Utilización de la energía eléctrica de origen eólico.
Cualquiera que sé el tipo de aparato alimentado por energía eléctrica de origen eólico, se caracteriza por tres parámetros:La naturaleza de la tensión de alimentación y su valor:continua alterna indistinta
La potencia necesaria para su funcionamiento:
en el arranque en régimen normal
El factor de utilización: porcentaje de tiempo durante la cual el aparato está en funcionamiento y eventualmente, la frecuencia de utilización. Estos parámetros permiten definir:
El aerogenerador;
La batería de acumuladores;
Los aparatos anexos a la instalación;
La fuente de emergencia en caso de haberla.
Cualquiera que sé el tipo de aparato alimentado por energía eléctrica de origen eólico, se caracteriza por tres parámetros:La naturaleza de la tensión de alimentación y su valor:continua alterna indistinta
La potencia necesaria para su funcionamiento:
en el arranque en régimen normal
El factor de utilización: porcentaje de tiempo durante la cual el aparato está en funcionamiento y eventualmente, la frecuencia de utilización. Estos parámetros permiten definir:
El aerogenerador;
La batería de acumuladores;
Los aparatos anexos a la instalación;
La fuente de emergencia en caso de haberla.
Sistemas Híbridos Eólico-Solar
Los sistemas híbridos son una tecnología emergente y, como tal, se encuentran en proceso de investigación; su arquitectura aún no está bien definida y por lo tanto, ni la filosofía de control ni el equipo correspondiente son tecnologías ya establecidas . El sistema de X-Calak (1992) representa la mayor instalación que se ha realizado en México bajo la concepción híbrida eólico-fotovoltaica y actualmente es objeto de análisis e investigación por parte de diferentes instituciones y empresas. El equipo de acondicionamiento de potencia, tal como los inversores de corriente, algunos convertidores y los controladores de carga, se encuentran apenas en la etapa de prototipos industriales y poco se ha hecho para caracterizar el comportamiento en campo de las unidades disponibles comercialmente.
De cualquier manera, dado que los sistemas híbridos son por definición centralizados, es decir, proporcionan energía al usuario por medio de una red de distribución; falta definir el conocimiento preciso de las posibles ventajas que puedan presentar en comparación con los sistemas fotovoltaicos dispersos o distribuidos; este es un tema que debe ser analizado más profundamente antes de impulsar su desarrollo.
Potencial eólico
La determinación de la magnitud del recurso energético eólico de un país, en términos de reservas probadas y probables, como capacidad instalable en MW y generación posible en GWh, se realiza siguiendo una metodología semejante a la evaluación del potencial hidroeléctrico de un país. Se requiere de elaborar el inventario de cuencas eólicas y su caracterización, precisando los sitios, su extensión superficial en hectáreas, sus características topográfico eólicas, la rosa de los vientos, vientos energéticos, rumbos dominantes, etc. lo que permitiría configurar la distribución topográfica de los aerogeneradores, y determinar un índice de capacidad instalable por hectárea, que multiplicado por la superficie total, indicaría la capacidad total instalable en el sitio. La velocidad media del viento en el mismo, sería indicativa del factor de planta posible y por tanto de la generación bruta esperada en GWh/año. Este procedimiento cuantificaría reservas probables, la caracterización detallada, a nivel de estudio de factibilidad, demostraría una reserva probada.
El Consejo para el Desarrollo Sustentable de la Energía en Texas, realizó una evaluación preliminar de sus recursos de energías renovables, y en el caso específico de energía eólica, los resultados se resumen en la siguiente tabla:
Potencial de producción eléctrica en terrenos ventosos en TexasClase de Potencia Eólica Área(km2) Porcentaje de Superficie del EstadoCapacidad Potencial(MW) Potencial de Producción(TWh) % del consumo en Texas
3 143,400 21.13% 396,000 860 371%
4 29,700 4.38% 101.600 231 100%
5 5,000 0.74% 21,600 48 21%
6 300 0.04% 1,600 4 2%
Total 178,400 26.29% 524,800 1,143 493%
Fuentes: Texas Renewable Energy Resource Assessment. Julio 1995.
Densidad de Potencia en el viento según la clase.
Clase de Potencia Eólica Densidad de Potencia(W/m2) Velocidad media del viento(m/s) Viabilidad Comercial(Tarifas Actuales)
3 300 a 400 6 a 7 Marginal
4 400 a 500 7 a 7.5 Buena
5 500 a 600 7.5 a 8 Muy Buena
6 600 a 800 8 a 8.75 Excelente
Este cuadro limita el inventario a terrenos con ciertas características físicas y cercanos a carreteras y lineas de transmisión eléctrica, no está considerando la totalidad del territorio del Estado. La viabilidad comercial está en relación con costos de generación considerando el nivel de precios internacionales del petróleo y generación termoeléctrica que no contabiliza costos externos. Esta evaluación se realizó, y continúan los estudios a mayor detalle, utilizando la topografía digitalizada del territorio del Estado de Texas (INEGI tiene digitalizado el territorio nacional, disponible en disquetes y disco óptico) y modelos computacionales de dinámica de fluidos, lo que permite simular el flujo del viento sobre los accidentes topográficos de una gran superficie. La información de las estaciones del Servicio Meteorológico Nacional, de los aeropuertos y otras estaciones de medición anemométrica, actuando como datos de entrada, permiten identificar los lugares donde el viento se acelera, por encajonamiento o por el perfil topográfico, originando sitios con alto potencial energético eólico. La cuantificación del recurso, corresponde por tanto a identificar e inventariar los sitios de posible aprovechamiento.
El ejemplo del Estado de Texas muestra que el recurso energético eólico, es mucho más extenso de lo que se puede apreciar empíricamente y del análisis de la información de los Servicios Meteorológicos Nacionales. Esta mediciones son, en general, escasas. Normalmente se realizan en las inmediaciones o el interior de asentamientos humanos importantes, los instrumentos y la metodología de proceso de datos no corresponden a los requisitos de una caracterización eolo energética ni corresponden a los sitios más ventosos. Esta información subestima el potencial eólico. El valor de la información del Servicio Meteorológico, radica en la caracterización cualitativa del viento en las diferentes regiones de un país, lo que constituye una información indispensable para extrapolar en tiempo y espacio los estudios detallados en lugares de interés, así como para los modelos de simulación.
El Instituto de Investigaciones Eléctricas inició en 1977 el análisis de la información meteorológica de México para determinar el potencial eólico nacional. Procesar los datos de la década de los 70's , de la información de los 67 observatorios con que contaba el SMN, fue un trabajo conjunto que ocupó varios años y sufrió un importante retraso por el terremoto del 85 que destruyó las computadoras de la Secretaría de Agricultura y las del SMN tuvieron que entrar en su apoyo. Para el SMN digitalizar los registros diarios de las observaciones meteorológicas de la década de los setentas, le llevó casi tres años de trabajo a mediados de los 80's, y al IIE otros tantos en depurar y procesar la información meteorológica del SMN, la que es importante para caracterizar cualitativamente el viento, su estacionalidad, rumbos dominantes, porcentaje de calmas, vientos dominantes y energéticos, pero no así para determinar el potencial energético eólico de un país.
Lo que en este momento se puede esperar, es que dados los graves disturbios climatológicos a escala mundial que se están viviendo como consecuencia del cambio climático originado por actividades humanas, y el sector energético es el principal responsable de ello, se tomen a nivel internacional medidas promociónales a la difusión masiva de tecnologías de generación eléctrica a partir de energías renovables. Si al inicio de próxima década, México arrancara un enérgico programa de desarrollo de centrales eolo eléctricas, podría alcanzarse la cifra de 5000 MW para el 2010, aun así para entonces, más de mitad de la generación eléctrica en México, sería a partir de combustibles fósiles.
Un programa de esta magnitud, en términos de beneficios ambientales, tendría los siguientes efectos: Evitar la instalación de centrales termoeléctricas y por tanto su consumo de agua en el altiplano central para sus sistemas de enfriamiento y las emisiones de gases de efecto invernadero, por otra parte, al no pagar por combustibles, sino por empleos, el desarrollo de centrales eolo eléctricas es lo que más empleos produce dentro del sector energético, beneficiando también a las comunidades donde se asientan, ya que la utilización del suelo interfiere marginalmente con los usos agrícolas o de pastoreo, permitiendo la continuidad de estas actividades y recibiéndose una renta adicional por el arrendamiento de los espacios y derechos de vía para localizar aerogeneradores, tender líneas de interconexión y subestaciones eléctricas.
Resumen de agua dulce y emisiones evitadas por generación eolo eléctrica.
La instalación de 5,000 MW eoloeléctricos al año 2010, instalando a razón de 500 MW por año, implicaría para el 2011 una generación anual de 13,140 GWh de origen eólico, lo que evitaría por año, consumir 17.4 millones de metros cúbicos de agua y lanzar a la atmósfera 4.6 millones de toneladas de CO2, considerando desplazamiento de gas natural únicamente.
El desarrollo de la capacidad de generación eléctrica con ciclos combinados a base de gas natural, puede ir montando la capacidad instalada para utilizar hidrógeno como combustible, ya que capacidad adicional de generación eléctrica con energía eólica, solar y oceánica (Olas, mareomotriz y de corrientes) dada su naturaleza no despachadle e intermitente, si pueden ser ampliamente utilizadas para generar hidrógeno vía procesos electrolíticos, el que bombeado al altiplano será fuente de energía y agua potable. El esfuerzo tecnológico industrial para la instalación de 5000 MW eólicos al año 2010, no terminaría ahí, sino que sentaría las bases para continuar con un mayor énfasis, considerando que el tope de capacidad instalada eolo eléctrica, a mediados del próximo siglo, será del orden de la capacidad total instalada a la fecha en el Sistema Eléctrico Nacional, es decir, alrededor de 30,000 MW.
La apertura del Sector Eléctrico a la participación privada, social, y paramunicipal a la generación eléctrica para autoabastecimiento, cogeneración y pequeña producción independiente, permitirá efectivamente la inclusión masiva del aprovechamiento de fuentes renovables de energía, cuyo carácter difuso y de baja densidad, las hacen adecuadas para las explotaciones distribuidas, orientadas básicamente a la solución de problemas de abasto energético local. Solo la masividad de estos aprovechamientos les puede dar sentido en términos de oferta nacional de energía, y en el caso particular de la energía eólica, sólo la masividad y dispersión de las Centrales Eolo eléctricas integradas al Sistema Nacional Interconectado, puede tener sentido en términos de aportación confiable de energía y capacidad al Sistema Eléctrico Nacional.
Por lo anterior, el escenario de penetración eolo eléctrica a considerar, es el único con racionalidad energética, técnica y económica: el de llevarla al menos, al 10% de la capacidad instalada del Sistema Eléctrico Nacional. Lograr esta penetración para el año 2010, requiere de un esfuerzo extraordinario, tanto industrial para la construcción de partes y componentes, así como de exploración, caracterización y evaluación de sitios de explotación, y finalmente el proyecto, construcción y montaje de Centrales Eolo eléctricas a razón de 500 MW por año, desde el 2002. Esto implica que, de 1998 al 2001, se tomen todas las provisiones legales, reglamentarias, fiscales, financieras, normativas, tarifarías, ambientales, operacionales, institucionales, y fundamentalmente estratégicas y de planeación, para que esto pueda ser posible.
Energía Mini hidráulica. Descripción. Los sistemas hidroeléctricos relativamente pequeños pueden abastecer de energía a pequeños poblados. La fuente de agua puede ser un arroyo, un canal u otra forma de corriente que pueda suministrar la cantidad y la presión de agua necesarias, a través de la tubería de alimentación, para establecer la operación del sistema hidroeléctrico.
Una vez que el agua de un caudal se confina en la tubería de alimentación, es inyectada sobre las aletas de la turbina en el otro extremo. La turbina, a su vez, impulsa el generador y se produce energía eléctrica. Hay tres tipos principales de turbinas, las Pelton, las Kaplan y las Francis, siendo las del tipo Pelton las más populares debido a su versatilidad para operar en amplios rangos de caudales y presiones. Típicamente, en hidroenergía, se asume que se producirá mayor potencia cuando la presión dinámica (cuando el agua está siendo usada) es igual a las dos terceras partes de la presión estática (cuando el sistema está cerrado y no hay flujo).
Energía Mini hidráulica. Recurso. Los caudales que forman riachuelos y cascadas en las montañas pueden aprovecharse para impulsar turbinas y generar energía eléctrica. La Organización Latinoamericana de Energía clasifica las centrales generadoras, según su tamaño, en: micro centrales hasta un límite de 50 KW, minicentrales de 50 a 500 KW y pequeñas centrales hidroeléctricas de 500 a 5,000 KW. El potencial hidroeléctrico total nacional se estima en 53,000 MW, del cuál se tienen identificados 541 sitios con un potencial de 19,600 MW. Según los datos proporcionados por la CFE el potencial hidroeléctrico aprovechado actualmente para generación de electricidad asciende a los 9,121 MW en 77 centrales con una generación anual de poco más de 20,000 GWh al año. El potencial estimado para centrales con capacidades instaladas menores a los 10 MW se sitúa en çlos 3,250 MW. Actualmente se han instalado 34 centrales dentro de este rango de capacidad, en los que se ha instalado una capacidad total de 109 MW, generándose anualmente 479 GWh. Una tarea importante que se deberá cumplir en breve, a fin de promover el aprovechamiento de estos recursos, es el estudio de la factibilidad técnica y económica de desarrollar proyectos en los distintos sitios identificados.
Utilizacion de la energia eolica para usos domesticos.En este caso el número y tipo de aparatos es muy diverso, aunque para usuarios acostumbrados a vivir en sentidos aislados puede establecerse una prioridad de necesidades en el orden que se da a continuación. Este orden tiene en cuenta criterios de control y no de consumo.
Los sistemas híbridos son una tecnología emergente y, como tal, se encuentran en proceso de investigación; su arquitectura aún no está bien definida y por lo tanto, ni la filosofía de control ni el equipo correspondiente son tecnologías ya establecidas . El sistema de X-Calak (1992) representa la mayor instalación que se ha realizado en México bajo la concepción híbrida eólico-fotovoltaica y actualmente es objeto de análisis e investigación por parte de diferentes instituciones y empresas. El equipo de acondicionamiento de potencia, tal como los inversores de corriente, algunos convertidores y los controladores de carga, se encuentran apenas en la etapa de prototipos industriales y poco se ha hecho para caracterizar el comportamiento en campo de las unidades disponibles comercialmente.
De cualquier manera, dado que los sistemas híbridos son por definición centralizados, es decir, proporcionan energía al usuario por medio de una red de distribución; falta definir el conocimiento preciso de las posibles ventajas que puedan presentar en comparación con los sistemas fotovoltaicos dispersos o distribuidos; este es un tema que debe ser analizado más profundamente antes de impulsar su desarrollo.
Potencial eólico
La determinación de la magnitud del recurso energético eólico de un país, en términos de reservas probadas y probables, como capacidad instalable en MW y generación posible en GWh, se realiza siguiendo una metodología semejante a la evaluación del potencial hidroeléctrico de un país. Se requiere de elaborar el inventario de cuencas eólicas y su caracterización, precisando los sitios, su extensión superficial en hectáreas, sus características topográfico eólicas, la rosa de los vientos, vientos energéticos, rumbos dominantes, etc. lo que permitiría configurar la distribución topográfica de los aerogeneradores, y determinar un índice de capacidad instalable por hectárea, que multiplicado por la superficie total, indicaría la capacidad total instalable en el sitio. La velocidad media del viento en el mismo, sería indicativa del factor de planta posible y por tanto de la generación bruta esperada en GWh/año. Este procedimiento cuantificaría reservas probables, la caracterización detallada, a nivel de estudio de factibilidad, demostraría una reserva probada.
El Consejo para el Desarrollo Sustentable de la Energía en Texas, realizó una evaluación preliminar de sus recursos de energías renovables, y en el caso específico de energía eólica, los resultados se resumen en la siguiente tabla:
Potencial de producción eléctrica en terrenos ventosos en TexasClase de Potencia Eólica Área(km2) Porcentaje de Superficie del EstadoCapacidad Potencial(MW) Potencial de Producción(TWh) % del consumo en Texas
3 143,400 21.13% 396,000 860 371%
4 29,700 4.38% 101.600 231 100%
5 5,000 0.74% 21,600 48 21%
6 300 0.04% 1,600 4 2%
Total 178,400 26.29% 524,800 1,143 493%
Fuentes: Texas Renewable Energy Resource Assessment. Julio 1995.
Densidad de Potencia en el viento según la clase.
Clase de Potencia Eólica Densidad de Potencia(W/m2) Velocidad media del viento(m/s) Viabilidad Comercial(Tarifas Actuales)
3 300 a 400 6 a 7 Marginal
4 400 a 500 7 a 7.5 Buena
5 500 a 600 7.5 a 8 Muy Buena
6 600 a 800 8 a 8.75 Excelente
Este cuadro limita el inventario a terrenos con ciertas características físicas y cercanos a carreteras y lineas de transmisión eléctrica, no está considerando la totalidad del territorio del Estado. La viabilidad comercial está en relación con costos de generación considerando el nivel de precios internacionales del petróleo y generación termoeléctrica que no contabiliza costos externos. Esta evaluación se realizó, y continúan los estudios a mayor detalle, utilizando la topografía digitalizada del territorio del Estado de Texas (INEGI tiene digitalizado el territorio nacional, disponible en disquetes y disco óptico) y modelos computacionales de dinámica de fluidos, lo que permite simular el flujo del viento sobre los accidentes topográficos de una gran superficie. La información de las estaciones del Servicio Meteorológico Nacional, de los aeropuertos y otras estaciones de medición anemométrica, actuando como datos de entrada, permiten identificar los lugares donde el viento se acelera, por encajonamiento o por el perfil topográfico, originando sitios con alto potencial energético eólico. La cuantificación del recurso, corresponde por tanto a identificar e inventariar los sitios de posible aprovechamiento.
El ejemplo del Estado de Texas muestra que el recurso energético eólico, es mucho más extenso de lo que se puede apreciar empíricamente y del análisis de la información de los Servicios Meteorológicos Nacionales. Esta mediciones son, en general, escasas. Normalmente se realizan en las inmediaciones o el interior de asentamientos humanos importantes, los instrumentos y la metodología de proceso de datos no corresponden a los requisitos de una caracterización eolo energética ni corresponden a los sitios más ventosos. Esta información subestima el potencial eólico. El valor de la información del Servicio Meteorológico, radica en la caracterización cualitativa del viento en las diferentes regiones de un país, lo que constituye una información indispensable para extrapolar en tiempo y espacio los estudios detallados en lugares de interés, así como para los modelos de simulación.
El Instituto de Investigaciones Eléctricas inició en 1977 el análisis de la información meteorológica de México para determinar el potencial eólico nacional. Procesar los datos de la década de los 70's , de la información de los 67 observatorios con que contaba el SMN, fue un trabajo conjunto que ocupó varios años y sufrió un importante retraso por el terremoto del 85 que destruyó las computadoras de la Secretaría de Agricultura y las del SMN tuvieron que entrar en su apoyo. Para el SMN digitalizar los registros diarios de las observaciones meteorológicas de la década de los setentas, le llevó casi tres años de trabajo a mediados de los 80's, y al IIE otros tantos en depurar y procesar la información meteorológica del SMN, la que es importante para caracterizar cualitativamente el viento, su estacionalidad, rumbos dominantes, porcentaje de calmas, vientos dominantes y energéticos, pero no así para determinar el potencial energético eólico de un país.
Lo que en este momento se puede esperar, es que dados los graves disturbios climatológicos a escala mundial que se están viviendo como consecuencia del cambio climático originado por actividades humanas, y el sector energético es el principal responsable de ello, se tomen a nivel internacional medidas promociónales a la difusión masiva de tecnologías de generación eléctrica a partir de energías renovables. Si al inicio de próxima década, México arrancara un enérgico programa de desarrollo de centrales eolo eléctricas, podría alcanzarse la cifra de 5000 MW para el 2010, aun así para entonces, más de mitad de la generación eléctrica en México, sería a partir de combustibles fósiles.
Un programa de esta magnitud, en términos de beneficios ambientales, tendría los siguientes efectos: Evitar la instalación de centrales termoeléctricas y por tanto su consumo de agua en el altiplano central para sus sistemas de enfriamiento y las emisiones de gases de efecto invernadero, por otra parte, al no pagar por combustibles, sino por empleos, el desarrollo de centrales eolo eléctricas es lo que más empleos produce dentro del sector energético, beneficiando también a las comunidades donde se asientan, ya que la utilización del suelo interfiere marginalmente con los usos agrícolas o de pastoreo, permitiendo la continuidad de estas actividades y recibiéndose una renta adicional por el arrendamiento de los espacios y derechos de vía para localizar aerogeneradores, tender líneas de interconexión y subestaciones eléctricas.
Resumen de agua dulce y emisiones evitadas por generación eolo eléctrica.
La instalación de 5,000 MW eoloeléctricos al año 2010, instalando a razón de 500 MW por año, implicaría para el 2011 una generación anual de 13,140 GWh de origen eólico, lo que evitaría por año, consumir 17.4 millones de metros cúbicos de agua y lanzar a la atmósfera 4.6 millones de toneladas de CO2, considerando desplazamiento de gas natural únicamente.
El desarrollo de la capacidad de generación eléctrica con ciclos combinados a base de gas natural, puede ir montando la capacidad instalada para utilizar hidrógeno como combustible, ya que capacidad adicional de generación eléctrica con energía eólica, solar y oceánica (Olas, mareomotriz y de corrientes) dada su naturaleza no despachadle e intermitente, si pueden ser ampliamente utilizadas para generar hidrógeno vía procesos electrolíticos, el que bombeado al altiplano será fuente de energía y agua potable. El esfuerzo tecnológico industrial para la instalación de 5000 MW eólicos al año 2010, no terminaría ahí, sino que sentaría las bases para continuar con un mayor énfasis, considerando que el tope de capacidad instalada eolo eléctrica, a mediados del próximo siglo, será del orden de la capacidad total instalada a la fecha en el Sistema Eléctrico Nacional, es decir, alrededor de 30,000 MW.
La apertura del Sector Eléctrico a la participación privada, social, y paramunicipal a la generación eléctrica para autoabastecimiento, cogeneración y pequeña producción independiente, permitirá efectivamente la inclusión masiva del aprovechamiento de fuentes renovables de energía, cuyo carácter difuso y de baja densidad, las hacen adecuadas para las explotaciones distribuidas, orientadas básicamente a la solución de problemas de abasto energético local. Solo la masividad de estos aprovechamientos les puede dar sentido en términos de oferta nacional de energía, y en el caso particular de la energía eólica, sólo la masividad y dispersión de las Centrales Eolo eléctricas integradas al Sistema Nacional Interconectado, puede tener sentido en términos de aportación confiable de energía y capacidad al Sistema Eléctrico Nacional.
Por lo anterior, el escenario de penetración eolo eléctrica a considerar, es el único con racionalidad energética, técnica y económica: el de llevarla al menos, al 10% de la capacidad instalada del Sistema Eléctrico Nacional. Lograr esta penetración para el año 2010, requiere de un esfuerzo extraordinario, tanto industrial para la construcción de partes y componentes, así como de exploración, caracterización y evaluación de sitios de explotación, y finalmente el proyecto, construcción y montaje de Centrales Eolo eléctricas a razón de 500 MW por año, desde el 2002. Esto implica que, de 1998 al 2001, se tomen todas las provisiones legales, reglamentarias, fiscales, financieras, normativas, tarifarías, ambientales, operacionales, institucionales, y fundamentalmente estratégicas y de planeación, para que esto pueda ser posible.
Energía Mini hidráulica. Descripción. Los sistemas hidroeléctricos relativamente pequeños pueden abastecer de energía a pequeños poblados. La fuente de agua puede ser un arroyo, un canal u otra forma de corriente que pueda suministrar la cantidad y la presión de agua necesarias, a través de la tubería de alimentación, para establecer la operación del sistema hidroeléctrico.
Una vez que el agua de un caudal se confina en la tubería de alimentación, es inyectada sobre las aletas de la turbina en el otro extremo. La turbina, a su vez, impulsa el generador y se produce energía eléctrica. Hay tres tipos principales de turbinas, las Pelton, las Kaplan y las Francis, siendo las del tipo Pelton las más populares debido a su versatilidad para operar en amplios rangos de caudales y presiones. Típicamente, en hidroenergía, se asume que se producirá mayor potencia cuando la presión dinámica (cuando el agua está siendo usada) es igual a las dos terceras partes de la presión estática (cuando el sistema está cerrado y no hay flujo).
Energía Mini hidráulica. Recurso. Los caudales que forman riachuelos y cascadas en las montañas pueden aprovecharse para impulsar turbinas y generar energía eléctrica. La Organización Latinoamericana de Energía clasifica las centrales generadoras, según su tamaño, en: micro centrales hasta un límite de 50 KW, minicentrales de 50 a 500 KW y pequeñas centrales hidroeléctricas de 500 a 5,000 KW. El potencial hidroeléctrico total nacional se estima en 53,000 MW, del cuál se tienen identificados 541 sitios con un potencial de 19,600 MW. Según los datos proporcionados por la CFE el potencial hidroeléctrico aprovechado actualmente para generación de electricidad asciende a los 9,121 MW en 77 centrales con una generación anual de poco más de 20,000 GWh al año. El potencial estimado para centrales con capacidades instaladas menores a los 10 MW se sitúa en çlos 3,250 MW. Actualmente se han instalado 34 centrales dentro de este rango de capacidad, en los que se ha instalado una capacidad total de 109 MW, generándose anualmente 479 GWh. Una tarea importante que se deberá cumplir en breve, a fin de promover el aprovechamiento de estos recursos, es el estudio de la factibilidad técnica y económica de desarrollar proyectos en los distintos sitios identificados.
Utilizacion de la energia eolica para usos domesticos.En este caso el número y tipo de aparatos es muy diverso, aunque para usuarios acostumbrados a vivir en sentidos aislados puede establecerse una prioridad de necesidades en el orden que se da a continuación. Este orden tiene en cuenta criterios de control y no de consumo.
1.Iluminación de locales.
2.Suministro de agua corriente.
3.Refrigeración-Congelación.
4.Equipos musicales, receptores de radio y televisión.
5.Pequeñas herramientas de taller y motores eléctricos (circulares de calefacción).
6.Accesorios electrodomésticos.
Hay que resaltar que, excepto en emplazamientos muy favorables (lugares muy ventosos), no se considera la posibilidad de calefacción a partir de aerogeneradores.
Para satisfacer todas estas necesidades, existen dos tipos de aparatos:Los comerciales de gran difusión, y por tanto económicos, pero mal adaptados a esta utilización y con rendimientosmediocres, y que normalmente se alimentan con corriente alterna de 220 V y 50 Hz. Los mejor adaptados, a menudo más robustos y caros, pero de difusión mucho menor. Vamos a estudiar cada una de las necesidades en el orden dado y a determinar los elementos para la elección de los aparatos.
Iluminación.Las lámparas de incandescencia clásicas, que funcionan indistintamente con continua o alterna, se encuentran con distintostipos de casquillo B22 (bayoneta) o E27 (rosca) y potencias comprendidas entre los 15 y 100 W para las tensiones siguientes: 12, 24, 48, 110-130, 210-230 voltios. Los tubos fluorescentes pueden alimentarse con continua a través de un convertidor o transistores a una frecuencia de 16 Khz a partir de 12 V, 24 V o 110 V.
Vemos claramente que el rendimiento luminoso es superior con tubos fluorescentes (para un mismo flujo luminoso constante, la lámpara de incandescencia consume más del doble de energía). El costo inicial de instalación es muy superior en el caso del tubo fluorescente, porque el convertidor es caro, pero el costo de emplear un tubo fluorescente es prácticamente el mismo que para la lámpara de incandescencia.
Refrigeración-Congelación.Los armarios frigoríficos o congeladores más difundidos, van equipados de compresores alimentados con corriente alterna. En el momento del arranque se producen demandas de intensidad 4 a 10 veces superiores a la nominal, lo cual es muy perjudicial si se emplean convertidores de continua-alterna estáticos. Es mucho más interesante emplear refrigeradores-congeladores de absorción (sin motor) que se encuentran con capacidades hasta de 250 litros y que funcionan a 12, 24, 110 o 220 V de continua. Pero estos aparatos consumen mucha energía (1 KWh/ días para 250 litros). Existe finalmente otro sistema de refrigeración -congelación de elevado rendimiento, empleando en las embarcaciones Este sistema consta de un compresor, moviendo por un motor de continua , una bomba que hace circular agua por el condensador, y la generación de fría se consigue haciendo circular un líquido por placas tipos radiador ( placas frías). La ventaja esencial de este sistema es que sólo funciona 2 horas al día (una por la mañana y otra por la tarde).
Equipos musicales, receptores de radio y televisión.El consumo de estos aparatos, actualmente de transistores, es muy bajo.Pueden utilizarse: De continua a 9 ó 12 V, bien sea directamente o a través de un convertidor continua-continua. Es el caso de los receptores de televisión, que generalmente pueden funcionar a 12 V. O de alterna, y su bajo consumo permite alimentadores a través de un convertidor (ondulador) de continua-alterna de pequeña potencia (máximo 100W).
Pequeñas herramientas de taller, motores eléctricos y electrodomésticos.Algunos aparatos van provistos de motores universales que pueden funcionar tanto con corriente continua como con alterna para una misma tensión, pero tienen muy poco rendimiento. Excepto para los circuladotes de calefacción que pueden encontrarse con motores de continua, es interesante que estos aparatos funcionen 220 o 380 V 50 H :
Utilizando un convertidor estático o rotativo;Haciéndolos funcionar directamente a la salida del aerogenerador, cuando sople el viento y proporcione la tensión nominal desalida 220 V 50 H monofásica ó 380 V 50 H trifásica.Nota: En caso de que el aerogenerador proporcione una tensión alterna de las mismas características que la de la red dedistribución, y que alimente aparatos directamente a la salida de éste durante los períodos de funcionamiento, es importante:No sobrepasar la potencia nominal del aerogenerador;Vigilar las sobre intensidades de arranque (mínimo, 4 veces superior a la intensidad nominal para motores de pequeña potencia).
Los convertidores.Los convertidores son de dos tipos: Continua-continua. Generalmente formados por reductores o elevadores de tensión a transistores o tiristores. Permiten adaptar la tensión de la batería a la de utilización. Continua-alterna. Pueden ser ondulares estáticos, a transistores o tiristores, o bien convertidores rotativos. Los onduladotes a transistores o tiristores son: para potencias inferiores o iguales a 1000 W y a transistores; para potencias superiores se emplean tiristores. Estos onduladotes tienen un rendimiento cercano al 60% y son muy sensibles a las sobrecargas. En particular, soportan mal las sobré intensidades de arranque de los motores. Además, ellos mismos presentan intensidades de arranque 5 a 6 veces superiores a la intensidad nominal, lo que implica que los dispositivos de mando (fusibles, seccionadores, contactares,...) deben estar bien dimensionados.
Los convertidores rotativos. Esencialmente constan de un motor de corriente continua acoplado a un alternador. La tendencia es sustituirlos por los estáticos. En ulizaciones con sobré intensidades de arranque frecuentes, pueden todavía emplearse con ventaja. Pudiéndose comprar fácilmente de ocasión.
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Hay que resaltar que, excepto en emplazamientos muy favorables (lugares muy ventosos), no se considera la posibilidad de calefacción a partir de aerogeneradores.
Para satisfacer todas estas necesidades, existen dos tipos de aparatos:Los comerciales de gran difusión, y por tanto económicos, pero mal adaptados a esta utilización y con rendimientosmediocres, y que normalmente se alimentan con corriente alterna de 220 V y 50 Hz. Los mejor adaptados, a menudo más robustos y caros, pero de difusión mucho menor. Vamos a estudiar cada una de las necesidades en el orden dado y a determinar los elementos para la elección de los aparatos.
Iluminación.Las lámparas de incandescencia clásicas, que funcionan indistintamente con continua o alterna, se encuentran con distintostipos de casquillo B22 (bayoneta) o E27 (rosca) y potencias comprendidas entre los 15 y 100 W para las tensiones siguientes: 12, 24, 48, 110-130, 210-230 voltios. Los tubos fluorescentes pueden alimentarse con continua a través de un convertidor o transistores a una frecuencia de 16 Khz a partir de 12 V, 24 V o 110 V.
Vemos claramente que el rendimiento luminoso es superior con tubos fluorescentes (para un mismo flujo luminoso constante, la lámpara de incandescencia consume más del doble de energía). El costo inicial de instalación es muy superior en el caso del tubo fluorescente, porque el convertidor es caro, pero el costo de emplear un tubo fluorescente es prácticamente el mismo que para la lámpara de incandescencia.
Refrigeración-Congelación.Los armarios frigoríficos o congeladores más difundidos, van equipados de compresores alimentados con corriente alterna. En el momento del arranque se producen demandas de intensidad 4 a 10 veces superiores a la nominal, lo cual es muy perjudicial si se emplean convertidores de continua-alterna estáticos. Es mucho más interesante emplear refrigeradores-congeladores de absorción (sin motor) que se encuentran con capacidades hasta de 250 litros y que funcionan a 12, 24, 110 o 220 V de continua. Pero estos aparatos consumen mucha energía (1 KWh/ días para 250 litros). Existe finalmente otro sistema de refrigeración -congelación de elevado rendimiento, empleando en las embarcaciones Este sistema consta de un compresor, moviendo por un motor de continua , una bomba que hace circular agua por el condensador, y la generación de fría se consigue haciendo circular un líquido por placas tipos radiador ( placas frías). La ventaja esencial de este sistema es que sólo funciona 2 horas al día (una por la mañana y otra por la tarde).
Equipos musicales, receptores de radio y televisión.El consumo de estos aparatos, actualmente de transistores, es muy bajo.Pueden utilizarse: De continua a 9 ó 12 V, bien sea directamente o a través de un convertidor continua-continua. Es el caso de los receptores de televisión, que generalmente pueden funcionar a 12 V. O de alterna, y su bajo consumo permite alimentadores a través de un convertidor (ondulador) de continua-alterna de pequeña potencia (máximo 100W).
Pequeñas herramientas de taller, motores eléctricos y electrodomésticos.Algunos aparatos van provistos de motores universales que pueden funcionar tanto con corriente continua como con alterna para una misma tensión, pero tienen muy poco rendimiento. Excepto para los circuladotes de calefacción que pueden encontrarse con motores de continua, es interesante que estos aparatos funcionen 220 o 380 V 50 H :
Utilizando un convertidor estático o rotativo;Haciéndolos funcionar directamente a la salida del aerogenerador, cuando sople el viento y proporcione la tensión nominal desalida 220 V 50 H monofásica ó 380 V 50 H trifásica.Nota: En caso de que el aerogenerador proporcione una tensión alterna de las mismas características que la de la red dedistribución, y que alimente aparatos directamente a la salida de éste durante los períodos de funcionamiento, es importante:No sobrepasar la potencia nominal del aerogenerador;Vigilar las sobre intensidades de arranque (mínimo, 4 veces superior a la intensidad nominal para motores de pequeña potencia).
Los convertidores.Los convertidores son de dos tipos: Continua-continua. Generalmente formados por reductores o elevadores de tensión a transistores o tiristores. Permiten adaptar la tensión de la batería a la de utilización. Continua-alterna. Pueden ser ondulares estáticos, a transistores o tiristores, o bien convertidores rotativos. Los onduladotes a transistores o tiristores son: para potencias inferiores o iguales a 1000 W y a transistores; para potencias superiores se emplean tiristores. Estos onduladotes tienen un rendimiento cercano al 60% y son muy sensibles a las sobrecargas. En particular, soportan mal las sobré intensidades de arranque de los motores. Además, ellos mismos presentan intensidades de arranque 5 a 6 veces superiores a la intensidad nominal, lo que implica que los dispositivos de mando (fusibles, seccionadores, contactares,...) deben estar bien dimensionados.
Los convertidores rotativos. Esencialmente constan de un motor de corriente continua acoplado a un alternador. La tendencia es sustituirlos por los estáticos. En ulizaciones con sobré intensidades de arranque frecuentes, pueden todavía emplearse con ventaja. Pudiéndose comprar fácilmente de ocasión.
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