Guía Instalador Energía Eólica

La eólica está demostrando ser la más eficiente de las energías renovables. Una parte muy significativa del consumo eléctrico procede de aerogeneradores, que requieren el concurso de una multitud de técnicos de instalación y mantenimiento. Este libro está dirigido a los instaladores de energía eólica. Explica los fundamentos aerodinámicos, base del funcionamiento de los aerogeneradores, describe y estudia los distintos tipos de aerogeneradores disponibles en el mercado, sus componentes eléctricos, mecánicos, etc. Se trata de una obra muy práctica, de gran ayuda para el diseño de instalaciones eólicas de aplicación tanto doméstica como industrial, que incluye el estudio del mantenimiento de las instalaciones: equipos de verificación, métodos de diagnóstico y localización de averías, certificación del mantenimiento, etc. © Creaciones Copyright /V ??NDICE PR??LOGO ?????????????????????????????????????????????????? IX 1. EL VIENTO Y SUS EFECTOS............................................................. 3 1.1. LOS VIENTOS ........................................................................................................3 1.1.1. Brisa marina ..............................................................................................5 1.1.2. Vientos en las laderas y montañas .............................................................5 1.2. LA ROSA DE LOS VIENTOS.....................................................................................5 1.3. CUANTIFICACI??N DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO.................................................7 1.4. VARIACI??N DE LA VELOCIDAD CON LA ALTURA...................................................8 2. RECURSOS E??LICOS..................................................................... 13 2.1. EMPLAZAMIENTOS EN TIERRA ............................................................................15 2.2. EMPLAZAMIENTOS EN EL MAR TERRITORIAL ......................................................16 2.3. LA ZONA INTERTROPICAL...................................................................................17 3. APLICACIONES DE LOS MODERNOS MOLINOS DE VIENTO......... 21 3.1. APLICACI??N PARA OBTENER ELECTRICIDAD.......................................................22 3.2. APLICACI??N PARA BOMBEO DE AGUA.................................................................23 3.3. PARQUES E??LICOS..............................................................................................24 3.4. IMPACTO AMBIENTAL.........................................................................................25 3.4.1. Impacto visual..........................................................................................25 3.4.2. Impacto óptico..........................................................................................25 3.4.3. Impacto acústico ......................................................................................25 4. AERODIN??MICA DE LAS M??QUINAS E??LICAS............................. 29 4.1. EXPRESIONES B??SICAS .......................................................................................29 4.1.1. Energía cinética .......................................................................................29 4.1.2. Potencia cinética......................................................................................29 4.1.3. Potencia eólica real ................................................................................31 4.1.4. Relación entre el área de barrido y la potencia.......................................33 4.1.5. Rendimiento aerodinámico ......................................................................34 4.2. REPRESENTACI??N ESTAD??STICA DE WEIBULL ....................................................34 5. ASPECTOS B??SICOS DE LOS AEROGENERADORES ...................... 39 5.1. ANTECEDENTES HIST??RICOS ..............................................................................39 5.2. TIPOS DE AEROGENERADORES............................................................................42 5.3. CARACTER??STICAS .............................................................................................43 5.3.1. Potencia ...................................................................................................43 ??ndice VI/© Creaciones Copyright 5.3.2. Velocidades del viento ............................................................................. 44 5.3.3. Orientación .............................................................................................. 44 5.3.4. Sistema de regulación de potencia........................................................... 46 5.4. GRADO DE PROTECCI??N ..................................................................................... 46 6. AEROGENERADORES DE EJE HORIZONTAL ..................................51 6.1. CONFIGURACI??N B??SICA.................................................................................... 51 6.2. MICRO Y MINI E??LICA ........................................................................................ 56 6.3. PEQUE??A POTENCIA ........................................................................................... 58 6.4. AEROGENERADORES DE MEDIANO Y GRAN TAMA??O.......................................... 59 6.4.1. Sistema de captación................................................................................ 63 6.4.1.1. El Buje.............................................................................................................63 6.4.1.2. Las palas..........................................................................................................64 6.4.2. Sistema de transmisión ............................................................................ 68 6.4.3. Sistema de orientación............................................................................. 69 6.4.3.1. Captura de información ...................................................................................69 6.4.3.2. Corona y motores de orientación .....................................................................69 6.4.3.3. Freno................................................................................................................71 6.4.4. Sistema generador ................................................................................... 71 6.4.5. Sistema de control.................................................................................... 72 6.4.6. Sistema hidráulico ................................................................................... 75 6.4.7. Sistema de refrigeración .......................................................................... 76 6.4.8. Sistema de sustentación ........................................................................... 76 7. AEROGENERADORES DE EJE VERTICAL ........................................81 7.1. AEROGENERADOR SAVONIUS............................................................................. 82 7.2. AEROGENERADOR DARRIEUX ............................................................................ 84 8. SOPORTES .....................................................................................89 8.1. M??STIL .............................................................................................................. 91 8.2. TORRE DE CELOS??A............................................................................................. 91 8.3. TORRES TUBULARES........................................................................................... 92 8.4. CONEXI??N A TIERRA .......................................................................................... 94 9. GENERADORES EL??CTRICOS.........................................................97 9.1. PRINCIPIO DE LOS GENERADORES ....................................................................... 97 9.2. GENERADORES S??NCRONOS ................................................................................ 98 9.3. GENERADORES AS??NCRONOS.............................................................................. 98 9.4. MODOS DE CONEXI??N EN LOS AEROGENERADORES.......................................... 100 9.4.1. Aerogeneradores de muy pequeña potencia .......................................... 101 9.4.2. Aerogeneradores de mediana y gran potencia ...................................... 103 10. INSTRUMENTOS DE MEDIDA ......................................................109 10.1. MEDIDA DEL VIENTO ................................................................................... 109 10.2. ANEM??METROS ........................................................................................... 110 10.3. VELETAS ..................................................................................................... 112 10.4. INSTRUMENTOS COMBINADOS ..................................................................... 113 ??ndice © Creaciones Copyright /VII 11. COMPONENTES AUXILIARES...................................................... 117 11.1. COMPONENTES PARA INSTALACIONES DE APLICACI??N PRIVADA .................117 11.2. REGULADORES DE CARGA ...........................................................................119 11.2.1. Algoritmos de carga...............................................................................120 11.2.2. Condiciones de su entrada de tensión....................................................121 11.2.3. Especificaciones técnicas.......................................................................122 11.3. BATER??AS ....................................................................................................122 11.3.1. Configuración básica.............................................................................123 11.3.2. Tipos de baterías....................................................................................124 11.3.3. Características.......................................................................................125 11.4. INVERSORES PARA INSTALACIONES AISLADAS.............................................127 11.4.1. Inversores con salida sinusoidal............................................................127 11.4.2. Inversores con salida semisinusoidal.....................................................128 11.5. INVERSORES PARA INSTALACIONES CON CONEXI??N A RED ..........................128 11.6. CARACTER??STICAS GENERALES DE LOS INVERSORES ...................................128 12. INSTALACIONES AISLADAS........................................................ 133 12.1. INTRODUCCI??N............................................................................................133 12.1.1. Sistema independiente o híbrido ............................................................133 12.1.2. Modo del suministro...............................................................................135 12.1.3. Características de las instalaciones.......................................................136 12.2. TIPOS DE INSTALACIONES ............................................................................137 12.2.1. Suministro en corriente continua ...........................................................137 12.2.2. Montaje híbrido......................................................................................139 12.2.3. Suministro en corriente continua y alterna............................................141 12.2.4. Suministro en alterna trifásica...............................................................142 12.2.5. Protección de los equipos ......................................................................144 13. INSTALACIONES CON CONEXI??N A REDES INTERNAS.............. 149 13.1. ENERG??A RENOVABLE ALTERNATIVA...........................................................149 13.2. INSTALACI??N DE MUY PEQUE??A POTENCIA .................................................150 13.3. INSTALACIONES AVANZADAS ......................................................................151 14. PARQUES E??LICOS..................................................................... 155 14.1. FUNDAMENTOS............................................................................................156 14.2. INSTALACIONES INDUSTRIALES ...................................................................157 14.3. SISTEMAS DE VIGILANCIA REMOTA..............................................................159 15. MANTENIMIENTO DE LOS AEROGENERADORES........................ 163 15.1. FASES DEL MANTENIMIENTO INTEGRAL.......................................................163 15.1.1. Mantenimiento preventivo......................................................................164 15.1.2. Mantenimiento correctivo ......................................................................164 15.1.3. Mantenimiento predictivo ......................................................................165 15.2. TAREAS DE MANTENIMIENTO.......................................................................165 15.3. CONDICIONANTES PARA EL MANTENIMIENTO..............................................165 15.4. COMPONENTES Y UNIDADES A MANTENER...................................................166 15.4.1. Palas ......................................................................................................166 ??ndice VIII/© Creaciones Copyright 15.4.2. Rotor ...................................................................................................... 167 15.4.3. Multiplicador ......................................................................................... 169 15.4.4. Sistema de orientación........................................................................... 169 15.4.5. Sistema hidráulico ................................................................................. 169 15.4.6. Sistema de ventilación............................................................................ 170 15.4.7. Generador.............................................................................................. 171 15.4.8. Transformador ....................................................................................... 171 15.4.9. Sistema de control.................................................................................. 172 15.4.10. Torre ................................................................................................. 172 15.5. INSTRUMENTAL PARA EL SERVICIO T??CNICO ............................................... 174 ANEXO I. GLOSARIO DE T??RMINOS T??CNICOS....................................177 ANEXO II. UNIDADES DE ENERG??A ......................................................183 ANEXO III. P??GINAS WEB RELACIONADAS CON LA ENERG??A E??LICA185 ANEXO IV. FABRICANTES DE AEROGENERADORES..............................187