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| Fuente: Iberdrola |
El objeto del proyecto, defendido en el Máster ERMA-UPM del Curso 2009-2010 [1], fue el diseño integral de un parque eólico en terreno complejo, ubicado en la provincia de Alava, País Vasco (España). Incluyendo el análisis del recurso eólico y sus incertidumbres, su análisis financiero, la planificación de las obras y el estudio de impacto ambiental durante toda la vida útil del parque.
(The aim of the project, defended with honors in the academic year 2009-10 for the Master´s degree in renewable energies and environment from the Technical University of Madrid [1], was to design a wind farm located in a complex terrain in the Alava province, Basque Country (Spain). The project includes the wind resource analysis, financial analysis, work scheduling and the environment impact analysis during wind farm expected life)
INTRODUCCIÓN INTRODUCTION
El proyecto se dividió en cuatro bloques fundamentales, de los que se puede destacar el análisis del recurso eólico. Asimismo, también se estudiaron los aspectos eléctricos, financieros y medioambientales del proyecto.
Antes de comenzar con los cálculos es preciso situar geográficamente el emplazamiento y entender los condicionantes medioambientales del entorno. El parque eólico se proyectará en un cordón montañoso situado en un punto singular en la geografía de la provincia de Álava, donde el recurso eólico se ve influenciado por la disposición de los Montes Vascos, con vientos predominantes del Norte influenciados por la corriente Cantábrico-Mediterráneo y vientos del Sur provenientes del océano atlántico. El cordal montañoso tiene una longitud total 10km, de los cuales únicamente podrán ser utilizados 9 km según lo estipulado en el Plan Territorial Sectorial de la Energía Eólica de la Comunidad Autónoma Vasca.
Antes de comenzar con los cálculos es preciso situar geográficamente el emplazamiento y entender los condicionantes medioambientales del entorno. El parque eólico se proyectará en un cordón montañoso situado en un punto singular en la geografía de la provincia de Álava, donde el recurso eólico se ve influenciado por la disposición de los Montes Vascos, con vientos predominantes del Norte influenciados por la corriente Cantábrico-Mediterráneo y vientos del Sur provenientes del océano atlántico. El cordal montañoso tiene una longitud total 10km, de los cuales únicamente podrán ser utilizados 9 km según lo estipulado en el Plan Territorial Sectorial de la Energía Eólica de la Comunidad Autónoma Vasca.
EVALUACIÓN DEL RECURSO EÓLICO WIND RESOURCE ANALYSIS
Para la caracterización del recurso eólico en el emplazamiento, se dispusieron de datos diezminutales de velocidad y dirección medidos en un mástil tubular de 40m de alto. Asimismo, las mediciones disponían de datos de temperatura, humedad y presión atmosférica, con los que se calculó la densidad del aire en el emplazamiento (la cual fue corroborada con estaciones de largo plazo).
Los datos fueron tratados y filtrados, con el objetivo de eliminar valores anómalos registrados debido a las continuas heladas sufridas en el mástil meteorológico. Asimismo, y con objetivo de aumentar la disponibilidad de los datos registrados a 40m, éstos fueron correlacionados linealmente con mediciones a otras alturas, en periodos en los que el sensor a 40m tuvo errores de medición. Siendo así, se obtuvo la estadística de viento (ajuste de Weibull) para caracterizar el recurso eólico del emplazamiento.
Para la caracterización del recurso eólico en el emplazamiento, se dispusieron de datos diezminutales de velocidad y dirección medidos en un mástil tubular de 40m de alto. Asimismo, las mediciones disponían de datos de temperatura, humedad y presión atmosférica, con los que se calculó la densidad del aire en el emplazamiento (la cual fue corroborada con estaciones de largo plazo).
Los datos fueron tratados y filtrados, con el objetivo de eliminar valores anómalos registrados debido a las continuas heladas sufridas en el mástil meteorológico. Asimismo, y con objetivo de aumentar la disponibilidad de los datos registrados a 40m, éstos fueron correlacionados linealmente con mediciones a otras alturas, en periodos en los que el sensor a 40m tuvo errores de medición. Siendo así, se obtuvo la estadística de viento (ajuste de Weibull) para caracterizar el recurso eólico del emplazamiento.
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| Fuente: PFM ERMA-UPM 2010 [1] |
Como datos de entrada al software de cálculo WAsP, se introdujo un modelo digital del terreno con curvas de nivel cada 10m y una extensión de al menos 10km desde el punto más lejano del parque eólico. Además, ayudándose de una visita al emplazamiento y de ortofotografías del terreno, se realizó un mapa de rugosidad de la zona, con información hasta 20km desde el punto más lejano del PE. Con todo ello, se realizo un mapa del recurso eólico de la zona.
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| Fuente: PFM ERMA-UPM 2010 [1] |
Una vez estudiado los condicionantes eólicos del emplazamiento, se procedió a la elección de la turbina a instalar. Para ello se realizó un análisis multicriterio entre diversos fabricantes con presencia en España y maquinas certificadas CLASE I-A.
DIMENSIONADO DEL PARQUE EÓLICO WIND FARM DESIGN AND LAYOUT
Se eligió el aerogenerador REPOWER M82 (tipo IEC Ia) [Catálogo], de 2.05MW de potencia nominal y con una altura de torre de 69m. Una vez seleccionado el modelo se eligieron las 24 posiciones que mejor ratio de optimización entregaban al proyecto.
Los datos de producción bruta [AEP] finalmente obtenidos para 24 turbinas M82 Evolution, en total 49.2MW instalados, son 205GWh/año, equivalente a 4167 horas a plena potencia.
Nótese, que esta producción fue calculada sin correción por el efecto DeltaRIX, propio de terrenos complejos (pendiente superiores al 30-40%), en los que el software WAsP no funciona correctamente[3]. Siendo así, y tras diversa documentación consultada[2], se procedió a corregir la estimación de producción para valores con delta de RIX superiores al +-5%. La producción del parque corregida con el parámetro deltaRIX, para las 24 turbinas M82 Evolution, será de 164.34GWh anuales, equivalente a 3500 horas a plena potencia, un 17.8% inferior al inicial.
De esta forma, se quiso demostrar la importancia de disponer de diversos puntos de medición cuando el terreno es complejo. Es por ello, que se recomienda instalar al menos un segundo mástil de medida a una distancia de entre 2 y 3 km, con el objetivo de reducir la incertidumbre en el calculo del AEP del parque eólico.
Para el estudio del efecto de las estelas en la producción energética del parque se utilizó el software de la UPM, UPMPark, especialmente indicado para parques eólicos en terrenos complejos, obteniéndose una intensidad de la turbulencia añadida máxima (I15) a la altura del buje de 0,158. También se calcularon según este modelo, las pérdidas por efecto estela, resultando ser del 4 %. Éstas fueron comparadas con las calculadas por el método estándar de WAsP, resultando ser éstas últimas un 2% menores.
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| Fuente: PFM ERMA-UPM 2010 [1] |
También se estudió el comportamiento de las turbinas por vientos extremos. Para ello se calcularon la velocidad extrema a 50 años esperada (Vref,50años), y la velocidad de racha máxima (V3s,max). Para el cálculo de la Vref,50años se emplearon 2 métodos diferentes (el método de las tormentas independientes y el Europeand Wind Turbine Standard) con el objetivo de reducir la incertidumbre en el calculo. De esta manera, el resultado obtenido (42.7m/s) está por debajo de los límites establecidos por la norma IEC61400-1 para aerogeneradores CLASE I que fija el límite en 50 m/s.
Finalmente se dimensionaron los conductores, optimizando su sección para reducir las pérdidas energéticas, y la aparamenta eléctrica de la red de 30kV de conexión de los aerogeneradores con la subestación eléctrica de Barrundia conectada a la red de transporte de 130kV.
Los caminos de acceso serán reutilizados a partir de caminos rurales y forestales ya existentes en la zona. No obstante, se aplicarán las mejoras correspondientes de acuerdo con la normativa aplicable.
El proyecto contempló el estudio de Impacto Ambiental de toda la vida del parque eólico, desde la obra hasta su desmantelamiento, planteándose las medidas correctoras necesarias para reducir los impactos identificados mediante una matriz de impactos, y siguiendo las recomendaciones de las organizaciones de protección del medio ambiente implicadas, como SEO-BirLife o ADENA.
Como parte del proyecto se realizó un vídeo para estudiar el impacto visual del parque:
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| Fuente: PFM ERMA-UPM 2010 [1] |
CONCLUSIONES CONCLUSIONS
Es importante conocer todos los aspectos (técnicos, financieros, sociológicos, etc..) que envuelven a un Parque Eólico, con el objetivo de optimizar el diseño del mismo.
El proyecto se ha diseñado para un layout de 24 turbinas de 2.05 MW, REPOWER M82 Evolution. La potencia instalada (49.2MW) cumple con los requisitos necesarios para conectarse a la red y poder entrar en el régimen tarifario especial, propio de instalaciones eólicas.
El proyecto se ha diseñado para un layout de 24 turbinas de 2.05 MW, REPOWER M82 Evolution. La potencia instalada (49.2MW) cumple con los requisitos necesarios para conectarse a la red y poder entrar en el régimen tarifario especial, propio de instalaciones eólicas.
Debido a la complejidad del terreno, el cálculo de la energía producida posee una gran incertidumbre. Siendo así, en terrenos complejos, se recomienda la instalación de mástiles de medida al menos cada 3km.
Aun así, el proyecto resulta altamente rentable a la vista del análisis financiero que arroja un VAN de 53.739 millón €, una TIR del 21.14% y un Periodo de retorno de 7 años. La electricidad generada tendrá un coste normalizado [LEC] de 14.53 €/MW.
REFERENCIAS
[1] López de Maturana Echevarría, Jon (2010), Parque eólico en la Sierra de Alabieta. Proyecto Fin de Máster, E.U.I.T. Industrial (UPM).
[2] Mortensen, N.G., Bowen, A.J., Antoniou, I. (2007), Impoving WAsP predictions in (too) complex terrain. European Wind Energy Conference & Exhibition, Dublin, Ireland.
[3] Mortensen, N.G., D.N. Heathfield, L. Myllerup, L. Landberg and O. Rathmann (2007), Wind Atlas Analysis and Application Program: WAsP 9 Help Facility. Risø National Laboratory, Technical University of Denmark, Roskilde, Denmark.
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