APLICACIONES DE LAS MINITURBINAS EÓLICAS
Los sistemas de generación eléctrica basados en las miniturbinas eólicas son ideales para aplicaciones diversas que requieran un suministro de energía independiente de la red eléctrica convencional, o bien que complemente a ésta. En especial están indicados, entre otros, para los siguientes usos:
- Electrificación de viviendas aisladas y servicios públicos. Viviendas en emplazamientos aislados, refugios de montaña, etc.
- Suministro eléctrico a pequeñas instalaciones agrícolas o industriales.
- Bombeo de agua, sistemas de riego, iluminación de invernaderos o granjas, sistemas de ordeño, refrigeración, etc.
- Desalinización y depuración de agua, en plantas de pequeña dimensión.
- Fabricación de hielo.
- Telecomunicaciones, señalización marítima, faros, repetidores y reemisores de radio, televisión y telefonía, dispositivos de alarma, etc.
La miniturbina se puede integrar en una instalación
mixta, con paneles solares fotovoltaicos o grupos diesel, para
mayor efectividad y seguridad de suministro.
La capacidad de generación y de acumulación
son fácilmente ampliables, si la demanda energética se incrementa
sobre las previsiones iniciales.
Las instalaciones de este tipo pueden ser atendidas
directamente por sus propietarios, ya que el poco mantenimiento
que precisan es bastante sencillo de realizar.
Antes de considerar la adquisición e instalación
de uno de estos sistemas de generación, es imprescindible analizar
el potencial eólico y las necesidades energéticas a cubrir.
ACSA cuenta con amplia experiencia en este campo,
y oferta un servicio de análisis del potencial eólico y del nivel
de consumo de la instalación, para aquellos usuarios que lo deseen.
PROCEDIMIENTOS DE EVALUACIÓN
Evaluación del potencial eólico del emplazamiento.
El potencial energético va a depender del régimen eólico del lugar, y es aconsejable efectuar mediciones que permitan conocer el comportamiento del viento y sus características:
- Distribución de frecuencias de la velocidad y dirección
del viento.
- Distribución de velocidades medias anuales.
- Variación del viento con la altura.
- Influencia topográfica.
- Estadísticas de ráfagas. Valores extremos.
En pequeñas instalaciones se requiere, normalmente, sólo el conocimiento de la velocidad y frecuencia media anual del viento, en el emplazamiento de la turbina eólica.
La determinación de la velocidad media del lugar puede realizarse por varios métodos:
- Directamente, utilizando anemómetros que registran la velocidad del viento.
- Indirectamente, utilizando información procedente de emplazamientos cercanos, como registros de viento de estaciones meteorológicas, o mediante la escala reducida de Beaufort, que se muestra a continuación:
Nº Beaufort |
Velocidad viento |
Descripción general |
Criterios en tierra |
km/h |
m/s |
0 |
0/0.7 |
0/0.2 |
Calma |
El humo sube verticalmente |
1 |
1/5 |
0.3/1.5 |
Aire ligero |
El humo se inclina pero no se mueven las veletas |
2 |
6/11 |
1.6/3.3 |
Brisa ligera |
Se nota el viento en la cara. Las hojas se mueven y las veletas giran |
3 |
12/19 |
3.4/5.4 |
Brisa suave |
Hojas y ramitas en movimiento continuo. Se agitan las banderas |
4 |
20/28 |
5.5/7.9 |
Brisa moderada |
El viento levanta polvo y hojas de papel. Las pequeñas ramas se agitan |
5 |
29/38 |
8.0/10.7 |
Brisa fresca |
Los árboles pequeños se balancean. Se originan olas en los estanques |
6 |
39/49 |
10.8/13.8 |
Brisa fuerte |
Las grandes ramas se agitan. Los hijos eléctricos vibran |
7 |
50/61 |
13.9/17.1 |
Viento moderado |
Los árboles se agitan. Es desagradable caminar cara al viento |
8 |
62/74 |
17.2/20.7 |
Viento fresco |
Se rompen las ramas pequeñas. Se camina mal cara al viento |
Demanda energética del emplazamiento
Para aprovechar la energía producida en las épocas más ventosas, utilizándola en periodos de calma o menos ventajosos, es necesario disponer de un almacenamiento de energía adecuado. El sistema de acumulación más utilizado, y recomendable en este tipo de instalaciones, son los acumuladores eléctricos o baterías.
El usuario deberá evaluar previamente sus necesidades energéticas, con objeto de dimensionar correctamente la capacidad de almacenamiento de las baterías, el regulador y el inversor. Para ello se precisa conocer la potencia punta y la potencia media que se va a necesitar; es decir, tener en cuenta todos los aparatos alimentados con energía eléctrica procedente de las baterías que pueden trabajar simultáneamente, y el número de horas que funciona cada uno al día. Multiplicando la potencia de cada aparato por sus horas de funcionamiento se obtiene la energía diaria consumida.
El sistema de generación basado en las miniturbinas eólicas, instalado en áreas con régimen suficiente de viento, es capaz de suministrar electricidad de manera continuada a una vivienda, industria u otro tipo de consumo, siempre que se utilicen los sistemas complementarios adecuados. Puede cubrir los periodos de calma con mayor o menor amplitud, dependiendo siempre del consumo energético durante ese tiempo y de la capacidad de acumulación existente en baterías. Sin embargo, para optimizar la instalación, se debe tratar de evitar el uso de electrodomésticos y utensilios que requieran un consumo excesivo, como son las placas vitrocerámicas o cocinas y termos eléctricos.
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA
Miniturbina
El rotor de la miniturbina está compuesto por
tres palas ancladas a un elemento soporte de acero, llamado buje,
acoplado directamente al generador. De esta forma puede generar
corriente a un número reducido de revoluciones, haciendo innecesaria
la utilización de un multiplicador, por lo que la máquina apenas
necesita mantenimiento. La torre utilizada puede ser tubular o
de celosía, con vientos o autoportante. Su altura varía entre
los 6 metros y los 18 metros.
Regulador y sistema de acumulación
Como el suministro y la demanda pueden variar, la corriente trifásica que proporciona el generador se rectifica en el controlador de tensión o regulador de carga, pasándola a continua antes de ser almacenada en baterías de 12, 24, 48, ó 120 V. La corriente de las baterías puede ser usada directamente para alimentar cualquier equipo eléctrico de corriente continua que tenga el mismo voltaje que éstas. El regulador se encarga de mantener la batería conectada mientras la tensión en bornas del rectificador se encuentre dentro de cierto rango de valores. Además controla el nivel de carga de las baterías, evitando las sobrecargas y sobre descargas que reducen su vida útil. Para paliar las sobrecargas deriva la corriente a las resistencias de disipación.
Inversor
Además de consumos en corriente continua, también es posible obtener de nuevo corriente alterna de 110 ó 220 V a 50/60 Hz, mediante la utilización de un inversor, que es un sistema de conmutación electrónico que transforma la corriente continua de las baterías en corriente alterna.
ESQUEMA DE INSTALACIÓN
El esquema siguiente muestra una instalación
tipo, con generación por miniturbina eólica:
Ejemplo 1: Sistema consistente en una combinación entre turbina ACSA-LMW 1000, con paneles solares de 456 Wp y un grupo generador de 2 kVA.
Proyecto realizado en Los Países Bajos
Ejemplo 2: Varias decenas de pueblos en Mauritania están provistos de estaciones de baterías de carga ACSA-LMW 1003/1500.
Los aldeanos pueden reemplazar sus baterías vacías por otras recargadas con el responsable eólico de la aldea.
Ejemplo 3: 33 miniturbinas ACSA-LMW, tipo 1003 y 2500 que proveen a 2 pueblos de electricidad. 220 VAC/50 Hz generados por pequeños sistemas eléctricos.
Ejemplo 4: Sistema consistente en 22 miniturbinas, tipo ACSA-LMW 1003, para la electrificación de pueblos remotos en el Himalaya.
Este equipo genera 220 VCA/50 Hz para microredes eléctricas.
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