Instalación-Mixta-en-isla-21-07-2011

KLIUX ENERGIES «El acceso a la energía es un derecho indispensable para el desarrollo socio-económico de una nación»

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL SISTEMA MIXTO EÓLICO-SOLAR SIN CONEXIÓN A RED

SISTEMA MIXTO EÓLICO-SOLAR SIN CONEXIÓN A RED

EL AEROGENERADOR DE KLIUX ENERGIES Descripción del aerogenerador  El rotor El aerogenerador que ha desarrollado Kliux Energies es de eje vertical (Vertical Axis Wind Turbine o VAWT), con un rotor de diseño propio formado por ocho álabes con dos perfiles diferentes, el alfa y el beta, y que se encuentran intercalados entre sí, habiendo cuatro de cada.  El álabe alfa está diseñado para recibir al viento, conducirlo y retenerlo el mayor tiempo posible para que

el rotor se vea suficientemente arrastrado y poder, así, obtener la máxima energía del mismo. Este perfil cumple con la función de arrastre.  Respecto al álabe beta, posee un perfil tal que el viento incidente le tiende a “hacer volar” (como ocurre en las alas de los aviones), por lo que el giro del rotor se ve favorecido y aumentada así su eficacia. Además, es capaz de recoger los vientos salientes del álabe alfa para aprovechar aún más su energía. Este perfil cumple con la función de sustentación. Los dos perfiles están diseñados de tal forma que, cuando la velocidad de giro del rotor y la del viento sean de un valor determinado, entran en pérdida aerodinámica, es decir, provocan turbulencias, disminuyen su eficacia y hacen que el rotor se frene y mantenga sus revoluciones constantes. Esto significa que el propio rotor limitará, de forma natural y sin necesidad de frenos mecánicos, su propia velocidad de giro, por lo que se reduce el riesgo de destrucción de la máquina por fuertes vientos y aumentará el tiempo de producción eléctrica. Por último, decir que el rotor no girará a elevadas revoluciones, por lo que no tendrá vibraciones acusadas que reduzcan su vida útil ni generará un ruido molesto. Además, al ser fácilmente visible para las aves, se evitará que éstas se estrellen contra él, ayudando a la preservación de la avifauna del lugar. Por lo tanto, la aeroturbina de Kliux se puede integrar perfectamente tanto en entornos urbanos como en rurales.

Figura 1 Aerogenerador de Kliux

 El conjunto transmisión-generador El movimiento del rotor es transmitido al generador a través de un grupo multiplicador formado por unos engranajes planetarios, los cuales se encuentran permanentemente engrasados para facilitar su funcionamiento y alargar su vida útil. Ambos elementos (generador y multiplicador) están encastrados en un único módulo de acero para protegerlo de las inclemencias del tiempo, localizándose entre el rotor y el soporte. c/ Diego de Velázquez 5, bajo 26007 Logroño (La Rioja) Tfno.: 941 102 410

Energía en el lugar [email protected] www.kliux.com

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El tipo de generador empleado es de imanes permanentes, una de las máquinas de generación eléctrica más eficientes que existen. Su manejo es sencillo y requiere de escaso o nulo mantenimiento. Ofrece una salida de tensión trifásica, siendo su amplitud y frecuencia variables con la velocidad de giro. Por último, se ha de mencionar que requiere de un pequeño par de arranque, lo que facilita al rotor el comenzar a girar con bajas velocidades de viento.

 La estructura soporte El rotor y el conjunto transmisión-generador están sustentados por un soporte tubular de acero con la suficiente resistencia mecánica para aguantar los esfuerzos del empuje del viento y fijado al suelo a través de una zapata adecuada, eliminando la necesidad de tirantes y ofreciendo un aspecto agradable a la vista. Además, está recubierta con una pintura especial para protegerlo contra la corrosión atmosférica.

Ventajas del producto A continuación y a modo de resumen, se enumeran las características ventajosas del aerogenerador que oferta Kliux: 1) Se encuentra siempre orientado al viento, por lo que no precisa de elementos reguladores para obtener la posición óptima frente al mismo. 2) Aprovecha los vientos direccionales, racheados, turbulentos, ascendentes…, en definitiva, todo tipo de vientos y corrientes de aire. Esto implica, además, que el rotor no requiere de una elevada altura de instalación para buscar un tipo determinado de vientos como sí lo hacen las turbinas de eje horizontal. 3) Posee un bajo par de arranque, por lo que comenzará a girar (y, por ende, a producir energía eléctrica) con bajas velocidades de viento. 4) Autolimita su propia velocidad de giro máxima, por lo que no existe el riesgo de que se revolucione en exceso con grandes vientos y se ponga en peligro su integridad estructural. Se elimina, por tanto, la necesidad de frenos convencionales para su funcionamiento. 5) Su mantenimiento es escaso o nulo debido a la simplicidad de su estructura y generador, evitando costes y maximizando la producción de energía eléctrica al no tener que ser detenido para realizar dicha labor. 6) El ruido producido es prácticamente despreciable, por lo que no causa molestias a la población que viva cerca de ellos, y no daña a las aves en vuelo porque enseguida detectan su presencia.

Hibridación con energía solar Una práctica habitual en el uso de las energías renovables es la combinación de diferentes sistemas de generación con el objetivo de aumentar el rendimiento de la instalación. Una solución muy efectiva es la hibridación de la energía eólica con la fotovoltaica: se suele dar el caso en el que, cuando hay viento, no hay sol y viceversa. El resultado de combinar ambos métodos de obtención de energía es una mayor autonomía para el usuario. Basándose en esta filosofía, Klius Energies ofrece, para sistemas aislados de la red eléctrica, un equipo mixto eólico-solar capaz de satisfacer eficientemente las necesidades energéticas de un consumidor.

c/ Diego de Velázquez 5, bajo 26007 Logroño (La Rioja) Tfno.: 941 102 410


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El sistema aislado Principalmente, el sistema de generación mixto eólico-solar para sistemas aislados de la red eléctrica consta de unos paneles fotovoltaicos, de un aerogenerador de eje vertical como el descrito anteriormente y de un conjunto de baterías. Todos ellos están gestionados por una electrónica de control de alta calidad ubicada en una caseta que la protege de la intemperie (Figura 1). Toda la generación de energía renovable es consumida directamente por el usuario y/o es almacenada en las baterías (Figura 3). Cuando ni el viento ni el sol son suficientes para satisfacer la demanda, las baterías aportan la energía necesaria, pudiendo abastecer al usuario durante varios días. Es más, existe la posibilidad de disponer de un grupo electrógeno que entre en funcionamiento cuando ni siquiera las baterías sean capaces de satisfacer las necesidades de consumo. Por otro lado, el sistema electrónico dispone de un módulo de comunicaciones con el que se podrá monitorizar desde cualquier parte del planeta, el estado de todo el conjunto, desde la producción eólica y solar hasta el consumo y la carga de las baterías. Se incluye, además, una pequeña estación meteorológica para conocer la temperatura ambiente y la de los paneles, la velocidad del viento y la irradiación solar. Así, se conocerá com mayor precisión si el rendimiento del sisterma es el óptimo. c/ Diego de Velázquez 5, bajo 26007 Logroño (La Rioja) Tfno.: 941 102 410

Figura 2 Elementos generales del sistema mixto eólico-solar. Energía en el lugar [email protected] www.kliux.com

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 Caso particular: disponibilidad de red eléctrica El sistema mixto de Kliux Energies también puede ser usado en aquellos lugares que tengan acceso a la red pública de distribución. En este caso, el usuario podrá disminuir, en gran medida, su factura de luz, pues la energía que consume procede directamente de las fuentes renovables y no de aquélla. La red eléctrica pasa a un segundo plano, a ser tan sólo un respaldo en caso de no disponer de energía suficiente: si bien antes se mencionó la posibilidad de instalar un grupo electrógeno, ahora no sería necesario, pues su función la suplantaría la red eléctrica.

Figura 3 Esquema electrónico del conjunto eólico-solar.



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CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS SECCIÓN FOTOVOLTAICA

 Función: Transforma la energía luminosa del sol en energía eléctrica continua.  Material: Silicio policristalino. PANELES SOLARES

 Número de paneles: 12 (dos ramas de seis paneles en serie cada una).  Potencia total nominal: 1„8 kW.  Certificados: CE, UL.  Función: Estructura metálica fijada en el suelo, mediante cinchos o tacos de hormigón, que aloja a los paneles solares.

SOPORTES

 Material: Aluminio.  Inclinación: 30º (para España).

SECCIÓN AEROGENERADOR

 Función: Transformar la energía en movimiento del viento en energía de rotación.  Tipo: Eje vertical (VAWT). Patentado.  Vientos aprovechables: De cualquier tipo y provenientes de cualquier dirección.  Tipos / Número de álabes: Alfa (función de arrastre) y beta (función de sustentación) / Ocho (4 alfa y 4 beta).  Material y peso de cada álabe: Poliuretano expandido, 12 kg. ROTOR

 Altura / Diámetro medio / Superficie enfrentada al viento: 3 m / 2 m / 6 m2.  Velocidad máxima de giro: Autorregulación por pérdida aerodinámica a 106 rpm.  Estructura: Aluminio.  Velocidad de viento de arranque / parada: 4 m/s / Ilimitada  Peso total: 116 kg.  Ruido producido: Despreciable.

(Continúa)



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SISTEMA MIXTO EÓLICO-SOLAR SIN CONEXIÓN A RED Sección Aerogenerador (continuación)

 Funciones: Sostiene al rotor, al sistema de transmisión y al generador. Eleva el rotor para la búsqueda de vientos laminares (son los más aprovechables).  Material / Geometría / Diámetro: Acero / Tubular / 323 mm. TORRE

 Altura: 5‟3 m (puede variarse según el emplazamiento).  Peso: 205 kg (varía según la altura de la torre).  Acabado: Pintado de blanco con un grado de protección C4 ante la corrosión ambiental. Transmisión:

 Función: Multiplicar la velocidad de giro del rotor para hacer girar al generador a la velocidad necesaria.  Tipo: Engranajes planetarios.  Peso: 102 kg. Generador:

 Función: Transforma la energía de rotación del rotor en energía eléctrica. TRANSMISIÓN + GENERADOR

 Tipo: Síncrono de imanes permanentes de neodimio.  Naturaleza de la tensión de salida: Alterna trifásica de frecuencia variable.  Eficiencia: 90 %.  Peso: 78 kg.  Ruido producido: Despreciable. Conjunto:

 Dimensiones: 380 mm (Anchura) x 380 mm (Profundidad) x 763 mm (Altura).  Peso: 180 kg.  Altura total: 9‟15 m (varía en función de la torre). AEROGENERADOR

 Peso total: 501 kg.  Velocidad del viento de arranque: 4 m/s.  Velocidad del viento de parada: Ilimitada.



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SISTEMA MIXTO EÓLICO-SOLAR SIN CONEXIÓN A RED SECCIÓN ELECTRÓNICA

 Función: Transforma la corriente eléctrica del generador en corriente alterna de 230 V, 50 Hz.  Seguidor del máximo punto de potencia.  Potencia nominal de salida: 3‟6 kW. INVERSOR EÓLICO

 Eficiencia: > 97 %.  Comunicación con el usuario: Pantalla LCD y RS-485.  Peso: 25 kg.  Certificados: CE, VDE, RD 1663/2000, EN 50438, entre otros.  Función: Transforma la corriente eléctrica de los paneles en corriente alterna de 230 V, 50 Hz.  Seguidor del máximo punto de potencia.

INVERSOR FOTOVOLTAICO

 Potencia máxima de salida: 1‟7 kW  Eficiencia: 93’5 %.  Comunicación con el usuario: Pantalla LCD y RS-485.  Certificados: CE, VDE, RD 1663/2000, EN 50438, IEEE, entre otros.  Función: Gestiona la energía producida por los medios renovables y convencionales (en su caso), el estado de las baterías y el consumo del usuario.  Tensión AC nominal de entrada y salida: 230 V, 50 Hz.  Tensión nominal de baterías: 48 V.

INVERSOR AISLADO

 Potencia AC nominal de salida: 4‟2 kW.  Eficiencia: 95 %.  Comunicación con el usuario: Pantalla LCD y RS-485.  Certificados: CE, EN.

(Continúa)



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SISTEMA MIXTO EÓLICO-SOLAR SIN CONEXIÓN A RED Sección Electrónica (continuación)

 Función: Almacenar la energía aportada por los medios renovables para que pueda ser consumida cuando la producción sea escasa o nula.  Tipo y número de baterías: AGM de 2 V, 24 unidades en serie. BANCO DE BATERÍAS

 Tensión / Capacidad C10 nominales: 48 V / 400 Ah.  Energía almacenada nominal: 19‟2 kWh.  Autonomía: 3-5 días.  Larga vida útil. Sin riesgo de fugas. Mantenimiento nulo.

MÓDULO DE COMUNICACIONES

ESTACIÓN METEOROLÓGICA

 Función: Interface para que el usuario pueda monitorizar y configurar, in situ o remotamente, el estado de la instalación.  Comunicación con el usuario: RS-485, Ethernet y GSM.  Función: Detecta la velocidad del viento, la radiación solar, la tª de los paneles y la ambiental. Evaluación del rendimiento de la instalación.  Interface con el usuario: RS-485.  Función: Albergar al inversor y todo el utillaje eléctrico necesario (accionamientos, protecciones, empalmes…).

CASETA

 Se proporcionará una caseta siempre y cuando no exista, en la propia instalación, otra ubicación de la electrónica y su utillaje.  Necesaria una losa de hormigón, en su caso.



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SISTEMA MIXTO EÓLICO-SOLAR SIN CONEXIÓN A RED ENERGÍA TOTAL ANUAL GENERADA Y CO2 EVITADO Viento medio anual [m/s] 7 8

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6

TOTAL [KWH]

2.492,293

2.662,982

2.934,556

3.316,434

CO2 EVITADO [KG]*

672,919

719,005

792,330

895,437

9

10

11

3.812,454

4.420,227

5.126,043

5.899,985

1.029,363

1.193,461

1.384,032

1.592,996

Curva de energía total anual y CO2 evitado 7.000 Total [kWh] CO2 evitado [kg]

6.000

kWh/año kg CO2

5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0 3

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Velocidad de viento media anual [m/s]

* Se considera una media de producción de CO2, en España, de 0‟270 kg/kWh c/ Diego de Velázquez 5, bajo 26007 Logroño (La Rioja) Tfno.: 941 102 410


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Nota: Cotas en milímetros. Figura 4 Cotas del aerogenerador.



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FOTOGRAFÍAS

Mediodía


Anochecer


Instalación híbrida

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Estudio y simulación 3D

Diseño en CAD


Vista inferior


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