1. No category

LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE Y OFFSHORE Y SUS PROYECCIONES EN
CHILE AL AÑO 2020
4to CONGRESO INTERNACIONAL BIOBÍO ENERGÍA 2015
Universidad de Concepción
ESPECIALISTA EN PARQUES EÓLICOS
MARCELO ANTONIO FUENTES GARCÍA
Concepción, Chile, 28 de Octubre de 2015
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
1
LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE Y OFFSHORE
OnShore
OffShore
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
2
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
Los Parques Eólicos son una agrupación de aerogeneradores, el cual aprovechan la
fuerza del viento para obtener energía eléctrica a través de los aerogeneradores, por
lo tanto es una Central Eléctrica no contaminante.
Se clasifican en Parques Eólicos: ONSHORE (tierra) Y OFFSHORE (mar).
Fases del proyecto:
• Fase Investigación: Elección Zona, Torre meteorológica, Mediciones, Informes.
• Fase Licitación: Ante proyecto, Plan de Inversión.
• Fase Construcción: Planos, Contratos, Logística y Montaje, Fin Obra.
• Fase Explotación: Operaciones y labores de Mantenimiento, Repowering ?.
Al desarrollar la prospección eólica, en la fase de investigación, se instalan estaciones
de monitoreo automatizadas, donde podremos obtener el atlas eólico de la zona,
referido a la velocidad del viento y dirección predominante, por lo que se traza la rosa
de los vientos y determinar la viabilidad de la instalación de nuestro Parque Eólico.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
.
3
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• ROTOR Y NACELLE
Rotor
Nacelle
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
4
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 1. BUJE:
Buje
Brida pala
Funcionamiento: La 3 Palas ( a 120° entre si )
están unidas mecánicamente al buje. Cada
Pala se une al buje en la respectiva Brida Pala.
Cuando el viento desplaza las palas, estas
hacen girar solidariamente el buje.
Esta a su vez, al estar unido mecánicamente
al eje principal de giro, lo mueve a la misma
velocidad.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
5
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 1. BUJE:
Buje
Brida pala
Fabricación: Es un componente fabricado
mediante el proceso de fundición.
Hierro en vez de acero, por economía.
Hierro: 3,5 % de carbono.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
6
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 1. BUJE:
Rodamiento de pala:
Cada buje, lleva unido a cada una de sus
Bridas, un rodamiento.
Rodamiento pala
Rodamiento: una corona introducida en el
interior de otra corona de mayor tamaño.
Las bolas que hay entre ellas, permiten girar
una corona respecto de la otra.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
7
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 1. BUJE: Rodamiento pala.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
8
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 2. Sistema de Picht.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
9
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 2. Sistema de Picht.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
10
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 2. Sistema de Picht.
El accionamiento de Picht puede ser eléctrico o Hidráulico.
El motor atado al Buje, ataca a la corona de la pala.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
11
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 2. Sistema de Picht.
El accionamiento Hidráulico.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
12
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 2. Sistema de Picht.
¿Para que sirve el sistema de Picht ?
El Picht aporta la capacidad de regular la velocidad de Giro del Rotor, parcialmente
independiente al viento reinante.
Ante vientos suaves, la pala se encara al viento (máxima barrera aerodinámica),
para aprovechar al máximo la fuerza del viento.
Ante vientos demasiado fuertes, la pala se recoge, reduce su superficie expuesta al
viento, pudiendo reducir la velocidad de giro hasta parar del todo el Rotor
(posición bandera).
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
13
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 3. LAS PALAS.
Fabricadas en capas de Fibra de Vidrio, Fibra de Carbono o una combinación de las
mismas, unidas con resina epoxi, conformadas en moldes de doble concha.
Se fabrican las dos mitades por separado.
Se unen las dos mitades, reforzadas por una viga longitudinal ( soporte ).
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
14
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 3. LAS PALAS.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
15
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 3. LAS PALAS.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
16
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 3. LAS PALAS.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
17
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 4. CONO.
El cono es una estructura que protege el buje y los rodamientos de pala del
ambiente.
Esta diseñado para permitir el acceso al buje para labores de mantenimiento.
El material mas utilizado para su fabricación es la fibra de vidrio.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
18
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 5. ROTOR.
Rotor
Nacelle
Cono
Buje / Sistema Picht
Palas
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
19
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 6. NACELLE.
Multiplicadora Eje Rápido
Generador
Eje Lento
Sistema Yaw
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
20
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 7. EJE PRINCIPAL.
Este eje va unido en la parte frontal al buje mediante tornillos.
La función Principal de este eje es transmitir el movimiento del rotor a la
multiplicadora.
Velocidad Aproximada de 18 a 20 rpm.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
21
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 7. EJE PRINCIPAL.
Eje Lento
o
Principal
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
22
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 8. Multiplicadora.
Transmite la potencia del eje principal al generador mediante el eje
rápido.
La función de esta primera etapa es multiplicar las bajas revoluciones del
eje principal para conseguir las revoluciones de salida que el generador
necesita.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
23
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 8. Multiplicadora.
Multiplicadora
Eje Lento
o
Principal
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
24
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 9. GENERADOR.
El generador se encuentra tras el final del eje rápido.
Transforma la energía mecánica (giro) del eje en energía eléctrica.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
25
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 9. GENERADOR.
Multiplicadora
Generador
Eje Lento
o
Principal
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
26
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 10. SISTEMA DE ORIENTACIÓN YAW
El Yaw trata de mantener el rotor encarado al viento.
La Nacelle gira respecto a la torre posada en un rodamiento.
El Autómata recibe el control de la veleta y mantiene el rotor a
BARLOVENTO, (Si esta es su configuración)
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
27
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 10. SISTEMA DE ORIENTACIÓN YAW
Sistema Yaw
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
28
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 10. SISTEMA DE ORIENTACIÓN YAW
Analizaremos la lógica de Control Retroalimentado
en lazo cerrado, es decir la automatización que
permite el control Picht (ángulos de las palas)
y el Control de orientación Yaw ( orientación del
Aerogenerador completo).
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
29
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 11. CIMIENTO Y TORRE.
Esta compuesta por tramos.
Para aerogeneradores de 2 MW, el tramo
mas costoso de transportar suele ser el inferior.
Medidas Aprox.: 33,5 m. de largo x 4,2 m.
de diámetro, peso aprox: 50 T.
Torres de acero y de concreto.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
30
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 11. CIMIENTO Y TORRE.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
31
LOS AEROGENERADORES Y LOS PARQUES EÓLICOS ONSHORE
• 11. CIMIENTO Y TORRE.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
32
LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE
• PARQUES EÓLICOS OFFSHORE:
Ventajas:
Vientos Constantes.
Los vientos no varían tanto respecto a la altura (torres mas
bajas).
Mayor duración de los aerogeneradores (50 años).
Alejados de la costa, menos impacto visual. Pueden
abarcar mas superficie. 20 km2
Desventajas:
A partir de 10 m. de profundidad de agua se encarece.
.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
33
LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE
• PARQUES EÓLICOS OFFSHORE:
Estudios de emplazamientos:
• Velocidad media del viento
• Componentes de distancia al punto de conexión.
• Batimetría.
• Determinar el potencial eólico en las zonas mediante
herramientas de simulación
• Atlas eólico.
.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
34
LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE
• PARQUES EÓLICOS OFFSHORE: Diferentes tipos de obra civil en el
Parque Marino
Cimentación Marina: Cajón de Hormigón
Se construye en dique seco y posteriormente se sumergen
en lugar donde ira la torre.
.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
35
LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE
• PARQUES EÓLICOS OFFSHORE: Diferentes tipos de obra civil en el
Parque Marino
Cimentación Marina: Cajón de Acero
Base de acero en el lecho marino + tubo de acero.
.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
36
LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE
• PARQUES EÓLICOS OFFSHORE: Diferentes tipos de obra civil en el
Parque Marino
Cimentación Marina: Mono pilote
El Pilote de acero (diámetro 3,5 – 4,5 m) se clava en el
lecho marino, hasta 10 a 20 m. Las mas utilizadas hoy en
bajas profundidades. (5-10m).
.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
37
LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE
• PARQUES EÓLICOS OFFSHORE: Diferentes tipos de obra civil en el
Parque Marino
Cimentación Marina: Trípode
Técnica inspiradas en las plataformas Petrolíferas
.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
38
LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE
• PARQUES EÓLICOS OFFSHORE: Diferentes tipos de obra civil en el
Parque Marino
Ejemplos Parques Offshore:
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
39
LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE
• PARQUES EÓLICOS OFFSHORE: Diferentes tipos de obra civil en el
Parque Marino
Ejemplos Parques Offshore flotantes.
.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
40
LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE
• PARQUES EÓLICOS OFFSHORE: Diferentes tipos de obra civil en el
Parque Marino
.
• PARQUES EÓLICOS OFFSHORE, de acuerdo a
la profundidad marina, la clasificamos en tres
etapas:
1. Aguas pocos profundas: 0 a 30 metros.
2. Zona de transición de profundidades: 30 a
50 metros.
3. Mar adentro, Plataformas flotantes: sobre
50 metros.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
41
LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE
• PARQUES EÓLICOS OFFSHORE:
Ejemplos Parques Offshore flotantes. Para solucionar la variable de estabilidad, las Plataformas
Tensión Leg (TLP) son amarradas al fondo del mar, por cables verticales llamados tendones.
.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
42
LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE
• PARQUES EÓLICOS OFFSHORE:
Parques Offshore flotantes: Plataforma WINDFLOAT
.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
43
LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE
• PARQUES EÓLICOS OFFSHORE:
Parques Offshore flotantes. Sistema WindFloat. Plataforma de Tres
columnas.
La Turbina y la Torre están colocadas en forma asimétrica en una
de las columnas.
El Casco esta equipado con un sistema de agua de lastre de
circuito cerrado, dejando que el agua fluya entre las columnas
para compensar los cambios en la velocidad media del viento y
dirección.
Gracias a este sistema la posición media de la torre, es casi
exactamente horizontal, mejorando la eficiencia de la turbina, y
protege a la estructura de condiciones extremas.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
44
LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE
• PARQUES EÓLICOS OFFSHORE: Diferentes tipos de obra civil en el
Parque Marino
Ejemplos Parques Offshore flotantes.
.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
45
LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE
• PARQUES EÓLICOS OFFSHORE: Diferentes tipos de obra civil en el
Parque Marino
Ejemplos Parques Offshore:
.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
46
LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE
• PARQUES EÓLICOS OFFSHORE:
Estudio Parques Eólicos Offshore en Chile.
-
Entre la Región Bio Bio y la Región de los Lagos emerge como el
área mas apta para la instalación de aerogeneradores en el
mar.
-
Laboratorio de la Biósfera (LAB) de la Universidad de Chile
utilizaron datos del sensor seawinds, a bordo del satélite
QuickSCAT de la NASA, para medir el potencial eólico marino
del país.
.
-
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
Dato Satélite QuickScat, NASA
47
LOS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE
MAPA EOLICO, NASA
Distribución de la densidad de energía de viento en los océanos
calculados desde enero del 2000 hasta diciembre del 2007
(8años), publicada por la NASA. El potencial energético se
expresa en Watt por metro cuadrado.
Concluimos que a partir de los 40° Latitud sur, se torna
extremadamente atractivo, la calidad del viento.
Descartamos tajamente la posibilidad de instalar Parques
Eólicos OffShore en el Sector del norte de Chile, el cual no
presenta un gran potencial Eólicos a partir del norte de los 35°
latitud sur.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
48
LOS PARQUES EÓLICOS Y SUS PROYECCIONES AL AÑO 2020
Nombre
Propietario
Año Puesta
en Servicio
Central
Localización
N de
Unidades
Potencia
Instalada
MW
Comuna
Canela
Central Eólica
Canela S.A.
2007
Canela
11
18,2
Canela II
Central Eólica
Canela S.A.
2009
Canela
40
60,0
Monte Redondo
S.A.
2010
Canela
24
48,0
Norvind S.A.
2010
Canela
23
46,0
Canela
10
20,0
Lebu
12
10
Monte
Redondo
Totoral
Punta
Colorada
Lebu
Talinay
Valle de los
Vientos
Negrete Cuel
San Juan
Cía. Barrick
2011
Chile
Generación
Ltda.
Cristalerias Toro 2010-2012
S.A.I.C.
Parque Talinay
Oriente S.A.
2013
Ovalle
45
90,0
Enel Green
2013
Antofagasta
45
90,0
2014
Negrete
22
33
2016
Freirina,
Atacama
56
185
Power
Mainstream
Renowable
Power
Latin America
(LAP)
Ingeniero
Marcelo A. Fuentes G. 2015
Tabla 1: Centrales Eólicas en Chile.
49
LOS PARQUES EÓLICOS Y SUS PROYECCIONES AL AÑO 2020
• PARQUES EÓLICOS QUE SE ENCUENTRAN EN PRCESO DE CALIFICACION
AMBIENTAL:
Los Olmos (SIC-141 MW)
Cerro Tigre (SING-264 MW)
San Gabriel (SIC-201 MW)
Campo Lindo (SIC-145 MW)
Mulchén (SIC-89,1 MW)
Los Buenos Aires (SIC-90 MW)
Malleco (SIC-270 MW)
Sierra Gorda Este (SING-168 MW)
Mesamávida (SIC-103 MW)
Chiloé (SIC-100 MW)
Lebú –Cristoro (SIC-8,8 MW)
Aurora (SIC-192 MW)
Lebu Etapa III (SIC-184 MW)
Tolpán (SIC-306 MW)
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
.
50
LOS PARQUES EÓLICOS Y SUS PROYECCIONES AL AÑO 2020
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
Térmico
3.565,0
3.575,0
4.221,4
4.596,3
5.999,4
6.619,7
6.673,5
7.470,6
7.857,6
7.968,0
8.110,1
Hidráulico
4.694,8
4698,6
5.210,7
5.296,2
5.322,9
5.361,6
5.845,9
5.919,0
5.971,8
6368,4
6423,8
Eólico
0,0
0,0
18,2
18,2
81,8
165,8
195,8
195,8
293,0
645,3
814,1
Solar
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
7,1
197,2
420,8
Total (MW)
8.259,8
8.273,6
9.450,3
9.910,7
11.404,1
12.147,1
12.715,2
13.585,4
14.147,0 15.178,9
15.768,8
Tabla 2: Fuentes de Energía en Chile.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
51
LOS PARQUES EÓLICOS Y SUS PROYECCIONES AL AÑO 2020
Por
Tecnología
2014
Cierre a Diciembre
[MW]
2015
A la fecha
[MW]
2015
Proyección a Diciembre
[MW]
Térmica
7.968,0
52,5%
8.110,1
51,4%
8.284,1
50,1%
Embalse
3.728,8
24,6%
3.728,8
23,7%
3.728,8
22,5%
Pasada
2.639,6
17,4%
2.695,0
17,1%
2.755,0
17,0%
Eólica
645,3
4,3%
814,1
5,2%
805,1
4,9%
Solar
197,2
1,3%
420,8
2,7%
909,8
5,5%
Total
15.178,9
100,0%
15.768,8
100,0%
16.548,3
100,0%
ERNC
1.415,8
9,3%
1.949,0
12,4%
2.390,1
14,4%
Tabla 3: Fuentes de Energía en Chile.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
52
Conclusiones
Dado al actual crecimiento en la inversión e instalación de Energías Renovables No
Convencionales en Chile, específicamente en Parques Eólicos, dada a una conciencia mayor
en la sensibilidad medio ambiental y a la obtención de una calidad de energía eléctrica de
calidad y estable, para un aporte real a la matriz energética, es una realidad el crecimiento
en forma exponencial de las ERNC en Chile. Por lo tanto, dado que ya en Chile las ERNC, a
través de los Parques Eólicos, aportan con un 5,2 % del total de la energía eléctrica
suministradas al Sistema Interconectado Central, con una proyección del 20% para el año
2025 de las ERNC, donde la actual mano de obra es insuficiente para cubrir tal demanda en
los actuales montajes e instalaciones de Centrales Eólicas, es lo que nos da una referencia
solida de fomentar la Especialidad en Energías Eólicas, la cual pueda concretarse y por
ende satisfacer las demandas de mano de obra técnica en el montaje, mantenimiento,
puestas en servicio y operación para los actuales y futuros Parques Eólicos en Chile.
Ingeniero Marcelo A. Fuentes G. 2015
53