CAPÍTULO 10. CÁLCULOS ENERGÉTICOS EN AEROGENERADORES
10.1. Consideraciones sobre la potencia de un aerogenerador
10.2. Curva de potencia – velocidad de un aerogenerador
10.3. Relación entre la potencia nominal y el diámetro del rotor
10.4. Cálculo del coeficiente de potencia a partir de la curva de potencia del aerogenerador
10.5. Coeficientes de par (Cm) y de potencia (Cp) en los HAWT rápidos
10.6. Cálculo de la energía producida por un aerogenerador
10.7. Coeficiente de potencia y rendimiento anual medios
10.8. Correcciones de la energía
10.9. Parámetros de funcionamiento de un aerogenerador
10.10. Cálculo del diámetro del aerogenerador
CAPÍTULO 11. ASPECTOS ECONÓMICOS Y MEDIOAMBIENTALES
11.2. Análisis de viabilidad técnica y económica de un proyecto eólico
11.3. Costes de un parque eólico
11.3.1. Costes de inversión
11.3.2. Costes variables
11.4. Vida útil de los aerogeneradores
11.5. Repotenciación o repowering
11.6. Coste unitario de producción
11.7. Consideraciones sobre los cálculos económicos
11.8. Cálculo del coste unitario de la producción de energía
11.9. Análisis de rentabilidad. Parámetros
11.10. Análisis económico de sistemas eólicos autónomos
11.11. Aspectos medioambientales
ANEXO 1. UNIDADES Y FACTORES DE CONVERSIÓN
PRÓLOGO
La energía es un factor indispensable para el desarrollo y el progreso de una sociedad. En cualquier escenario que se considere, el aumento del producto interior bruto siempre ha ido ligado a un aumento del consumo de energía. Actualmente son varios los retos en este campo a los que nos enfrentamos.
En primer lugar, se debe garantizar la seguridad del abastecimiento, el aumento del nivel de autoproducción para lograr mayor independencia energética y un incremento de la diversificación de fuentes energéticas, para conseguir una menor dependencia de los combustibles fósiles y en particular del petróleo.
En segundo lugar, es necesaria la utilización de tecnologías que permitan, a través del ahorro y eficiencia energética y del uso de energías no emisoras de gases de efecto invernadero, la reducción de sus emisiones para el cumplimiento de los compromisos adquiridos en este campo.
No hay que olvidar que estos objetivos deben alcanzarse mediante cambios tecnológicos que no impliquen unos costes económicos de la energía que puedan poner en riesgo la viabilidad de este tipo de tecnologías energéticas. En consecuencia, las nuevas tecnologías energéticas tienen que guiarse por los principios de la economía de costes y de la competitividad técnica y económica respecto a las energías convencionales, además de los puramente energéticos y medioambientales.
En este escenario, la Unión Europea ha propuesto como objetivo para 2020, la reducción de un 20% de las emisiones de CO2, cubrir el 20% de la demanda de energía con energías renovables y el aumento del 20% del ahorro y mejora de eficiencia energética. Estas condiciones implican que aproximadamente un tercio de la electricidad deba obtenerse por vía de las renovables, es decir, que sea una electricidad “verde”.
Para conseguir este objetivo, será necesario disponer de un “mix” energético de producción eléctrica, en el que es previsible pensar que la participación de las distintas fuentes sea aproximadamente un tercio de combustibles fósiles (carbón y gas natural), un tercio de nuclear y un tercio de renovables (electricidad “verde”).
En el caso de la electricidad “verde”, las dos fuentes de energía primaria más importantes son la hidráulica y la eólica. La primera, conocida y utilizada desde hace más de un siglo, y la segunda, mucho más moderna, aunque ya ha alcanzado un nivel de madurez tecnológico y económico que la hace viable técnica y económicamente, con unos costes de producción atractivos en el mercado energético. El nivel de participación de otras renovables en la generación de electricidad “verde” a gran escala es muy probable que tenga un papel minoritario a corto y medio plazo.
La energía eólica en la última década ha realizado importantes progresos tanto en el aspecto técnico como económico. Se han mejorado significativamente aspectos tales como: la gestión y mantenimiento de parques eólicos, la integración de la energía eléctrica en la red, la versatilidad y adaptación del diseño de aerogeneradores a las características específicas de los emplazamientos, la regulación y control de los mismos, la predicción de producción a corto plazo y la economía de escala con aerogeneradores de mayor potencia con una mejora en los costes unitarios de inversión y de producción eléctrica. Así mismo, se ha iniciado el desarrollo de la energía eólica marina (offshore) con la implantación de parques que ya han acreditado su viabilidad técnica y económica.
La importancia alcanzada por la energía eólica se pone de manifiesto a través del hecho que en la actualidad está presente en la mayoría de países de economía desarrollada o emergente. A principios de 2009, la capacidad mundial instalada era de unos 120 GW, de los cuales aproximadamente 65 GW correspondían a la Unión Europea y 25 GW a EE.UU. Esta potencia nominal eólica instalada a escala mundial equivale a una tercera parte de la capacidad mundial instalada de energía nuclear.
En este libro se exponen y desarrollan los distintos aspectos que un técnico energético debe conocer y aplicar para la concepción, desarrollo, implantación y gestión de un sistema de aprovechamiento de energía eólica, fundamentalmente para su conversión en electricidad.
Después de un primer capítulo donde se exponen los aspectos generales de la energía eólica, en los capítulos segundo y tercero se describen, respectivamente, la física del viento, y la medición y el tratamiento de los datos eólicos, para posteriormente dedicar el capítulo cuarto a la caracterización del potencial
