4 MATERIALS AND METHODS
5. OBSERVATION AND ANALYSIS
Al conocer que energía eléctrica se requiere generar por medio de aerogeneradores podremos determinar la cantidad de estos así como sus características, arreglos de conexión e instalación.
Se considera cubrir 80.1626 KW/H/D (tabla 4.1) solo con aerogeneradores, por lo que se necesita considerar la eficiencia de operación, de los equipos con los que trabajaran dichos aerogeneradores, donde prácticamente son los mismos que se consideran para los paneles solares a excepción de las perdidas por trabajo sometido a temperaturas altas:
- Eficiencia de las baterías con las que cuenta el sistema = %81. - Eficiencia de cable conductor = 97.5%
- Eficiencia del inversor con el que cuenta el sistema 95.5%
Lo que nos otorga un total de 75.42 % de eficiencia en el sistema, esto quiere decir que de cada KW Generado solo se entregan 754.2 W y se pierden 245.8 W Por lo que se necesita considerar que se requiere generar energía eléctrica un
24.58% extra, adicionado a la generación que se requiere cubrir.
Entonces al multiplicar 1.2458 (factor de corrección) por, los 80.1626 KW/H/D que se requieren generar, se cubrirá la energía eléctrica perdida y la energía eléctrica demandada obteniendo así un total de 99.8665 KW/H/DIA. Correspondientes a la energía eléctrica esperada generada por medio de aerogeneradores.
Los aerogeneradores que se citaron es un producto donde la fabricación corresponde a la empresa Inglesa “AEOLOS WIND TURBINE”, los cuales fueron
seleccionados por sus amplias y positivas características técnicas con las que cuentan.
Se trata del aerogenerador de eje vertical “AEOLOS-V 5KW” (Fig. 4.6), moldeado en aleación de aluminio, con una altura de 4m y con un diámetro de 3.6m, y con un peso aproximado de 285 kg, el cual será capaz de entregar 5KW de potencia en condiciones donde la velocidad del viento sea de 5m/s y hasta 7KW donde la velocidad sea superior.
Dicho aerogenerador, nos otorga un total anual de 6657 KWH de energía generada, en condiciones de 5m/s de velocidad del viento, según los datos técnicos que presenta el fabricante.
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Considerando que la velocidad del viento anual registrada según indicadores del
software “RETSCREEN” en los datos meteorológicos correspondientes a la zona de Tapachula Chiapas es de 4.7 m/s se obtendrán alrededor de 6257.58 KWH de energía generada en un periodo de un año según la comparación con la energía generada respecto a los datos técnicos del fabricante antes citados.
Al dividir los 6257.58 KWH anuales entre 365 se obtiene 17.1441 KWH/DIA los cuales al ser divididos por la potencia de entrega en este caso 5KW obtenemos 3.4288 Horas
eficaces al día de aprovechamiento del viento.
En la siguiente tabla (Tabla. 4.2) podemos observar la cantidad necesaria de aerogeneradores para cubrir la generación de energía eléctrica demandada, de acuerdo a su potencia máxima de entrega y alas horas eficaces de utilización.
Fig. 4.6 Aerogenerador “Aelos-V 5kW” [28]
Aerogenerador POTENCIA
MAXIMA (W) H/DIA TOTAL W/H/DIA 1 5000 3.4288 17 144.0548 6 30 000 3.4288 102 864.3288
TABLA 4.2 Generación de Energía Eléctrica por parte de Aerogeneradores.
Tomando en cuenta que el 45% de la energía total demanda por el edificio habitacional, multiplicada por la eficiencia del sistema que abastecerá dicha energía, se obtuvo de 99.8665 KW/H/DIA, con la instalación de 6 Aerogeneradores bastara para cubrir dicha demanda energética. A continuación se muestra un fragmento del catálogo donde se obtuvieron algunos de sus datos técnicos (Fig. 4.7)
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Fig. 4.7 Catalogo Aerogenerador “Aeolos-V 5kW” [28]
El Aerogenerador “Aeolos-V 5Kw” cuenta con Triple Protección de Seguridad, así como también con diferentes características técnicas descritas a continuación:
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PROTECCION DE SEGURIDAD
- Diseño de hélice especial: las hélices utilizan el diseño aerodinámico especial que limita la velocidad de rotación máxima de 200 rpm hasta la velocidad del viento de 30 m/s ó 40 m/s. Es más seguro y fiable de la turbina eólica de eje tradicional vertical.
- Carga - descarga: la operación de carga - descarga con función de carga. Va aprovechar la potencia de salida y controlar la tensión de la velocidad del viento fuerte.
- Freno mecánico: El freno mecánico manual puede detener la turbina de viento para el mantenimiento o climas extremos tras advertencias anormales. El sistema de freno hidráulico automático opera desde una instalación remota. Deteniendo el voltaje excesivo sobre la velocidad del viento, que genera mayor temperatura y provoca serios daños.
ALTA EFICIENCIA
Puede comenzar a operar y generar energía eléctrica con 1.5 m/s de velocidad de viento obteniendo una potencia de salida favorable al inversor. Esto es más eficiente que las turbinas de viento horizontales que necesitan alrededor de 3.5 m/s, o incluso 4.5 m/s de velocidad de conexión.
Cargador de MPPT para fuera de la red: El controlador de carga puede aumentar la eficiencia de carga a 94%. Puede cargar el banco de baterías cuando la velocidad del viento es superior a 3.0 m/s.
ARREGLO DE CONEXIÓN
Citando el cálculo anterior respecto a la energía eléctrica generada por Aerogeneradores, se necesita la instalación de 6 aerogeneradores de 5kW de potencia, para satisfacer el 45 % de la energía total demanda por el edificio habitacional, al presentarse la característica de tener aerogeneradores de eje vertical, estos pueden se pueden apilar uno arriba de otro, por lo que se opta por la instalación de 2 torres con la capacidad de 3 aerogeneradores cada una.
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A continuación se muestra un ejemplo de dicha torre, (Fig. 4.8) la cual tiene de diámetro 6 metros aproximadamente y alrededor de 4 metros de distancia entre torres, lo que nos daría una altura máxima de 28 metros aproximadamente de cada torre, las cuales serán instaladas en las esquinas traseras de la azotea del edificio habitacional.
A continuación se muestra un diagrama ilustrativo (Fig.4.9) extraído del catálogo del fabricante, de una posible conexión de este tipo de Aerogeneradores dentro de un sistema de generación aislado.
Fig. 4.8 Torre con 2 aerogeneradores “Aeolos-V 5kW” [28]
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