.488,70
MW de los cuales 4.777,08 MW son para servicio público y 710,62 MW para servicio no
público. Toda esta potencia se la obtiene de centrales de tipo Hidroeléctricas, Térmicas
Turbogas, Térmicas con Motor de Combustión Interna (MCI), Térmicas Turbovapor,
Solar, Eólica y las interconexiones con los países vecinos de Colombia y Perú; dentro de
esta potencia instalada, se incluye la potencia de las auto generadoras que utilizan la
biomasa (bagazo de caña) para la producción de energía.
A diciembre de 2009, en Ecuador tenían la calificación de generadoras 14 empresas y
existen dos empresas que tienen doble calificación, tanto como generadoras y como auto
generadoras, estas son:
EMAAP-Q que tiene las centrales El Carmen calificacada como Generadora y la central
Recuperadora calificada como Auto generadora; Ecoluz con su central Loreto calificada
como Generadora y la central Papallacta calificada como Auto generadora, sin embargo
los datos de operación proporcionados por esta última son solamente como Auto
generadora.
En el Año 2009 las generadoras disponen de una capacidad instalada de 3.389,20 MW
y de una potencia efectiva de 3.239,68 MW que están constituidas por centrales
hidroeléctricas, térmicas turbogas, térmicas de motor de combustión interna, térmica
turbovapor y eólica.
La producción total de energía de las generadoras alcanzó los 13.773,87 GWh de los
cuales se emplearon 303,66 GWh (Consumos Auxiliares de Unidades más Consumos
Otros Auxiliares menos Energía Comprada al MEM y menos Energía Comprada fuera del
MEM) en consumos de auxiliares y se entregaron al MEM 13.456,28 GWh
MODULO 3: ESTUDIO TECNICO
LOCALIZACION.
Nombre del proyecto
Proyecto eólico Shaglli
Localización geográfica
El proyecto eólico Shaglli se encuentra ubicado en la parroquia Shaglli del Cantón Santa
Isabel en la provincia del Azuay, cuyas coordenadas UMT son:
X: 152412,23 m.
Y: 410542,20 m.
Z: 2700 m.
Entidad ejecutora
La entidad encargada es el Ministerio de Electricidad y otras entidades públicas y privadas
Tipo de proyecto
El proyecto es de naturaleza energética mediante el fomento de uno de los objetivos del
PNBV
ESPECIFICACIONES TECNICAS.
Descripción de la situación actual del área de intervención del proyecto
Información de la parroquia Shaglli
Parroquia Shaglli
Shaglli se localiza a 35 kilómetros al norte de Santa Isabel. La vía de acceso es
transitable. Su suelo es bastante accidentado y se eleva entre los 3200 metros sobre el
nivel del mar. Presenta un clima frio y páramo. Aquí viven unos 2600 habitantes.
La riqueza climática y la calidad de los suelos posibilitan el desarrollo de pastizales que
favorecen a la ganadería. La zona es un emporio en la cría de ganado de leche. Muchas
áreas de bosques primarios han desaparecido para introducir los pastizales o reforestar
con pinos.
No en vano hay más de siete fábricas de lácteos y la mayoría de familias también
elaboran exquisito queso. La más grande fábrica es de la Asociación de Productores
Lácteos Fernandino. Las microempresas de queso y manjares de leche han abierto
mercados en Cuenca y otras ciudades del país.
Pero también es tierra fértil para los huertos de hortalizas, papa, melloco, arveja y fréjol
para el auto consumo. Las simétricas sementeras en flor muestran el esfuerzo y trabajo
de su gente. Aunque los jóvenes tienen problemas porque no hay fuentes de trabajo.
Shaglli también es favorecida por el turismo rural de visitantes que llegan a conocer sitios
únicos como la Ciudad Encantada de Piedra, las lagunas de Charinhuasi, Carachula,
Bolarrumi, Messarrumi, Cristal, entre otros.
El frio de la zona también favorece para la cría de truchas en reservorios como ocurre en
la comunidad de Cuevas. Toda la zona es rica en avifauna y en los cañaduzales viven
pequeños reptiles.
En la vía de ingreso se puede disfrutar de la chorrera Tasqui y del río Pedernales que con
sus aguas cristalinas atraen y cautivan a propios y extraños.
Superficie: 243.8km2
Comunidades: Hornillos, Huertas, Cebadas, Turín, Nazari, Pedernales, Santa Teresa,
Cuevas, Santa Rosa, Buena Vista, Tuntún, Chalasi, Ayacana, Sarama Alto, Sarama
Centro y Sarama Bajo, Saramaloma, Libertad
Antecedentes
La referencia más antigua que se tiene es un molino de viento que fue usado para hacer
funcionar un órgano en el siglo I era común.[] Los primeros molinos de uso práctico fueron
construidos en Sistán, Afganistán, en el siglo VII. Estos fueron molinos de eje vertical con
hojas rectangulares.[] Aparatos hechos de 6 a 8 velas de molino cubiertos con telas fueron
usados para moler trigo o extraer agua.
Debido a que esta energía es renovable y además proviene de la naturaleza la cual
provee de viento para el funcionamiento de esta energía, como método alternativo.
Debido a que las energías convencionales son las que usualmente se utilizan para mover
las industrias, para alumbrarnos, para la calefacción, para trasladarnos en automóviles
pero debido a que estos son derivados de la contaminación estamos al límite
Debido a esta situación tan vulnerable para la humanidad los científicos de diversas parte
del mundo han realizado estudios para crear energías alternativas que sean limpias y que
no afecten al medio ambiente y en relación a esta situación la energía eólica es una
energía renovable una energía que no se agota, no afecta la capa de ozono, y no tiene
nada que ver con el efecto invernadero.
Esta energía podría aportar 3000 veces la energía que necesitamos a nivel mundial es
suficiente para proveer seis veces más de la energía que consume el mundo actual.
A nivel local la generación de esta alternativa es viable debido a la situación geográfica
que ocupa la ciudad de Cuenca que permite un adecuado flujo de aire, fuertes vientos y
constantes a lo largo del año y de intensidad suficiente proveyendo del factor más
importante para la generación de esta energía: los datos de importancia mediana de
viento vienen dadas ´por la frecuencia horaria de cada velocidad como muestra el cuadro
siguiente.
Históricamente, la energía del viento ha sido utilizada especialmente en molinos y barcos;
pero el nuevo énfasis consiste en utilizarla para la generación eléctrica. La energía eólica
puede ser producida con generadores de viento que consisten en turbinas ubicadas a
cierta altura y conectadas a un generador eléctrico. Generalmente una turbina consiste de
tres aspas. El viento, similar al agua en la hidroelectricidad, mueve la turbina, la cual rota
el generador y produce energía eléctrica 2004). Este tipo de energía está disponible en
todas las partes del mundo, pero existen amplias variaciones en la velocidad y
continuidad del viento según la región en el mundo. Conforme la tecnología ha sido
mejorada en las últimas dos décadas, se ha incrementado el tamaño de las turbinas y sus
aspas. Así, mientras hace 25 años las primeras turbinas de viento eranmedianas (15-20 m
de diámetro) y con una potencia de 50-100 kW; ahora las turbinas son alrededor de 60-80
metros de diámetro y tienen una potencia de 3000 kW. Inclusive se ha desarrollado la
tecnología de turbinas de viento en el mar (offshore) puesto que existe mayor potencial
(mayorvelocidad del viento) en locaciones en el mar. Estas turbinas pueden llegar a tener
hasta 126 m de diámetro y una potencia de seis MW (WEC, 2010). Inclusive, en 2010, la
compañía Vestas lanzó la turbina eólica comercial más grande hasta hoy con siete MW de
potencia, especialmente diseñada para proyectos offshore en el Mar del Norte.
Los tamaños de las turbinas se han incrementado porque de esa manera se abaratan sus
costos de fabricación y porque mientras más grandes son permiten generar mayor
cantidad de energía. La eficiencia de la tecnología también se incrementó en los últimos
años, duplicándose respecto a la existente en 1990. Los sistemas eléctricos basados en
energía eólica son cada vez más económicos, eficientes, confiables y grandes. Sin
embargo, la energía eólica es intermitente por naturaleza porque la turbina depende de la
velocidad del viento y solo la aprovecha hasta donde la capacidad para la que fue
construida le permite. El potencial máximo teórico de la energía eólica existente en el
mundo es masivo. Algunas estimaciones sugieren que puede ser de 1 millón de GW en
toda la superficie continental del mundo. Otra estimación muestra que explotando
aquellos sitios con el mejor potencial de viento (velocidades mayores a 6,9 m/s ubicando
las turbinas a una altura de 80 m) se podría cubrir la demanda de energíaeléctrica siete
veces más que los valores actuales. En el caso de Europa, se podría cubrir toda la
demanda de electricidad de la Unión Europea utilizando el potencial de energía eólica en
el mar sin alejarse más de 30 km.
La energía eólica representa cerca del 1,1% del total de energía eléctrica producida a
nivel mundial. Si bien esto todavía es un aporte bajo a la matriz, la capacidad instalada de
la energía eólica se ha duplicado cada 3,5 años desde 1990; siendo una de las
tecnologías renovables de mayor crecimiento. Este crecimiento añadió cerca de 36 GW
en capacidad tan sólo en el año 2010. Si bien Europa y América del Norte han sido los
pioneros en la instalación de turbinas de viento; en 2010, Asia (encabezada por China e
India) se convirtió en la región pionera para la instalación de este tipo de energía (IEA,
2011a). Se espera que a futuro, varios proyectos de escala mayor en turbinas de viento
se desarrollen también en economías emergentes y en países en desarrollo como Egipto,
Nicaragua, Costa Rica, Brasil, Turquía y Filipinas.
Identificación, descripción y diagnóstico del problema
La importancia del proyecto de la energía alternativa dentro de la parroquia Shaglli es
buscar un crecimiento económico sustentable, con un incremento de la productividad de
la energía, así como conservar el medioambiente, mediante el empleo de energéticos y
tecnologías limpias. Este proyecto ayudara a nivel nacional ya q proveerá de energía al
país, y en nivel local con la creación de nuevas fuentes de trabajo, si afectar al medio
ambiente
Principal proyecto vinculado
Proyecto Eólico “Minas de Huascachaca
Ubicado a 84 Km. al sureste de la ciudad de Cuenca, en el cantón Santa Isabel y
Saraguro, tiene una capacidad de generación de al menos 30MW, convirtiéndose en el
proyecto de energía eólica mas grande del Ecuador.
La CIE en base de los estudios de pre factibilidad que desarrolló durante tres años, se
encuentra en la actualidad realizando estudios de factibilidad avanzada para el proyecto
Eólico Minas de Huascachaca para ELECAUSTRO. Para ello la CIE realizó en diciembre
del 2008, el montaje de 2 torres de medición con tecnología de última generación y ha
actualizado el equipo de las 3 torres existentes, para de esta forma obtener datos
confiables y precisos de los vientos de la zona, y así determinar el potencial eólico y
energético del sitio de emplazamiento.
Con base a las mediciones obtenidas, actualmente la CIE se encuentra seleccionando los
sitios de emplazamiento de los aerogeneradores y está avanzando en los estudios
geológico y de suelos, estudios ambientales, de vías de acceso, conexión eléctrica entre
los aerogeneradores, estudio de integración del parque eólico con el Sistema Nacional
Interconectado y el sistema de subtransmisión de la Empresa Eléctrica Centro Sur.
Este proyecto permitirá poner a prueba las investigaciones realizadas por la CIE y elevará
el nivel de conocimiento y aprovechamiento de los recursos eólicos en nuestro país.
Características del sitio
Los estudios de prefactibilidad efectuados por la CIE arrojaron los siguientes datos:
Velocidad media anual del viento 5.9 m/s
Altura sobre el nivel de mar 1100
msnm
Presión atmosférica promedio 88.8 kPa
Temperatura promedio anual 18 ºC
Equipos de medición y datos
Se han instalado en el sitio cinco torres de medición de velocidad y dirección de viento.
La primera torre de a 40 m. de altura con anemómetros colocados a 20 , 30 y 40 m. en
Uchucay, La segunda torre está localizada en el mismo sector de Uchucay con dos
anemómetros colocados a 30, 40 y 50 m de altura (total 6 anemómetros). Una tercera
torre en Yulug de 50m. de altura con dos anemómetros colocados a 30, 40 y 50 m de
altura (total 6 anemómetros). La cuarta torre de medición se encuentra a una altura de 26
m, llamada “polígono 26m”, con anemómetros a 26 y 15 m. de altura, y la quinta torre se
encuentra en el sector de Yulug a 26 m. de altura con anemómetros a 26 y 15m.
Toda la información se registra cada diez minutos y se recolectada diariamente, se
almacena en tarjetas de memoria que se encuentran dentro de los loggers y se transmiten
vía correo electrónico utilizando redes de celulares, hacia ordenadores donde se
descargan y procesan. Esta información está disponible para la CIE, ELECAUSTRO
PROCESO TECNOLOGICO
DIAGRAMA DE PROCESO
OBRAS Y EDIFICACIONES
Características Formales Y Constructivas Del Parque
Las instalaciones eléctricas necesarias para el aprovechamiento eólico del emplazamiento
son las siguientes:
Aerogeneradores.
Centro de transformación de cada aerogenerador, incluyendo transformador elevador
B.T./M.T., elementos de protección y de maniobra.
Línea eléctrica subterránea de M.T. para interconexión de aerogeneradores y subestación
transformadora.
Centro de seccionamiento con los elementos necesarios para realizar la conexión de la
generación a red de forma eficaz y segura. Comprenderá elementos de protección,
maniobra y medida.
Línea subterránea de M.T. entre la subestación transformadora y el punto de conexión de
la red de distribución.
Aerogeneradores “Turbina”
Los aerogeneradores estarán constituidos por una turbina eólica y un generador eléctrico
situados en lo alto de una torre tubular de acero, cimentada sobre una zapata de
hormigón armado.
La turbina poseerá un rotor tripala situado a barlovento. Las palas dispondrán de un perfil
aerodinámico adecuado para captar la energía cinética del viento. El generador y los
elementos de transmisión mecánica, así como dispositivos de control y servicios auxiliares
se encuentran en el interior de la góndola situada en lo alto de la torre tubular.
El aerogenerador dispondrá de un sistema activo de orientación del rotor y de sistemas de
control que permitan una salida de potencia eléctrica suave. El modo de funcionamiento
de la turbina estará concebido para reducir las cargas mecánicas sobre la estructura, lo
que redundará en un alargamiento de su vida útil.
El interior de la torre albergará el medio de acceso a la góndola, plataformas de descanso,
elementos de seguridad, las fijaciones del cableado eléctrico y varios puntos de
iluminación. El aerogenerador dispondrá de un sistema de puesta a tierra eficaz que
asegure una reducida resistencia a tierra. Estará constituido por anillo de cable de cobre
desnudo y picas de acero-cobre.
Rotor
El rotor está constituido por tres palas diseñadas aerodinámicamente y construidas a
partir de resinas de poliéster reforzado con fibra de vidrio y un buje central de fundición
protegido por una cubierta de fibra de vidrio. La velocidad de rotación es de 24,9r.p.m. y
las palas se ponen en movimiento cuando la velocidad del viento es superior a 3m/s.
La regulación de potencia viene determinada por el paso variable de las palas y por la
regulación de la velocidad del generador controlado por un microprocesador. Si la
velocidad del viento supera los 21m/s las palas se giran totalmente para ofrecer la menor
resistencia posible al viento y dejan de rotar como medida de seguridad. El rango de
producción, pues, de un aerogenerador se extiende desde 3m/s hasta 21m/s,
aproximadamente.
Las palas se atornillan sobre una pieza del soporte de acero que puede pivotar sobre el
buje con una activación hidráulica, mediante un conjunto de bielas. Con este sistema se
consigue un arranque sin motor y menores esfuerzos sobre la estructura, tanto durante el
funcionamiento como en el frenado. También, con este sistema, se aumenta la potencia a
altas y bajas velocidades del viento respecto de la respuesta proporcionada por los
aerogeneradores de palas fijas.
Sistema de transmisión y generador
El buje soporte de las palas se atornilla al eje principal del sistema el cual está soportado
por dos apoyos de rodillos esféricos que absorben los esfuerzos axial y radial del rotor. El
esfuerzo de rotación generado por el rotor se transmite hasta el multiplicador cuya
relación de transmisión es 1:62 merced a un dispositivo con una etapa planetaria y dos
helicoidales. El eje de alta velocidad, a la salida del multiplicador, acciona el generador y
tiene fijado el freno mecánico del disco. El generador es asíncrono, de 4 polos, con una
potencia de 850kW, un voltaje de 690V, una velocidad de rotación de 900-1.650r.p.m. y
una frecuencia de 50Hz.
Sistema de frenado
El aerogenerador está equipado con dos sistemas independientes de frenado,
aerodinámico y mecánico, activados hidráulicamente e interrelacionados entre sí para
detener la turbina en todas las condiciones de funcionamiento. El sistema de regulación
de paso (conocido como "pitch") de las palas se utiliza para detener la turbina al poder
variar el ángulo de ataque de las palas hasta que la resistencia que presenten al viento
sea mínima. También se utiliza para regular la salida de potencia, evitando que cambios
repentinos en la velocidad del viento se traduzcan a cambios en la salida de potencia. Por
otro lado, el sistema de frenado mecánico incorpora un freno de disco hidráulico fijado al
eje de alta velocidad, integrado por un disco y tres mordazas de frenado que se utiliza
como freno de emergencia.
Sistema de orientación
El aerogenerador dispone de un sistema de orientación eléctrico activo. La alineación de
la góndola frente al viento, se efectúa por medio de cuatro motorreductores que engranan
con la corona de orientación de la torre. La corona es una rueda dentada atornillada a la
torre. La veleta, situada sobre la cubierta de la góndola, envía una señal al controlador y
éste acciona los motores de orientación que pivotan la turbina a una velocidad de
0,5º/seg.
Góndola
Todos los componentes descritos se sitúan sobre una plataforma de la góndola. El
bastidor está compuesto por piezas atornilladas construidas con perfiles y chapas de
acero. Se apoya sobre una corona de orientación y desliza sobre unas zapatas de nylon
para evitar que los esfuerzos transmitidos por el rotor ocasionen tensiones excesivas
sobre los engranajes del sistema de orientación. El peso total de la góndola, incluyendo
los equipos que contiene, es de 22T.
Torre
El aerogenerador se dispone sobre una torre metálica tubular troncocónica de acero, de
55m de altura, metalizada y pintada. El diámetro de la base es 3,30m y 2,30m el de
coronación. El peso total de la torre es de 56T. El espesor es de 15mm en la parte inferior,
10mm en la central y 8mm en la superior. En su interior se dispone una escalera para
acceder a la góndola, equipada con dispositivos de seguridad y plataformas de descanso
y protección. Cuenta, también, con elementos de paso y fijación del cableado eléctrico e
instalación auxiliar de iluminación. En la parte inferior tiene una puerta de acceso. Se
construye en tres tramos que se unen mediante bridas interiores a pie de su
emplazamiento, se eleva mediante una grúa y se ancla al pedestal de la cimentación con
otra brida. Su suministro incluye las barras de anclaje en la cimentación.
Unidad de control y potencia
La unidad de control y potencia monitoriza y controla todas las funciones críticas del
aerogenerador a fin de optimizar, en todo momento, el funcionamiento del aerogenerador
en toda la gama de velocidades.
Obra civil
Las características topográficas del emplazamiento hacen precisas las siguientes obras
para la colocación de las torres y equipos que conforman la estructura de cada
aerogenerador.
Acondicionamiento de camino de acceso a pie de las torres. Se precisa para el transporte
de los equipos y el desplazamiento de las grúas. Tendrá un ancho de 3,5-4m.
Plataformas para el apoyo de las grúas de montaje que contarán con unas dimensiones
de 15 x 25m. Se precisan para que la grúa pueda llevar y elevar la torre, el rotor y la
góndola en los puntos fijados. La plataforma no necesitará ser pavimentada, siendo
suficiente una extensión y compactación de las tierras con taludes cuya estabilidad
garantice el soporte de una grúa de 300T.
Cimentación de las torres. Se construirá una zapata de cimentación en la que quedan
embutidos los pernos de anclaje de la torre. Estas zapatas tendrán 9,6m de lado y 0,8m
de espesor y una profundidad de 2,0m bajo la cota cero. La cimentación quedará cubierta
por tierras de excavación para maximizar el aprovechamiento del suelo bajo los
aerogeneradores.
DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN
A continuación se detallan las instalaciones y equipos, junto con sus características
técnicas más representativas, que forman parte del centro de seccionamiento.
Edificio
Se construirá un edificio prefabricado de hormigón donde se alojarán los equipos que
constituyen el centro de seccionamiento. El edificio estará compuesto por una sala que
albergará las celdas de M.T. y los armarios de medida y protección. Existirá un acceso
desde el exterior con las dimensiones adecuadas para el paso de los equipos a montar.
Celdas de M.T.
Las celdas de M.T. serán de tipo encapsulado metálico, aislamiento en SF6, para
instalación en interior en simple barra. Las celdas serán modulares y estarán compuestas
de las siguientes funciones:
Celda con función de interruptor automático. Dicho interruptor actuará como interruptor de
interconexión a red.
Celda de medida la cual alojará los transformadores de tensión e intensidad.
Celda de línea dotada de un seccionador de tres posiciones: abierto, cerrado y puesta a
tierra.
Para la conexión de los cables de aislamiento seco a las celdas se utilizarán terminales
enchufables apantallados. Cada celda dispondrá de un colector general de tierras
ejecutado en cobre electrolítico al que se conectarán todas las partes metálicas no
sometidas a tensión.
Protección y teledisparo
El sistema y equipos de protección se basarán en la configuración que se establece en el
esquema unifilar del centro de seccionamiento. Los relés de protección a instalar en el
armario de protección serán los siguientes:
Tres relés de mínima tensión instantáneos (27) conectados entre fases para detectar
defectos bifásicos o trifásicos y para detectar la marcha en red separada a una tensión
anormal.
Un relé de máxima tensión (59) conectado entre fases para detectar funcionamiento en
red separada.
Un relé de máxima tensión homopolar (64) conectado en el devanado secundario en
triángulo abierto del transformador de tensión para detectar defectos fase-tierra.
Un relé de máxima y mínima frecuencia (81m y 81M) para detectar marcha anormal con
red separada.
Dos relés de fase y uno de neutro de máxima intensidad (51/50) para detectar
sobrecargas.
Los circuitos de disparo de los relés actuarán directamente sobre el interruptor de
interconexión sin pasar a través de relés o elementos auxiliares. Se instalará un juego de
transformadores de tensión inductivos conectados en el lado de la compañía de
distribución que se utilizará para medida y protección. Así mismo se instalará un juego de
transformadores de intensidad de protección y medida en el lado de la compañía de
distribución, siendo la clase de protección 5P10.
Se dispondrá de un equipo de teledisparo para la desconexión del interruptor de
interconexión ante la apertura del interruptor de cabecera.
MEDIDA
Los equipos que intervienen en la medida y en la facturación de energía eléctrica se
alojarán en un armario normalizado que dispondrá de su correspondiente bloque de
pruebas para facilitar su verificación y reparación. Se instalarán contadores de energía
activa y reactiva, con sistema de medida a cuatro hilos, con registro de energía en ambos
sentidos y con un emisor de impulsos, libre de potencial, para cada sentido. La clase del
contador de energía activa será como mínimo de 0,5 mientras que el contador de energía
reactiva será como mínimo de 2.
Existirá un equipo registrador-discriminador tarifario para la recepción de impulsos
procedentes de los contactos emisores de los contadores y para el registro o
almacenamiento de datos de energía y potencia. Los transformadores de medida de
tensión e intensidad irán instalados en el lado de la compañía de distribución. La conexión
entre los bornes de los aparatos o regletas auxiliares se efectuará directamente.
Instalación de P. a T.
La puesta a tierra de la instalación se realizará por medio de un anillo perimetralenterrado
alrededor del edificio con cable de cobre de 50mm2 de sección y 4 picas de
acero-cobre de 2m de longitud y 14mm de diámetro, unido a una caja deseccionamiento.
Se conectará a la puesta a tierra las partes metálicas de los equipos nosometidas a
tensión, así como los neutros de los transformadores de medida y loselementos en
derivación a tierra del seccionador.
Línea subterránea de M.T.
La evacuación de la potencia eólica generada en cada emplazamiento se llevaráa cabo
mediante línea eléctrica subterránea de media tensión entre el centro deseccionamiento y
el punto de conexión en la red de distribución.
Dentro de las posibles alternativas de trazado que existan se elegirá aquella demenor
impacto, alejada de núcleos urbanos y lo más rectilínea posible.
DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN
La línea subterránea de media tensión partirá de la salida del centro deseccionamiento
objeto del apartado anterior, y llegará hasta el punto de conexiónelegido en la red de
distribución.
Conductores
Los cables utilizados para la interconexión de los aerogeneradores con el centrode
seccionamiento serán cables unipolares de aislamiento seco tipo HEPRZ1 12/20kV
1x150mm2 Al, según norma UNE HD 620-9X.
Estarán dispuestos directamente sobre el fondo de las zanjas de 1,20m deprofundidad por
0,6m de anchura. El lecho de la zanja debe ser liso y en el mismo secolocará una capa de
arena, de un espesor de 10cm, sobre la que se depositarán loscables a instalar.
Por encima del cable irá otra capa de arena de idénticas características con unespesor
mínimo de 20cm. Sobre ésta se dispondrá de una protección mecánica de
placacubrecables colocada transversalmente sobre el trazado del cable. Las dos capas
dearena cubrirán la anchura total de la zanja.
A continuación se tenderá una capa de tierra procedente de la excavación, de30cm de
espesor, apisonada por medios manuales y por último se terminará de rellenarla zanja
con tierra procedente de la excavación, debiendo de utilizar para su apisonado
ycompactación medios mecánicos.
Se dispondrán arquetas de control de 75x75cm para el paso de cables de control,cada
100m aproximadamente a lo largo de toda la canalización. Las zanjas seránrevegetadas
quedando únicamente visibles en superficie las tapas de hormigón de lasarquetas de
control. Los cruzamientos por viales se realizarán a través de canalizacionesentubadas de
PVC recubiertas de hormigón y a una profundidad de 1m.
Equipos a instalar
El Parque Eólico estará constituido por un total de 3 aerogeneradores de 850kWde
potencia unitaria y con una altura de 55m. La potencia total instalada del parque será de
2,55MW.
Los aerogeneradores serán de paso y velocidad variable ya que estas características
aseguran una potencia de salida suave y, al mismo tiempo, se reducen las cargas de
manera significativa.
Tipo de turbina y descripción general
1.- Estructura de apoyo 9. Generador
2. Eje principal 10. Acoplamiento
3. Buje del rotor 11. Unidad hidráulica
4. Pala 12. Reductora de orientación
5. Acoplamiento de la pala 13. Corona de orientación
6.- Multiplicador 14. Control de orientación
7. Apoyo del multiplicador
15.Parte superior de la unidad
de control
8.- Freno de Disco
Un aerogenerador está constituido por una turbina, un multiplicador y un generador
eléctrico situados en lo alto de una torre de acero de 55m de altura cimentada sobre una
zapata de hormigón armado.
La turbina tiene un rotor de 58m de diámetro situado a barlovento. Está equipada con:
(a) tres palas aerodinámicas de paso variable controlado por un microprocesador,
(b) regulación electrónica de la potencia de salida mediante dos convertidores
electrónicos
(c) un sistema activo de orientación.
Mediante un multiplicador, se acopla a un generador asíncrono de 4 polos y de 850 kW de
potencia unitaria.
Estos equipos van situados en el interior de una góndola colocada sobre la torre metálica,
con la disposición que puede apreciarse en el esquema anterior. La góndola está
construida sobre un bastidor realizado en perfiles tubulares (1). El eje principal (2) está
soportado por 2 rodamientos montados en alojamientos de fundición, los cuales absorben
las fuerzas radiales y axiales que provienen del rotor. El buje del rotor (3) se monta,
mediante tornillos, directamente al eje principal.
Las palas (4) quedan instaladas atornillándolas a cojinetes (5) asegurando que puedan
pivotar fácilmente. El brazo (biela) que hace pivotar las palas une cada terminación con el
sistema de paso variable, consiguiéndose de esta forma que todas las palas tengan el
ángulo correcto de ataque. El multiplicador (6), fabricado a medida, es instalado detrás del
eje principal. El apoyo del multiplicador (7) transfiere todos los momentos desde la parte
frontal a la base del bastidor, diseñada para distribuir, por igual, las cargas.
El freno de disco (8), diseñado para acoplarlo en el eje de alta velocidad (de salida) del
multiplicador, consta de tres sistemas hidráulicos (mordazas de frenado) con pastillas de
freno sin amianto (asbestos). El generador (9) es activado por el eje de salida del
multiplicador mediante un acoplamiento (10).
La unidad hidráulica (11) alimenta al sistema de freno y al sistema de regulación del paso
variable o ángulo de ataque. Tanto el generador como la unidad hidráulica están
instalados en la parte posterior del bastidor.
La orientación se consigue mediante dos sistemas de transmisión eléctrica (12),
montados en la base del bastidor. Dicha transmisión engrana con la corona de orientación
(13) atornillada en la parte superior de la torre. La orientación está controlada mediante
una veleta optoelectrónica.
La turbina se monta sobre una base tubular troncocónica galvanizada/metalizada y
pintada en blanco, que aloja en su interior, la unidad de control del sistema, basada en
dos microprocesadores.
COSTOS DE PRODUCCION.
El Cuadro adjunto resume la valoración del presupuesto correspondiente a las
instalaciones eléctricas y a la ejecución del parque, dotado de 3 aerogeneradores de
850kW, con una potencia total instalada de 2,55MW.
Las inversiones correspondientes a los elementos descritos en este apartado se estiman
aproximadamente en 2.483.368,05 euros.
Se va a conectar un parque eólico de 2,55 MW a la red de distribución, para la venta de la
energía producida.
COSTO PRODUCCION UNITARIO.
CPU= CPT/Q
CPU=2483368.05/2.55
CPU= 973869.82