,

La energía del viento

Diferencias entre energía libre, bruta y neta


La cantidad de energía que produce un parque eólico no es la misma que se evacua a la red eléctrica de distribución. Para poder entender los procedimientos a través de los cuales se estima la producción energética de un parque eólico es necesario diferenciar entre los siguientes conceptos:

  • Energía libre
  • Energía bruta
  • Energía neta

 

Energía libre

La energía libre es la suma total de la energía producida por cada uno de los aerogeneradores que constituyen el parque eólico, si estuviesen aislados entre ellos. Es decir, cada aerogenerador produce una cantidad de energía como resultado de cruzar los datos de vientos con su curva de potencia. No se tiene en cuenta el efecto estela.

 

Efecto Estela

El efecto estela consiste en que el viento pierde contenido energético al atravesar el rotor de un aerogenerador, de tal manera que cuando el viento llega al siguiente aerogenerador la cantidad de energía que se puede extraer de él es menor, y por tanto menor la producción de energía.

 

 

Energía bruta

La energía bruta es la cantidad de energía que produce un parque eólico en su conjunto, teniendo en cuenta las pérdidas derivadas del efecto estela.

La única manera de maximizar la energía bruta es mediante el diseño del parque eólico, es decir, aumentando las distancias de separación entre los aerogeneradores para que el viento tenga tiempo de recuperar su energía entre el rotor de un aerogenerador y el siguiente.

 

Energía neta

La energía neta, es la energía producida por el parque eólico que finalmente es volcada a la red eléctrica. La energía neta es el resultado de aplicar un escenario de pérdidas a la energía bruta. Estas pérdidas son la suma de pérdidas eléctricas en el cableado y transformadores, pérdidas de disponibilidad de los aerogeneradores por mantenimiento y reparaciones, pérdidas por ensuciamiento de las palas, etc

Finalmente, se puede observar en el siguiente gráfico la diferencia entre las energías producidas por el parque eólico:

 

Diferencia entre las energías producidas por el parque eólico

 

¿Qué porcentaje de la energía libre se obtiene finalmente como energía neta?

o normal es que las pérdidas por estela sean del rango del 2-5% para parques con pocos aeros o con muchos aeros pero bien distanciados, y del rango del 5-10% para parques que tengan muchos aeros. Si la pérdida de estela supera el 10% habría que hacer un estudio más detallado para tratar de optimizarlo.

El escenario de pérdidas también depende de cada caso en cuestión, pero para que te hagas una idea, teniendo en cuenta pérdidas eléctricas, pérdidas por disponibilidad, ensuciamiento de las palas, etc.podemos tomar un valor medio del 10%.

En conclusión, la cantidad de energía libre que se transforma en neta es del orden del 80-85%.

Como se introduce el famoso limite de Betz (~ 59%) y el rendimiento del propio aerogenerador (~ 70% max de la limite de Betz)

El límite de Betz más que una pérdida, es una limitación puramente física y natural. De este modo, cualquier aerogenerador podrá tener una conversión que nunca superará el 59,25% del contenido energético del viento (E1).

A la hora de estimar la producción de un parque, distinguimos entre la suma de lo que produciria cada aero si estuviera solo (E2), definido como energía libre; la energía del parque teniendo en cuenta el efecto estela, que llamamos energía bruta (E3); y finalmente la energía restante tras descontar el escenario de pérdidas, llamada energía neta (E4).

Siempre se cumple:
E1 > E2 > E3 > E4

Lo único es que el analista empieza a estudiar la producción del parque en el punto E2, ya que la curva de potencia del aero viene definida por el fabricante (con lo que no controlamos la conversión de E1 a E2), y por tanto solo podemos optimizar la energia neta mediante la disminución de estelas (mejorando el diseño) y disminuyendo el escenario de pérdidas (mejor cableado, subestación más cercana, menor contaninación de las palas)

What do you think?

0 points
Upvote Downvote

Total votes: 0

Upvotes: 0

Upvotes percentage: 0.000000%

Downvotes: 0

Downvotes percentage: 0.000000%

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *