ESTADO DEL ARTE DE LA ENERGÍA EOLICA Actualmente, la energía eólica se está convirtiendo, cada cad a vez más, en una fuente f uente muy importante dentro de las energías renovables y además, en principio, está disponible en todas partes. La producción de energía eléctrica a través del viento normalmente se asocia con la imagen de numerosos y grandes aerogeneradores que se encuentran formando los denominados parques eólicos. Sin embargo, también se pueden utilizar instalaciones eólicas de pequeño tamaño para dicho fin. Acostumbrados a las grandes turbinas eólicas, es fácil olvidar el papel tan importante que desempeñan los aerogeneradores pequeños. La potencia de estas máquinas oscila desde apenas unos kilovatios hasta el centenar, y resultan tremendamente útiles en casas aisladas, granjas, campings, sistemas de comunicación y otras aplicaciones para el autoconsumo, pero son muy pocos los usuarios con equipos conectados a red. Estas instalaciones consisten en pequeños aerogeneradores, también llamados aerogeneradores de baja potencia y aunque en su mayoría y a nivel doméstico son instalaciones de no más de 10 kW, su capacidad de producción se considera como máximo de 100 kW (Tabla 1). Aunque hay que indicar que no existe ninguna legislación que considere tecnología eólica de baja potencia a aquellos aerogeneradores cuya potencia nominal esté por debajo de 100 kW. Solamente existe una normativa, que no es de obligado cumplimiento, del Comité Eléctrico Internacional (CEI) (Norma IEC61400-2 Ed. 2), la cual define un aerogenerador de pequeña potencia como aquel cuya área barrida por su rotor es menor de 200 m2. La potencia que corresponde a dicha área dependerá de la calidad del diseño del aerogenerador, existiendo de hasta 65 kW como máximo. Los aerogeneradores de baja potencia presentan características que hacen que sean una opción muy interesante en la producción de la energía eléctrica y entre ellas cabe destacar las siguientes: se evitan pérdidas en transporte, ya que la energía se producirá en el mismo lugar que se demanda. No requieren grandes espacios para su instalación, en las zonas urbanas se pueden instalar en los tejados de los edificios y además esta tecnología permite al consumidor ser productor de energía, vendiendo la energía excedente a los demás consumidores.
Tabla 1: Clasificación de aerogeneradores para producción eléctrica en función de su potencia Denominación
Muy baja Baja
1
kW <1 1-10 10-100
Media Alta
100-1 000 1 000-10 000
Muy alta
> 10 000
Utilización Embarcaciones, sistemas de comunicación, refugios de Muy baja1 montaña, iluminación, etc. Granjas, viviendas aisladas (sistemas EO-FV), bombeo, etc. Comunidades de vecinos, PYME’s (sistemas mixtos EODiesel),
drenaje, tratamientos de aguas, etc. Parques eólicos (terreno complejo) Parques eólicos (terreno llano, mar adentro) En fase de investigación y desarrollo, requieren nuevos diseños y materiales no convencionales.
1.- Esta clase se divide según la potencia en microaerogeneradores (< 1 kW) y miniaerogeneradores (1 -10 kW).
Fuente: Energía Eólica, IDEA(España,2014)
ESTADO ACTUAL DE LA ENERGÍA EÓLICA La energía eólica supone actualmente una fuente de energía renovable, competitiva con otras fuentes de energías renovables e incluso con las tradicionales no renovables. Según datos plasmados en el informe de mitad de año emitido por la Asociación Mundial de Energía Eólica (WWEA, 2014), la nueva capacidad eólica instalada durante el primer semestre de este año en curso ( 2014) fue de 17,6 GW, este aumento es sustancialmente mayor que en el primer semestre de 2013 y 2012, respectivamente , cuando se añadieron 16,4 GW 13,9 GW, teniendo así que la capacidad eólica instalada en todo el mundo llegó a 336,327 GW, todas las turbinas eólicas instaladas en todo el mundo a mediados de 2014 puede generar alrededor de 4 % de la demanda mundial de electricidad . Según este organismo se tiene planteado que para finales finales de Diciembre 2014 la capacidad total instalada llegue a 360 GW
Tabla 1: Clasificación de aerogeneradores para producción eléctrica en función de su potencia Denominación
Muy baja Baja
1
kW <1 1-10 10-100
Media Alta
100-1 000 1 000-10 000
Muy alta
> 10 000
Utilización Embarcaciones, sistemas de comunicación, refugios de Muy baja1 montaña, iluminación, etc. Granjas, viviendas aisladas (sistemas EO-FV), bombeo, etc. Comunidades de vecinos, PYME’s (sistemas mixtos EODiesel),
drenaje, tratamientos de aguas, etc. Parques eólicos (terreno complejo) Parques eólicos (terreno llano, mar adentro) En fase de investigación y desarrollo, requieren nuevos diseños y materiales no convencionales.
1.- Esta clase se divide según la potencia en microaerogeneradores (< 1 kW) y miniaerogeneradores (1 -10 kW).
Fuente: Energía Eólica, IDEA(España,2014)
ESTADO ACTUAL DE LA ENERGÍA EÓLICA La energía eólica supone actualmente una fuente de energía renovable, competitiva con otras fuentes de energías renovables e incluso con las tradicionales no renovables. Según datos plasmados en el informe de mitad de año emitido por la Asociación Mundial de Energía Eólica (WWEA, 2014), la nueva capacidad eólica instalada durante el primer semestre de este año en curso ( 2014) fue de 17,6 GW, este aumento es sustancialmente mayor que en el primer semestre de 2013 y 2012, respectivamente , cuando se añadieron 16,4 GW 13,9 GW, teniendo así que la capacidad eólica instalada en todo el mundo llegó a 336,327 GW, todas las turbinas eólicas instaladas en todo el mundo a mediados de 2014 puede generar alrededor de 4 % de la demanda mundial de electricidad . Según este organismo se tiene planteado que para finales finales de Diciembre 2014 la capacidad total instalada llegue a 360 GW
Fuente: Asociación Mundial de Energía Eólica (WWEA, 2014) Figura1. Nueva Capacidad instalada en el 1er semestre de 2014(MW)
La capacidad eólica mundial creció un 5,5 % en los seis meses (después del 5 % en el mismo período en 2013 y 7,3 % en 2012) y un 13,5 % sobre una base anual (a mediados de 2014 en comparación con mediados de 2013). En comparación, la tasa de crecimiento anual en 2013 fue menor (12,8 %). Razones para el desarrollo relativamente positivo de los mercados eólicos en todo el mundo son sin duda las ventajas económicas de la energía eólica , después de todo, su creciente competitividad , y la necesidad imperiosa de ir a por las tecnologías libres de emisiones con el fin de mitigar el cambio climático y la contaminación atmosférica .
Fuente: Asociación Mundial de Energía Eólica (WWEA, 2014) Figura2. Capacidad total instalada hasta junio 2014(MW)
Top 5 de Mercados del viento 2014: China, Alemania, Brasil, India, y EE.UU. El top cinco tradicional de países del viento - China, EE.UU., Alemania, España y la India- aún representan en conjunto una cuota de 72 % de la capacidad eólica mundial. En términos de capacidad que acaba de agregar, la participación de los cinco grandes se ha incrementado del 57% al 62 % . El mercado chino mostró un muy buen desempeño y se añadió 7,1 GW , sustancialmente más que en años anteriores. China alcanzó una capacidad eólica total de 98 GW en junio de 2014 y, sin duda, a estas alturas ha cruzado la Marca de 100 GW . Alemania tuvo un fuerte desempeño, así, la adición de 1,8 GW en la primera mitad de año. Este nuevo record, sin duda, viene en parte en anticipación de los cambios en la legislación de energía renovable, que puede conducir a una ralentización del mercado alemán en los próximos años. Por primera vez, Brasil ha entrado en el grupo de cabeza por convirtiéndose en el tercer mayor mercado de nuevas turbinas de viento , con 1,3 GW de nueva capacidad que representa el 7 % de todas las nuevas ventas de aerogeneradores. Con esto, Brasil ha sido capaz de ampliar su liderazgo indiscutible en América Latina.
India mantiene claramente su posición como número dos de Asia y número cinco en todo el mundo, con 1,1 GW de nueva capacidad eólica. El mercado de Estados Unidos, después de su colapso impresionante en el 2013, ha mostrado fuertes signos de recuperación, con un tamaño de mercado de 835 MW, ligeramente por delante de Canadá (723 MW), Australia (699MW) y el Reino Unido, que reduce a la mitad su tamaño de su mercado instalado 649 MW en el primer semestre de 2014. El mercado español, sin embargo, no ha contribuido a la crecimiento global en 2014, ya que ha llegado a un virtual estancamiento, con sólo 0,1 MW de nuevas instalaciones en la primera mitad de 2014 . Como fue el caso en 2013, cuatro países instalaron más de 1 GW cada uno en la primera mitad de 2014: China ( 7,1 GW de nueva capacidad) , Alemania ( 1,8 GW) , Brasil ( 1,3 GW ) y la India (1,1 GW) . Los diez primeros países de viento muestran un panorama similar en el primer semestre de 2014, aunque en un rendimiento ligeramente superior base. Cinco países realizaron más fuerte que en el año 2013: China, EE.UU., Alemania, Francia y Canadá . Cinco países vio un mercado decreciente: España, Reino Unido , Italia , Dinamarca y, en menor medida , la India . España e Italia vieron prácticamente un total punto muerto, con sólo 0,1 MW y 30 MW, respectivamente, de nuevo capacidad instalada. Polonia se encuentra ahora en la lista de los top 15 países de la capacidad instalada, mientras que Japón se retiro.
Fuente: Asociación Mundial de Energía Eólica (WWEA, 2014) Figura3. Lista de los 15 países lideres del mercado eólico ENERGIA EOLICA EN AMERICA
El mercado estadounidense se ha recuperado de la dramática caída en la primera mitad de 2013, agregando 835 MW entre enero y junio de 2014, en comparación con 1,6 MW en el mismo periodo del anterior año . Se espera que , debido a la mejora competitividad de la energía eólica y su apoyo cada vez mayor , el mercado se recuperará aún más en el segundo semestre de 2014 y continuará en 2015 . Canadá ha instalado 723 MW durante el primer semestre de 2014, un 92% más que en el mismo periodo de 2013 , y se ha convertido en la sexta más grande mercado de nuevas turbinas de viento en todo el mundo . La victoria de la los defensores pro- renovables en las elecciones en la provincia clave de Ontario da esperanza de que esta tendencia positiva continúe, en A pesar de las señales más bien negativas a nivel federal.
AMÉRICA LATINA El mercado latinoamericano más grande, Brasil , se ha convertido en la 13 ª mayor usuario de energía eólica en todo el mundo , después de instalar 1,3 GW en el
primera mitad de 2014 y alcanzar una capacidad total de 4,7 GW . Con la más impresionante tasa de crecimiento de 38,2 % durante el primer semestre de 2014, el país se ha convertido en el tercer mercado más grande para la nueva turbinas de viento, después de China y Alemania, y por delante de los EE.UU. e India. Se espera Brasil que llegue a la marca de 5 GW en septiembre 2014 y para entrar en la lista de los 10 países con más instalado capacidad a finales de 2014. Otros países de América Latina están emergiendo como mercados eólicos, así , aunque a un mucho más nivel modesto .
CARACTERIZACIÓN ENERGÉTICA DEL VIENTO: POTENCIAL EÓLICO La cantidad de energía que puede generar una turbina eólica depende mucho de las características del viento. El viento es una masa de aire en movimiento y como tal posee una energía. Los aerogeneradores permiten utilizar dicha energía para generar directamente electricidad. Por lo tanto, antes de instalar un aerogenerador es conveniente conocer el potencial del viento en el lugar de emplazamiento, valor que viene dado por la siguiente ecuación:
Del análisis de esta ecuación se pueden obtener las siguientes conclusiones: a) Que la velocidad a la que el aire pasa por las palas resulta determinante, pues la energía del viento es proporcional al cubo de la velocidad a la que se mueve. Por ejemplo: si la velocidad se duplica, la energía será ocho veces mayor. Por otro lado, en la velocidad del viento existen una serie de factores entre los que cabe destacar los siguientes:
Rugosidad del terreno. La variación de velocidad con respecto a la altura depende esencialmente de la rugosidad del terreno. Superficies lisas, como superficies de agua, terrenos llanos sin arboleda o llanuras nevadas, producen una variación suave, al contrario que superficies de gran rugosidad, como edificaciones urbanas, terrenos muy irregulares o
superficies boscosas. Por tanto, para un mejor aprovechamiento de la energía del viento interesa la presencia de terrenos lisos y despejados.
El relieve de terreno. Las elevaciones del terreno, tales como montañas, colinas, acantilados, etc., pueden ocasionar un aumento de velocidad si el perfil es de forma y pendiente suave o pueden disminuir la velocidad si se trata de fuertes pendientes, crestas o bordes agudos. Por ejemplo, las colinas suaves, con pendientes desprovistas de alta vegetación u obstáculos y cimas redondeadas, son lugares potencialmente adecuados para la instalación de aerogeneradores ya que pueden aprovechar el efecto acelerador del relieve. Por el contrario, las fuertes pendientes, acantilados, escarpados, etc., son lugares peores debido a la formación de zonas de turbulencia, que no sólo reducen la energía que puede obtener el aerogenerador, sino que producen esfuerzos mecánicos de fatiga sobre la máquina acortando su vida útil.
Presencia de obstáculos. Los obstáculos, como edificios, arbolado o accidentes del terreno, provocan en general dos efectos desfavorables: una disminución de la velocidad del viento y un aumento de las turbulencias.
b) La potencia es directamente proporcional al área barrida por el rotor de la turbina, la cual viene dada por la siguiente expresión A. Por lo tanto, otro factor importante en la cantidad de energía es el radio del rotor. Un incremento relativamente pequeño de la longitud del aspa o del diámetro del rotor produce un importante incremento de la potencia. c) La potencia depende linealmente de la densidad del aire, cuanto más pesado sea el aire más energía recibirá el aerogenerador. Hay que tener en cuenta que la densidad del aíre varía con la temperatura y la altura, como ya se comento anteriormente. El aíre caliente es menos denso que el frío, por lo que cualquier turbina producirá menos energía durante el verano, con la misma velocidad de
viento, que durante el invierno. Asimismo, y a igual temperatura, un lugar situado a una cota próxima al nivel del mar presentará una densidad de potencia superior a otro que se encuentre a mayor altitud, por el hecho de que la densidad del aire disminuye con la altura.
LA TURBINA COMO CAPTADOR DE ENERGÍA Basado en las expos iciones existent es en la página ww w.wind pow er.org
Sin embargo, no toda la energía del viento puede ser transformada en energía mecánica. Como ya se ha comentado, el aerogenerador se mueve debido a la energía cinética contenida en la masa de viento incidente. Aprovechar toda esta energía cinética, supondría dejar el aire parado totalmente una vez hubiera pasado por el aerogenerador. Esto supondría una retención de la masa de aguas debajo de la turbina, e impediría la entrada de más aire. A todas luces esto no es así. El aire incide sobre la turbina y la mueve, y abandona el área barrida por las palas con una cierta velocidad. El hecho de no poder tomar toda la energía del viento ha sido estudiado y tiene un límite superior teórico máximo, llamado límite de Betz. La ley de Betz dice que sólo puede convertirse menos de 16/27 (el 59 %) de la energía cinética en energía mecánica usando un aerogenerador. La ley de Betz fue formulada por primera vez por el físico alemán Albert Betz en 1919.
Ahora bien, la potencia según la Ec. 1 es la máxima potencia que se podría extraer del viento, si toda la energía cinética del viento se pudiese convertir en energía útil, pero diferentes limitaciones como rozamientos aerodinámicos y mecánicos (Límite de Betz), rendimiento del generador eléctrico, etc., sólo permiten en la práctica aprovechar, y en el mejor de los casos, entre un 40 y un 48 % (figura 4) de la potencia eólica disponible. La potencia eólica extraída o captada del viento por el rotor de la máquina se conoce como potencia eólica aprovechada o recuperada (Pa). El rendimiento de conversión se describe por medio de un coeficiente de conversión o de potencia (C p) definido como la relación entre la
potencia aprovechada y la disponible o ideal (Cp=Pa/Pideal). Este coeficiente tiene un límite máximo que se conoce como límite de Betz y depende del tipo de generador, de la geometría del mismo, de su velocidad de giro y de la velocidad del viento. Por lo tanto, la potencia eólica aprovechada se puede calcular a partir de la Ec. 2
En la Figura 4 se muestra la variación del coeficiente Cp en función de la velocidad para distintos tipos de aerogeneradores de eje horizontal y vertical.
Fuente: Energía Eólica, Fernández, 2009. http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S1405-77432011000300008&script=sci_arttext Figura4. Variación del coeficiente de potencia (Cp) para distintos tipos de aerogeneradores, co n base a la relación de la velocidad en punta de pala. (Curvas - TSR)
La potencia generada por los aerogeneradores en relación de la velocidad del viento viene dada por la denominada curva de potencia (Figura 5). Dicha curva es una de las características más significativas de los aerogeneradores, ya que cada tipo de aerogenerador tiene su propia curva de potencia. En la Figura 5 se muestra una curva típica de aerogeneradores de pequeña potencia, en este caso la de un aerogenerador con potencia nominal de aproximadamente 8 kW, y como
se puede observar el aerogenerador está caracterizado por cuatro velocidades diferentes:
Velocidad de arranque: velocidad del viento a partir de la cual el generador empieza a producir electricidad.
Velocidad nominal: la velocidad del viento para la que se alcanza la potencia nominal. El tramo de curva comprendido entre la velocidad de arranque y la nominal sigue una ley no lineal respecto a la velocidad .
Velocidad de freno: la velocidad del viento a la cual el rotor se detiene por la acción de los sistemas de regulación y control para evitar el riesgo de sufrir algún daño dada la elevada velocidad del viento.
Velocidad de supervivencia: Velocidad del viento por encima de la cual el aerogenerador puede dañarse a pesar de estar parado.
http://www.minieolicadelanzarote.com/tecnologia_sabermas.php
Figura 5: Curva de potencia para un aerogenerador de 8 kW
AERODINÁMICA DE LOS AEROGENERADORES Tipos de aerogeneradores
Dependiendo de la posición del eje de giro de los aerogeneradores respecto a la dirección del viento, los aerogeneradores se pueden clasificar en dos grandes grupos: a) Aerogeneradores de eje horizontal o HAWT (Horizontal Axis Wind
Turbine) En estos modelos el eje de rotación es paralelo a la dirección del viento, de forma similar a la de los clásicos molinos de viento. Este tipo de aerogeneradores, a su vez, se pueden clasificar, según su velocidad de giro, en:
Aerogeneradores lentos: En general, están constituidos por un número alto de palas, multipalas, que cubren casi toda la superficie del rotor. Poseen un elevado par de arranque, gracias al cual pueden ponerse en marcha incluso con velocidades de viento muy bajas. Su baja velocidad de rotación hace que sean poco útiles para la producción de electricidad, siendo su uso más frecuente para el bombeo de agua.
Aerogeneradores rápidos: Presentan un par de arranque pequeño y requieren velocidades de viento del orden de 4 a 5 m/s para su puesta en marcha. La mayoría poseen tres palas y se utilizan para la producción de electricidad, a través de su acoplamiento con un alternador. Su gama de potencias es muy amplia, va desde modelos de 1 kW, usados en instalaciones autónomas, a modelos de gran potencia.
Aerogeneradores de velocidad intermedia: Tienen entre 3 y 6 palas y sus prestaciones están comprendidas entre las correspondientes a los dos casos anteriores. Se utilizan cuando las condiciones de viento no son muy favorables y en general son de pequeña potencia. Su aplicación principal es en equipos autónomos para producción de electricidad.
b) Aerogeneradores de eje vertical o VAWT (Vertical Axis Wind Turbine). En éstos el eje de rotación es perpendicular a la dirección del viento y existen dos diseños básicos:
Tipo Savonius: En 1924, el ingeniero Savonius diseñó un rotor cuya principal ventaja consiste en trabajar con velocidades de viento muy bajas. Se compone de dos semicilindros de igual diámetro situados paralelamente al eje vertical de giro (Figura 6a), en el diseño original estaban separados una pequeña distancia el uno del otro. La fuerza que el viento ejerce en las caras de los cilindros (cara cóncava y cara convexa) es distinta, por lo que las hace girar alrededor del eje. Este sistema presenta buenas características aerodinámicas para el autoarranque y la autorregulación. Su campo de aplicación está en la producción autónoma de electricidad o el bombeo de agua.
Tipo Darrieus: Este tipo de aerogeneradores fue patentado por el académico francés G.J.M. Darrieus. Están formados por dos o tres palas de forma ovalada de perfil aerodinámico (Figura 6b) y tienen características parecidas a las de eje horizontal, presentando un par de arranque muy pequeño. Los laboratorios Sandia construyó en 1974 un primer prototipo de 5 m de diámetro Su potencia es pequeña y aunque su aplicación es similar a los aerogeneradores rápidos de eje horizontal, están poco implantados.
Fuente: Energía Eólica, Fernández, 2009. Figura 6: Tipos de Aerogeneradores de eje vertical (a) Savonius y (b) Darrieus
Los aerogeneradores de eje vertical presentan ciertas ventajas sobre las de eje horizontal. Debido a su simetría vertical, no necesitan sistemas de orientación para alinear el eje de la turbina con la dirección del viento, su mantenimiento es más sencillo, dada su poca altura con respecto al suelo y en el caso de que se trabaje a velocidad constante, no es necesario incorporar ningún mecanismo de cambio de paso, menor coste de instalación. Pero no todo son ventajas ya que necesitan un motor de arranque, presentan menor velocidad de giro y su rendimiento es menor que el de las máquinas de eje horizontal a igual potencia. Las mejoras tecnológicas que se han aplicado sobre los aerogeneradores de eje horizontal y las consecuentes mejorías en las prestaciones técnicas y económicas han dejado en segundo plano el desarrollo de los aerogeneradores de eje vertical. Sin embargo, a pequeña escala, los aerogeneradores de eje vertical vuelven a ser competitivos respecto a los de eje horizontal si se consideran las ventajas anteriormente citadas.
COMPONENTES PRINCIPALES DE UN AEROGENERADOR Técnicamente las turbinas de bajo potencial eólico tienen una estructura similar a las grandes, solo que su diseño es más simple. Como en general, el aerogenerador más empleado es el de eje horizontal, a continuación se hace una descripción de los componentes principales que constituyen ese tipo de aerogenerador (Figura 7).
http://www.motiva.fi/myllarin_tuulivoima/windpower%20web/es/tour/wtrb/comp/index.htm Octubre 2014 Figura 7: Componentes de un aerogenerador de eje horizontal ROTOR
La función del rotor es transformar la energía cinética del viento en energía mecánica. Cuanto mayor sea el área barrida por el rotor mayor será la producción de energía. Por ejemplo un aerogenerador de 10 kW de potencia tiene un diámetro, aproximadamente, de siete metros, mientras que una turbina eólica de 750 kW posee un diámetro de 24 metros. Según la disposición del rotor se distinguen básicamente dos tipos de aerogeneradores (Figura 8):
Rotor a barlovento: el viento incide primero sobre el plano del rotor y posteriormente sobre la torre de sustentación, con lo cual se minimiza la influencia de su sombra sobre el rotor. En este tipo se requiere un sistema de orientación que mantenga siempre el plano de giro del rotor perpendicular a la dirección del viento.
Rotor a sotavento: en este caso no se requiere ningún dispositivo de orientación. Su desventaja radica, además de los efectos de sombra que producen la góndola y la torre sobre las palas del rotor, con la consiguiente pérdida de potencia y aumento de tensiones de fatiga, en la disposición del sistema de cables conductores que deben transportar la energía eléctrica producida por el generador situado en el interior de la góndola, al ser ésta giratoria.
Fuente: http://tipos-de-energia.blogspot.com/2006/02/energa-elica-tipos-de-generadores.html
Figura 8: Disposición del rotor con relación al viento
En la mayoría de los casos el rotor se encuentra situado a barlovento, con el objeto de reducir las cargas cíclicas sobre las aspas. El rotor está formado por dos partes bien diferenciadas. a) Las palas.- El número de palas en una turbina eólica es muy variable, una, dos, tres o multipalas. A la hora de diseñar un aerogenerador hay que considerar que el rotor girará a mayor velocidad cuanto menor sea el número de palas que posee y que para la generación de electricidad es aconsejable que el rotor gire al mayor número de revoluciones posibles. Por lo tanto, el número de palas debe de ser bajo, 1, 2 ó 3 palas. En general, los aerogeneradores constan de tres palas ya que es el menor número de palas que permite ahorrar más material y peso sin complicar el sistema. Algunos modelos utilizan rotores bipalas o monopalas, que logran un ahorro
todavía mayor pero tienen el inconveniente de que son menos eficientes y deben de introducir sistemas de control más complicados para mejorar su estabilidad. Además, en el caso de los aerogeneradores tripalas cabe destacar que producen menor ruido aerodinámico que los monopalas y bipalas, propiedad que es muy importante, sobre todo, cuando este tipo de turbinas son utilizadas para el abastecimiento eléctrico en puntos aislados, o lugares urbanos donde generalmente la máquina se debe emplazar en las cercanías de la población y se debe minimizar la perturbación introducida en el hábitat natural. Los materiales tradicionales, madera, aluminio, etc., que se utilizaban, inicialmente, para la fabricación de las palas se han visto desplazados por la utilización de plásticos y resinas. La mayoría de las pequeñas turbinas eólicas usan materiales compuestos, tal como fibra de vidrio y actualmente existe una tendencia clara al uso de epoxy (generalmente resina de poliéster) reforzado de fibra de vidrio o de carbono, solo algún fabricante usa madera. El aluminio, actualmente, no se utiliza ya que es un metal propenso a la fatiga. b) El buje.- Es el elemento al que se encuentran unidas las palas y a través del cual la potencia eólica captada por el rotor se transmite a la caja multiplicadora o variador de velocidad. Góndola
La góndola es el compartimiento en cuyo interior se encuentra el generador eléctrico, la caja multiplicadora y los sistemas de control, regulación, orientación y frenado. Generalmente está formado por una estructura metálica, construida con placa y perfiles de acero, que se sitúa en el extremo superior de la torre. Generador
La función del generador es transformar la energía mecánica procedente del rotor en energía eléctrica.
Existen diferentes tipos de generadores: a) Generador de Corriente Continua (Dínamos) b) Generador de Corriente Alterna
Síncronos o Alternadores
- De polos formados por electroimanes alimentados por corriente continua - De polos formados por imanes fijos o permanentes
Asíncronos o de Inducción
- De jaula de ardilla - De rotor devanado Las dínamos, generadores de corriente continua, son máquinas eléctricas sencillas que tienen la ventaja de no necesitar sistemas especiales para cargar baterías y generan corriente aún para bajas velocidades de giro. Sin embargo, su uso cada vez es menor, se han ido reemplazando por los generadores de corriente alterna ya que presentan el inconveniente de que necesitan un mantenimiento periódico y son más pesadas y caras que los generadores de corriente alterna de igual potencia, aunque hay que tener en cuenta que son idóneos para los aerogeneradores de muy pequeño tamaño (decenas de vatios). Los generadores síncronos o alternadores que existen son de velocidad variable, es decir suministran corrientes de frecuencia variables. Por lo tanto, para conectarlos directamente a la red de corriente alterna es preciso utilizar un convertidor de frecuencia como elemento intermedio entre el generador y la red. Esta desventaja se compensa con una mayor eficiencia de la turbina y una mejor compatibilidad con la red. Principalmente, este tipo de generadores se usan en máquinas que alimentan instalaciones autónomas, como en aplicaciones para iluminación, calefacción, etc., y la mayoría utilizan alternadores de imán permanente ya que se trata de la configuración más sencilla y robusta. El generador asíncrono o de inducción se caracteriza porque usa corriente de la red eléctrica para crear su campo magnético. En principio, este tipo de generador no es capaz de operar sin la red. Sin embargo, sistemas electrónicos pueden
engañar a los generadores de inducción por medio de condensadores para cargar el campo, permitiendo así a estos generadores ser utilizados en sistemas de potencias aislados. En general, el generador más utilizado en las pequeñas turbinas eólicas es el alternador de imanes permanentes que parece ser el modelo ideal para las micro y las miniturbinas eólicas. En los aerogeneradores de tamaño doméstico hay más diversidad. Por ejemplo, la Bergey Windpower se decidió por los alternadores de imanes permanentes, pero la Wind Turbine Industries usa un alternador convencional de arrollamientos, mientras que la ALP GROUP emplea un generador trifásico de inducción tipo jaula, comercial.
Multiplicador
El acoplamiento entre el rotor eólico y el generador, en la mayoría de los casos, se realiza a través de una caja multiplicadora y su función es multiplicar la velocidad de giro que llega del rotor para adaptarla a las necesidades del generador. Su empleo es necesario a medida que crece el diámetro del rotor, pues se deben limitar las R.P.M del rotor para evitar que las puntas de las palas trabajen a velocidades que comprometen la resistencia de los materiales empleados o induzcan vibraciones perjudiciales. Pero en el caso de las turbinas con una potencia inferior a 10 kW, generalmente, no se usa el multiplicador ya que el rotor está conectado directamente al generador. Sistema de control
Toda turbina eólica necesita un sistema de control que permita por un lado detener la máquina y limitar su velocidad por razones de seguridad y por el otro optimizar el funcionamiento. Además, en el caso de generación eléctrica a frecuencia constante es necesario mantener la velocidad de giro del rotor dentro de ciertos límites para obtener un alto rendimiento. El sistema de control es diferente en función del tamaño del aerogenerador.
a) Sistemas con ángulo de paso fijo y variación del área de captación “Furling”. Su principio fundamental es reducir el área de captación o área
del rotor en posición perpendicular a la corriente de aire incidente cuando la velocidad de éste supera cierto valor crítico. El sistema de detección de la energía en exceso y el de actuación lo forman el mismo rotor y su vinculación a la torre a través de la góndola. El rotor oscila lateralmente fuera del viento (alrededor de un eje vertical) para disminuir la potencia. En la práctica, esta técnica sólo se usa en aerogeneradores muy pequeños (< 5 kW), pues somete al rotor a fuerzas que varían cíclicamente y que a la larga pueden dañar toda la estructura, y en lugares que se encuentren alejados de la población debido a la gran emisión de ruido acústico que producen. b) Sistema de ángulo de paso fijo por pérdida aerodinámica “stall regulation”. Este es un sistema de control pasivo que reacciona con la
velocidad del viento. En este tipo de sistema de control, las palas están unidas al buje en un ángulo fijo. El perfil de la pala ha sido aerodinámicamente diseñado para asegurar que a medida que aumente la velocidad real del viento en la zona, el ángulo de ataque de la pala del rotor también aumente hasta llegar al punto donde empieza a perder sustentación. La pala está ligeramente torsionada a lo largo de su eje longitudinal. Esto es así en parte para asegurar que la pala pierde la sustentación de forma gradual, en lugar de hacerlo bruscamente, cuando la velocidad del viento alcanza su valor crítico. La principal ventaja de este sistema es que se evitan las partes móviles del rotor y un complejo sistema de control. Sin embargo, la regulación por pérdida aerodinámica representa un problema de diseño muy complejo y comporta retos en el diseño de la dinámica estructural de toda la turbina, para evitar las vibraciones provocadas por la pérdida de sustentación. Alrededor de las dos terceras partes de los aerogeneradores que actualmente se están instalando en todo el mundo son máquinas de regulación por pérdida aerodinámica.
c) Sistema con ángulo de paso variable o “pitch regulation”. Este método de control consiste en que las palas varían su ángulo de incidencia con respecto al viento. En este tipo de sistema, un ordenador comprueba varias veces por segundo la potencia generada. Cuando ésta alcanza un valor demasiado alto, el controlador envía una orden al mecanismo de cambio del ángulo de paso, que inmediatamente hace girar las palas del rotor ligeramente fuera del viento. Y a la inversa, las palas son vueltas hacia el viento cuando éste disminuye de nuevo. El diseño de aerogeneradores controlados por este tipo de sistema requiere una ingeniería muy desarrollada, para asegurar que las palas giren exactamente el ángulo deseado. En este tipo de aerogeneradores, el ordenador generalmente girará las palas unos pocos grados cada vez que el viento cambie, para mantener un ángulo óptimo que proporcione el máximo rendimiento a todas las velocidades de viento. El mecanismo de cambio del ángulo de paso suele funcionar de forma hidraúlica. Este tipo de sistema es más frecuente en eólicas de gran potencia, con diámetros superiores a 20 m, así como en aerogeneradores que trabajan en paralelo con grupos electrógenos (sistemas mixtos eólico-diesel). En estos sistemas activos de paso variable, se encuentran a su vez dos posibles configuraciones:
Sistemas en los que gira toda la pala alrededor de su eje longitudinal, cambiando el ángulo de paso de la misma para situarse siempre en condiciones de máximo rendimiento o para sacar a la pala de la acción del viento y parar el rotor.
Sistemas en los que el giro se realiza sólo en el tramo final de la pala correspondiente al extremo o punta de la misma, de forma similar al funcionamiento del alerón en un avión.
d) Sistema de regulación activa por pérdida aerodinámica . Un número creciente de grandes aerogeneradores (a partir de 1 MW) están siendo desarrollados con un mecanismo de regulación activa por pérdida
aerodinámica. Técnicamente, las máquinas de regulación activa por pérdida aerodinámica se parecen a las de regulación por cambio del ángulo de paso, en el sentido de que ambos tienen palas que pueden girar. Para tener un momento de torsión (fuerza de giro) razonablemente alto a bajas velocidades del viento, este tipo de máquinas serán normalmente programadas para girar sus palas como las de regulación por cambio del ángulo de paso a bajas velocidades del viento (a menudo sólo utilizan unos pocos pasos fijos, dependiendo de la velocidad del viento). Sin embargo, cuando la máquina alcanza su potencia nominal, este tipo de máquinas presentan una gran diferencia respecto a las máquinas reguladas por cambio del ángulo de paso: si el generador va a sobrecargarse, la máquina girará las palas en la dirección contraria a la que lo haría una máquina de regulación por cambio del ángulo de paso. En otras palabras, aumentará el ángulo de paso de las palas para llevarlas hasta una posición de mayor pérdida de sustentación, y poder así consumir el exceso de energía del viento. Una de las ventajas de la regulación activa por pérdida aerodinámica es que la producción de potencia puede ser controlada de forma más exacta que con la regulación pasiva, con el fin de evitar que al principio de una ráfaga de viento la potencia nominal sea sobrepasada. Otra de las ventajas es que la máquina puede funcionar casi exactamente a la potencia nominal a todas las velocidades de viento. Un aerogenerador normal de regulación pasiva por pérdida aerodinámica tendrá generalmente una caída en la producción de potencia eléctrica a altas velocidades de viento, dado que las palas alcanzan una mayor pérdida de sustentación. El mecanismo de cambio del ángulo de paso suele operarse mediante sistemas hidráulicos o motores eléctricos paso a paso. Sistema de orientación
A fin de optimizar el aprovechamiento energético del viento, el plano de rotación del rotor debe mantenerse perpendicular a la dirección del viento. En el caso de
que el rotor esté situado a sotavento, como ya se comentó anteriormente, no es necesario un sistema de orientación ya que mediante una conicidad adecuada de las palas el sistema es autoorientable. En cambio en los rotores situados a barlovento, delante de la torre, si se debe incorporar algún sistema de orientación. Entre estos sistemas cabe distinguir los siguientes: a) Eólicas auxiliares: en particular molinos de cola, usados sólo en algunas eólicas pequeñas. Es un sistema poco fiable. b) Veletas de cola: se usan en pequeñas turbinas, formando parte del conjunto timón-veleta. La orientación del rotor se realiza de forma mecánica, al incidir el viento sobre el timón-veleta y ejerciendo sobre éste un par de fuerzas que hace que el rotor se coloque perpendicularmente a la dirección del viento. c) Rotor a barlovento con orientación asistida: es el sistema más utilizado en grandes aerogeneradores. Incorpora un sensor con un ordenador y, en función de la dirección y la velocidad del viento, envía las correspondientes órdenes de control a un servomotor para la orientación del plano de giro del rotor. El servomotor (eléctrico o hidráulico, acciona, a través de un sistema de piñones, una corona dentada que a su vez hace girar el plano del rotor para colocarlo perpendicularmente a la dirección del viento. Debido a sus dimensiones, las pequeñas turbinas eólicas no pueden acomodar los mecanismos de transmisión y los motores de orientación que se emplean en las turbinas más grandes. Casi todas las pequeñas turbinas utilizan veletas de cola, aunque una de las pocas excepciones es la turbina de espalda al viento de la Proven Engineering. Torre
Las máquinas eólicas deben estar situadas sobre una estructura de soporte capaz de aguantar el empuje del viento. Existen varios tipos de torres como los que se describen a continuación (Figura 9).
a)
b)
c)
d)
Fuente: http://www.motiva.fi/myllarin_tuulivoima/windpower%20web/es/tour/wtrb/tower.htm Figura 9: Tipos de torre: (a) tubular, (b) celosía, (c) tensada y (d) híbrida
a) Torres tubulares de acero.- En el caso de los grandes aerogeneradores generalmente se utilizantorres tubulares de acero (Figura 9a), fabricadas en secciones de 20-30 metros con bridas en cada uno de los extremos, y son unidas con pernos "in situ". Las torres son tronco-cónicas, es decir con un diámetro creciente hacia la base, con el fin de aumentar su resistencia y al mismo tiempo ahorrar material. b) Torres de celosía.- Son fabricadas utilizando perfiles de acero soldados (Figura 9b). La ventaja básica de las torres de celosía es su costo, puesto que para su fabricación se requiere sólo la mitad de material que en una torre tubular. La principal desventaja de este tipo de torres es su apariencia visual. En cualquier caso, por razones estéticas, las torres de celosía han desaparecido prácticamente en los grandes aerogeneradores modernos. Son muy comunes en la India, aunque se encuentran en otros países como Alemania y EE.UU. c) Torres de mástil tensado.- Muchos de los aerogeneradores pequeños están construidos con delgadas torres de mástil sostenidas por cables tensores (Figura 9c). La ventaja es el ahorro de peso y, por lo tanto, de costo. Las desventajas son el difícil acceso a las zonas alrededor de la torre, lo que las hace menos apropiadas para zonas agrícolas. Las torres tubulares son las que ofrecen una vista más agradable, pero son las más costosas y, a menos que estén articuladas para arriarlas, son también las
que ofrecen más dificultades a la hora de efectuar el mantenimiento de la turbina. Las torres con tensores son las menos costosas. d) Torres
híbridas.-
Algunas
torres
están
hechas
con
diferentes
combinaciones de las ya mencionadas. Un ejemplo es la torre de tres patas Bonus 95 kW, de la que podría decirse que es un híbrido entre una torre de celosía y una torre tensada con vientos (Figura 9d).
5. OTROS COMPONENTES DE UN SISTEMA DE ENERGÍA EÓLICA Además del aerogenerador para poner en marcha un pequeño sistema de energía eólica es necesario un equipo adicional que está constituido por los siguientes componentes:
5.1. Sistemas de almacenamiento En sistemas que no se encuentran conectados a red generalmente se dispone de algún sistema de almacenamiento con el objeto de disponer de la energía en periodos de viento flojo o de calma.
Baterías: Actualmente, es el sistema más utilizado para almacenar la electricidad generada por la turbina. Permite construir sistemas de muy pequeño tamaño, adecuados para balizas, repetidores de señal, estaciones de recogidas de datos y puestos de socorro remotos. Su rendimiento es del 60 % al 75 %. Se emplean baterías especiales que permitan reducciones de su carga hasta el 60 % sin daños. Su vida en estas condiciones es del orden de 5 a 7 años. No es adecuado para tamaños
grandes
por
su
elevado
coste
y
dificultades
de
mantenimiento.
Acumulación térmica: la energía extraída del viento se usa para calentar agua, directamente por medio de un freno hidráulico o por calentamiento de resistencias eléctricas tras la conversión a electricidad. El agua se almacena y el aprovechamiento energético posterior sería solo adecuado si se requiere en forma calorífica.
Bombeo de agua: Durante períodos con exceso de producción de energía se puede usar la energía eléctrica para bombear agua hasta un depósito elevado. Durante períodos de viento insuficiente la carga podría alimentarse con una minicentral hidráulica cuyo generador síncrono se conectaría en paralelo con el aerogenerador a través de un sistema de protección y control adecuado. Este método proporciona una eficiencia de energía eléctrica recuperada entre el 50 % y el 80 %. Es la solución que se encontró para poder electrificar eólicamente la isla de El Hierro.
Generación de hidrógeno y pila de combustible: El exceso de electricidad producida se utiliza para descomponer el agua en hidrogeno y oxígeno. El hidrógeno se almacenaría y posteriormente se podría utilizar directamente como combustible o bien para generar electricidad de corriente continua mediante una pila de combustible. El rendimiento de recuperación varía entre el 50 % y el 70 %.
Volante de inercia: La energía se almacena en un volante capaz de girar a elevado régimen en un recinto al vacío, que impida la resistencia
aerodinámica.
Es
un
sistema
conveniente
para
fluctuaciones fuertes en la energía eólica ya que es capaz de absorber potencias instantáneas elevadas. Se obtiene rendimientos de recuperación muy altos, del orden del 80 %.
Desalación del agua: En lugares donde coincida la demanda de agua potable con la disponibilidad de energía eólica y su impacto ecológico sea aceptable, es posible recurrir a emplear la energía sobrante en desalinizar agua, la cual es fácilmente almacenable y proporciona una utilidad completa.
5.2. Inversores Los inversores se utilizan para convertir la corriente continua (CC) generada por los aerogeneradores eólicos, paneles solares fotovoltaicos, acumuladores o baterías, etc., en corriente alterna (CA) y de esta manera poder ser inyectada en la
red eléctrica o usada en instalaciones eléctricas aisladas. Se pueden diferenciar diferentes tipos de inversores:
Inversores de onda sinusoidal. Se utiliza en los sistemas que no están conectados a la red. Emplean la corriente continua de un sistema de almacenamiento con baterías y producen una corriente alterna de onda sinusoidal similar a la de la red, aunque no idéntica.
Inversores síncronos. Usan conmutadores RCS (Rectificador Controlado de Silicio) con controles analógicos para señalizar cuando deben enviar pequeñas señales eléctricas a la red, debidas a que necesitan la presencia de la red eléctrica para su funcionamiento. En EE.UU., la Bergey Windpower y la Wind Turbine Industries fabrican turbinas con este tipo de inversor.
Inversores autoconmutados. Éstos pueden producir electricidad compatible con la red usando su propio circuito interno, con controles IGBT (compuerta integrada con transistores bipolares) y digitales, mejorando notablemente la fiabilidad y la calidad de la potencia con respecto a los modelos sincronizados mediante la propia red. Estos inversores usan exactamente la misma tecnología que los inversores de orden sinusoidal vistos anteriormente.
En los nuevos sistemas, cuando la demanda eléctrica excede al suministro y las baterías están cerca de la descarga total, el inversor automáticamente toma potencia de la red hasta que éstas resultan recargadas, pero, cuando hay un exceso de generación con respecto a la demanda y las baterías están totalmente cargadas, el inversor puede también suministrar el exceso de potencia a la red. Incluso, si el sistema de potencia de la red falla, por ejemplo durante una tormenta, el inversor y las baterías dan un suministro de potencia ininterrumpido. El inversor automáticamente cambia a un sistema aislado con baterías convencional.
5.3. Rectificadores y Cargadores de Baterías
Los rectificadores son opuestos a los inversores, convierten la energía de corriente alterna en corriente continua. Además, si el generador no dispone de una salida de la carga de la batería, un cargador de batería es obligatorio. Algunos inversores pueden actuar como cargadores de baterías.
APLICACIONES DE LOS AEROGENERADORES DE BAJA POTENCIA Existen dos aplicaciones generales de utilizar la energía eléctrica generada a partir de los aerogeneradores de baja potencia: instalaciones aisladas e instalaciones conectadas a la red eléctrica.
Instalaciones aisladas a la red eléctrica(OFF-GRID ) En el sistema OFF-GRID (sistema independiente) el usuario no está conectado a la red pero es autosuficiente gracias al utilizo de la turbina eólica y otras fuentes de energía renovable.
Las pequeñas turbinas eólicas pueden ser fuente económica de electricidad para sitios aislados. La aplicación más común de sistemas aislados es la electrificación de viviendas rurales, para la cual existen diferentes configuraciones. a) Sistemas individuales: Generalmente, cuentan con un pequeño aerogenerador, una o más baterías para almacenar la energía generada y un regulador que controla la carga y descarga de las baterías. Dependiendo de la aplicación, pueden incluir un inversor para transformar la electricidad de corriente continua en alterna. Los aerogeneradores de baja potencia se pueden utilizar sin conectar a la red eléctrica en diferentes aplicaciones. Generalmente se utilizan para cargar baterías, suministrando tanto corriente alterna como continua, con los modernos sistemas de control electrónicos, pueden ser usados para mover bombas eléctricas directamente, sin emplear baterías. Los pequeños aerogeneradores también se pueden emplear para la calefacción de viviendas, etc. El concepto nunca tuvo acogida en Norteamérica porque no daba beneficios económicos, pero si lo tuvo en Dinamarca, donde los precios de la calefacción eran considerablemente altos. El Folkecenter for Renewable Energy de Dinamarca demostró que una turbina
eólica que cubre las demandas de la calefacción en el invierno puede fácilmente cubrir las necesidades de agua caliente en verano. Además de los usos tradicionales, miles de microturbinas son utilizadas en barcos. Una de las primeras aplicaciones fue la alimentación de instalaciones remotas de telecomunicaciones. Éstas eran habitualmente emplazadas en las cimas de inaccesibles montañas, donde el suministro de combustible era difícil y caro. b) Sistemas centralizados: Si las viviendas a electrificar se encuentran relativamente próximas entre sí, la opción más apropiada puede ser un sistema eólico centralizado debido a la concentración de equipos y energía, lo cual ofrece ventajas desde los puntos de vista técnico y económico. Un sistema eólico centralizado satisface la demanda energética de una comunidad con electricidad producida, almacenada y transformada en un “sistema eólico central” y luego se distribuye, a través de líneas eléctricas,
hasta cada una de las viviendas y otros sitios. Generalmente, este tipo de sistemas cuenta con más de una fuente de generación, para lograr mayor confiabilidad del sistema. c) Sistemas híbridos: Las pequeñas turbinas eólicas, como se comento anteriormente, brindan una solución muy atractiva para la electrificación rural en muchos lugares, pero muchas veces la fluctuación del viento hace que no se pueda obtener una producción de electricidad de manera constante. Por esta razón, frecuentemente, se usa una turbina eólica en combinación con otra fuente de generación: por ejemplo, paneles fotovoltaicos o un generador eléctrico a base de diesel. Este tipo de sistemas se denominan “sistemas híbridos”, y una de las mayores ventajas que presentan, con respecto a un sistema individual, es que dan una mayor seguridad para la generación de energía eléctrica. -
Instalaciones híbridas eólico-fotovoltaicas: La energía eólica y la fotovoltaica son complementarias. Juntas, no sólo mejoran la fiabilidad de
los sistemas aislados sino que también los hacen más rentables que cuando operan separadamente. Como se puede ver en la Figura 10, estas instalaciones suelen estar constituidas por un aerogenerador de pequeñas dimensiones que, a través de un rectificador/regulador de carga, suministra la energía producida a las baterías. En paralelo se encuentra un sistema de paneles fotovoltaicos, uno o varios, que mediante su regulador de carga se conectan también a la batería. Las dimensiones de cada uno de los equipos (aerogenerador y paneles) dependerán de las características climatológicas así como de las características de la carga. -
Sistema eólico-diesel: En este tipo de instalación, el grupo diesel, interconectado a través de su sistema de control, permite una gran flexibilidad en su régimen de funcionamiento. El grupo diesel trabaja a plena carga cuando el viento está en calma o en régimen variable apoyando la producción del aerogenerador por existir variación de la velocidad del viento. Cuando el viento mantiene un régimen de velocidad suficientemente alto, el grupo diesel está parado y la producción eléctrica es suministrada solamente por el aerogenerador o mantiene su funcionamiento en condiciones de regulación mientras dura el viento fuerte.
Fuente: http://enerdex.com/es/renewable-energy/ Figura 10: Sistema híbrido de electrificación con energía solar y eólica
Instalaciones conectadas a la red eléctrica(ON-GRID) La modalidad ON-GRID o la conexión de la turbina a la red eléctrica nacional, tiene las siguientes ventajas:
Uso del incentivo o recepción por cada kWh producido un suma superior al costo de la energía (como en Italia, Inglaterra, Japon y otros paises); Inversión segura si el viento presente es abundante.
Si la legislación del sector eléctrico lo permite, existe la oportunidad de suministrar energía a la red con pequeños sistemas eólicos. Esto es aplicable en los casos que exista una red en las proximidades del centro de consumo. En este caso, la energía requerida por el usuario sería suministrada por el sistema eólico y por la red eléctrica. Si el aerogenerador produce energía en exceso, se entrega el excedente a la red eléctrica y, si se produce menos energía de la requerida, se toma de la red. El almacenamiento de la electricidad en baterías es opcional, pero su inclusión exige dispositivos rectificadores de corriente alterna para la carga de las baterías e inversores de corriente continua.
ESTADO ACTUAL DE LA ENERGÍA EÓLICA DE BAJA POTENCIA El mercado mundial de pequeños Aerogeneradores ha seguido creciendo, a finales de 2012, un total acumulado de al menos 806'000 pequeños aerogeneradores se instalaron en todo el mundo. Este es un aumento de 10 % en comparación con el año anterior, cuando se registraron 730'000 unidades. La mayor parte del crecimiento ocurre en sólo tres países: China, EE.UU. y Reino Unido. Esta situación es un claro indicio de que el mercado mundial de las pequeñas turbinas de viento se encuentra todavía en su fase inicial . Los números que aquí se presentan se basan en cifras disponibles e incluso excluyen importante mercados como India e Italia para que WWEA estima un número total real de cerca de un millón de unidades que se instalarán en todo el mundo.
Fuente: http://small-wind.org/wwea-releases-summary-of-2014-small-wind-world-report-update/ Figura 11: Total acumulado de unidades instaladas en todo el mundo
China sigue siendo el mercado más grande, con una gran diferencia, en términos de unidades instaladas, esta cantidad creció en 70.000 para un total de 570'000 a finales del año 2012, lo que representa el 70 % del mercado mundial en términos de total, así como nuevas unidades instaladas.
El segundo mayor mercado se encuentra en los EE.UU. con un total de 155'000 unidades instaladas, claramente muy por detrás de China, pero muy por delante de una serie de medianos mercados minieólicos. El Reino Unido, Canadá, Alemania, Japón y Argentina son mercados de tamaño mediano con el número total de pequeñas turbinas de viento entre 7'000 y 23'500 unidades. En cuanto a las nuevas instalaciones de China está liderando de nuevo, y con mucho, con 70.000 unidades, seguido por dos países: Estados Unidos y el mercado Británico tienen tanto similar tamaño, con 3.700 respectivamente 3'646 unidades instaladas en 2012. Sin embargo, ambos mercados tienen sólo el 5 % de el tamaño del mercado chino .
18 % DE AUMENTO REGISTRADO EN LA CAPACIDAD GLOBAL MINIEOLICA La capacidad minieólica instalada en todo el mundo ha llegado a más de 678 MW a finales de 2012. Se trata de un crecimiento del 18 % en comparación con 2011, cuando 576 MW se registraron. En 2011, la tasa de crecimiento se encontraba todavía en el 21%. China representa el 39 % de la capacidad global, los EE.UU. el 31% y el Reino Unido para el 9,4 % . El mercado eólico pequeño EE.UU. creció un 18,4 MW en 2012 , lo que representa alrededor de 3.700 instalaciones y US $ 101 millones de inversión . En una base de unidad , las pequeñas turbinas de viento compuesto por 35 % de todas las instalaciones eólicas del 2012 de EE.UU.. 1(2012 Informe del Mercado de Tecnología Eólica en aplicaciones distribuidas , Departamento de Energía de EE.UU.)
En el Reino Unido, el mercado minieólico fue testigo de un mayor crecimiento en el 2012 impulsado principalmente por el régimen de tarifas de alimentación de entrada. 37 MW fueron instalados durante el año 2012 con el mayor tasa de crecimiento observada en los 15 kW - 100 kW rango de tamaño.
Fuente: http://small-wind.org/wwea-releases-summary-of-2014-small-wind-world-report-update/ Figura12:Capacidad total instalada acumulada(kW)
PRONÓSTICO MUNDIAL DEL MERCADO MINIEOLICO PARA EL 2020 La creciente demanda de energía limpia y asequible en todo el mundo lo hará sin duda conducirá a una creciente demanda de minieólica. En particular en el los países en desarrollo, la minieólica puede ayudar fácil y rápidamente para electrificar millones de personas en las zonas rurales. Los gobiernos y las organizaciones internacionales como la IRENA han comenzado a entender este potencial y ahora son más y más, incluyendo minieólica en sus programas de energía renovable. También varios países industrializados tienen objetivos minieólico ambiciosos y las políticas correspondientes en su lugar. En apoyo general, político puede esperar que aumente la capacidad instalada de las pequeñas viento en los próximos años más. El aumento de precios de los combustibles fósiles, el calentamiento global y la creciente demanda de electricidad seguirán siendo los tres pilotos a largo plazo de la industria eólica pequeña. En orden para la tecnología eólica pequeña para madurar , sin embargo , la industria debe ser impulsada por políticas y normas de apoyo. El pronóstico se basa en las opiniones de expertos de la industria , el
patrón de crecimiento de la gran industria eólica , y la tendencia de crecimiento histórico de la industria PV solar renovable durante la última década que comparte muchas características en común con el pequeño viento industria. En consecuencia, la industria eólica pequeña se puede esperar que siga similares patrones de crecimiento de la gran industria eólica y solar hasta 2020. La Evolución reciente de la industria eólica pequeña ha mostrado una anual 19 35% de incremento en la nueva capacidad instalada durante los últimos años. La tasa de crecimiento se prevé continuar hasta el año 2015, alcanzando una instalación anual de 190 MW de SWTS. Dentro de este marco de tiempo, los países y la comunidad internacional minieólica serán capaz de establecer normas y políticas para regular el más riguroso y estructurado del mercado y apoyar las inversiones. Sobre la base de un supuesto conservador, el mercado posteriormente podría ver una tasa compuesta de crecimiento constante de 20 % desde 2015 hasta 2020. La industria se prevé que alcance aproximadamente 480 MW de recién instalado capacidad añadida anualmente en 2020 y alcanza una capacidad instalada acumulada de cerca a 3 GW para 2020.
Fuente: http://small-wind.org/wwea-releases-summary-of-2014-small-wind-world-report-update/ Figura13: Perspectiva de la minieólica a futuro
FABRICACIÓN DE TURBINA MINIEOLICA Cinco países (Canadá, China, Alemania, el Reino Unido y Estados Unidos) representan más del 50 % de los pequeños fabricantes eolico. A finales de 2011 , hay más de 330 fabricantes minieólica que se han identificado en el mundo que ofrecen completa de una sola pieza sistemas de generación comercializados , y una estimación de más de 300 firmas adicionales el suministro de piezas , tecnología, consultoría y servicios de ventas . Basado en la distribución mundial de los fabricantes de turbinas , la producción de pequeña viento sigue concentrada en pocas regiones del mundo : en China , en América del Norte y en varios países europeos . Los países en desarrollo siguen desempeñando un papel menor en fabricación minieólica. Es obvio que los enormes recursos eólicos de África, Sudeste de Asia y América Latina, donde muchas regiones son ideales para aplicación minieólica, todavía no han dado lugar a la creación de pequeñas doméstica industrias de viento y que serían los esfuerzos conjuntos de mérito de estos países y la comunidad internacional para establecer programas internacionales para cambiar esto. Sin embargo, en general, la industria eólica pequeña ya ha demostrado una notable el crecimiento en la última década , como el interés del consumidor fue en aumento y muchos de los nuevos empresas han entrado en el sector. La figura 4 muestra el aumento de la minieólica industria en la última década : Más de 120 nuevos fabricantes eólicos pequeños eran establecido entre 2000 y 2010 en todo el mundo . China por sí sola tiene una excepcional capacidad de más de 180'000 unidades por año (en 2011 ) de fabricación. Este impresionante tamaño ilustra cuán grande es el sector eólico pequeño podría convertirse también en otras regiones del mundo y en la escala mundial . En comparación con sus potenciales globales , la pequeña industria eólica fuera de China es aún muy pequeña .
