Aerogeneradores
El cuidado del medio ambiente, la viabilidad económica y el consumo energético han motivado a utilizar fuentes de energía renovables como la energía eólica, solar y biomasa, entre otras.
Los parques eólicos construidos en tierra proporcionan una fuente de energía cada vez más barata y competitiva, e incluso más barata en muchas regiones que otras fuentes de energía convencionales.
El presente trabajo pretende, ser un material instructivo para profundizar en el conocimiento de los fundamentos de la generación eléctrica a través de la energía eólica.
Por lo tanto, se ha diseñado y construido un prototipo de generador con excitación de imanes permanentes al cual se ha hecho diferentes pruebas de funcionamiento en el laboratorio de Motores y Generadores de La Universal Politécnica Salesiana, para su futura aplicación en un aerogenerador de baja potencia. En el documento presentado a continuación se detallan, el desarrollo, los resultados y las conclusiones que se han obtenido en este trabajo, además los conocimientos teóricos que lo fundamentan, para la comprensión total del proyecto.
EL PROBLEMA
Descripción del Problema.
Debido a la falta de una máquina eléctrica, que aproveche las condiciones climáticas para la generación de energía utilizando el viento, en la Universidad Politécnica, se decidió diseñar y construir un generador con rotor de imanes permanentes, para ser utilizado en una aplicación de un sistema de
energía eólica, aprovechando las velocidades de viento, que tenemos en la terraza del edificio de la Universidad Politécnica Bloque A, a fin de que se pueda conectar a un banco de baterías y su futura conexión a la red eléctrica.
Importancia y Alcances.
En la actualidad el gobierno ha identificado que para el año 2030 la generación eléctrica del país, va a ser predominada por la producción de energía en hidroeléctricas y de fuentes renovables alternativas como la eólica, la solar, la de biomasa y la geotérmica, teniendo energía eléctrica con fuentes renovables entre el 80% y 90% de la electricidad generada. Como se da a conocer en el “Plan Nacional del Buen Vivir 2013 – 2017” (capítulo 5.1.4 Matriz productiva y sectores estratégicos - Oferta de bienes y servicios). El propósito de este proyecto, además de analizar el comportamiento del generador de imanes permanentes a través de las pruebas a realizarse, promueve a incentivar el estudio de las energías renovables y de esta manera concientizar en la reducción de contaminación ambiental, en la actualidad aún existe el modelo energético a base de combustibles como su principal fuente,generando un gran impactoambiental. Los estudiantes de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Politécnica podrán constatar el funcionamiento práctico de un generador trifásico con excitación de imanes permanentes, a nivel de ingeniería eléctrica, el sistema ayudará al estudiante a interpretar de manera más rápida y
práctica el comportamiento del equipo estacionario eléctrico, fortaleciendo la parte técnica de conocimiento y asociando a proyectos de desarrollo utilizando recursos naturales renovables. La tendencia de consumo de energía revela el crecimiento de la demanda energética a nivel nacional e internacional (El Banco mundial, 2016). Por tanto para lograr una sostenibilidad económica y ambiental,
la tendencia mundial, es aprovechar las fuentes renovables para la generación de electricidad. Por tal motivo se determinó realizar este proyecto teniendo en cuenta que un aerogenerador es un generador eléctrico que funciona convirtiendo la energía cinética del viento en energía mecánica a través de una turbina eólica y en energía eléctrica gracias a un generador. Para aplicaciones de generación mediante energía eólica, la energía generada dependerá de factores como la cantidad de viento existente y la potencia del aerogenerador. Para tener referencia de la cantidad de viento existente en se encontraron
gráficas con datos de las velocidades promedio en los últimos años en la página web del Instituto Oceanográfico de la Armada, detallando el comportamiento del viento en cada mes del año, como se muestra a continuación:
En las siguientes gráficas se podrá observar comparaciones de velocidades normales y velocidades del mes a presentarse, tomando en cuenta los colores representativos en cada gráfica.
Esto es:
Lectura del mes:
Lectura normal:
Figura 1. Velocidad de vientos predominantes (Enero)
En la figura 1. Observamos que la mayor velocidad de viento se intuye en la dirección Sur (3 m/s), y la menor cantidad de viento se percibe en la dirección Norte y Este (2 m/s).
Figura 2. Velocidad de vientos predominantes (Febrero)
En la figura 2. Observamos que la mayor velocidad de viento se intuye en la dirección Sureste (2.7 m/s), y la menor cantidad de viento se percibe en la dirección Norte y Sur (2 m/s).
Figura 3. Velocidad de vientos predominantes (Marzo)
En la figura 3. Observamos que la mayor velocidad de viento se intuye en la dirección Sureste (4.5 m/s), y la menor cantidad de viento se percibe en la dirección Oeste (1.3 m/s).
Figura 4. Velocidad de vientos predominantes (Abril)
En la figura 4. Observamos que la mayor velocidad de viento se intuye en la dirección Sureste (1.9 m/s), y la menor cantidad de viento se percibe en la dirección Noroeste (1.2 m/s).
Figura 5. Velocidad de vientos predominantes (Mayo)
En la figura 5. Observamos que la mayor velocidad de viento se intuye en la dirección Noroeste (2.5 m/s), y la menor cantidad de viento se percibe en la dirección Oeste (1.9 m/s).
Figura 6. Velocidad de vientos predominantes (Junio)
En la figura 6. Observamos que la mayor velocidad de viento se intuye en la dirección Oeste (2.6 m/s), y la menor cantidad de viento se percibe en la dirección Este y Noroeste (1.5 m/s).
Figura 7. Velocidad de vientos predominantes (Julio)
En la figura 7. Observamos que la mayor velocidad de viento se intuye en la dirección Suroeste (2.4 m/s), y la menor cantidad de viento se percibe en la dirección Sureste (1 m/s).
Figura 8. Velocidad de vientos predominantes (Agosto)
En la figura 8. Observamos que la mayor velocidad de viento se intuye en la dirección Noroeste (3 m/s), y la menor cantidad de viento se percibe en la dirección Norte (2 m/s).