El presente "ante - proyecto" se propone el desarrollo y construcción de un generador eólico de 10 KVA, para demostrar que es técnicamente posible la construcción del mismo íntegramente en Mar del Plata.
El desarrollo local de esta tecnología inicialmente da trabajo a 3 personas durante 6 meses, la construcción y montaje da trabajo a 5 personas más durante un mes. Si se hace una proyección futura del avance de la generación eólica permitiría pensar en una planta instalada en el Parque Industrial con un requerimiento importante de mano de obra directa e indirecta, lo cual implica un importante desarrollo socio-económico regional impulsado por esta tecnología.
Se requiere de una inversión de $ 188.000 para desarrollar las especificaciones técnicas correspondientes, la adquisición de componentes, ensamblado, instalación, puesta en marcha y control de funcionamiento durante un año de un generador prototipo de 10 KVA.
Se estima un plazo de ocho meses para el desarrollo del generador prototipo, posteriormente se estiman cuatro meses para la adquisición de componentes y ensamblado con lo cual en el término de un año estaría en funcionamiento el primer generador eólico hecho en Mar del Plata.
Una vez que los resultados obtenidos por la máquina de 10 KVA sean comparables con los estándares Internacionales, se aspira a desarrollar modelos de mayores potencias.
Es posible la construcción e instalación de generadores eólicos en nuestro país, disponemos del conocimiento y de la tecnología necesaria para llevarlo adelante.
OBJETO
Construcción de un generador eólico multipropósito, íntegramente realizado en Mar del Plata.
En este trabajo se describe sucintamente el ante-proyecto para la construcción de un generador eólico prototipo de 10 KW.
El mismo será construido con el concepto de los generadores de potencia, por lo que puede ser considerado un prototipo a escala.
Una vez comprobados los resultados del equipo de 10 KW, es posible ampliar a equipos de mayor potencia, en primera medida de 50 KW y luego 100 KW.
Este proyecto fue desarrollado pensando en la importancia estratégica que significaría para el sector energético el desarrollo de esta tecnología, así como el desarrollo socio-económico que implicaría para la economía regional.
GENERADOR EOLICO
En nuestro país está ampliamente difundida la utilización de la energía del viento para la extracción de agua.
Con el mismo criterio se puede pensar que la energía del viento se puede aprovechar para la generación de energía eléctrica.
El generador eólico convierte la energía cinética del viento en energía eléctrica.
El generador eólico que se propone construir en este ante-proyecto tiene la característica de que puede ser utilizado para diferentes propósitos.
Uno o varios de estos generadores instalados en un lugar donde aún no existe red de energía eléctrica va a permitir el establecimiento de pequeños emprendimientos productivos ya sea para cría de animales, riego o procesos manufactureros.
Como principales ventajas desde el punto de vista técnico, el producto que se quiere desarrollar es simple y de bajo mantenimiento.
Es simple porque genera a tensión y frecuencia variable, de acuerdo al uso que se le quiere dar a la energía eléctrica que produce se le incorporan los accesorios correspondientes.
Es de bajo mantenimiento porque no cuenta con partes móviles de altas velocidades y por otra parte al tratarse de un generador sincrónico de imán permanente el mismo no requiere de anillos rozantes sometidos a fricción.
Los principales elementos que componen un Generador eólico son: Torre o soporte, procesador central, aspas, rotor, góndola en cuyo interior se encuentra el generador propiamente dicho, la vinculación de la torre con la góndola es por medio de un rodamiento de empuje vertical.
Este rodamiento es el que permite girar para posicionarse siempre de frente al viento a través de la corona que se encuentra en la torre y los piñones de giro que se encuentran en la góndola, logrando un mejor aprovechamiento del recurso.
El generador eólico está controlado por un sistema electrónico central que tiene programadas las secuencias de funcionamiento ante las distintas circunstancias.
Esto significa que recibe todas las señales de los sensores que componen el generador eólico y de acuerdo al programa incorporado emite señales de salida, tales como conectarse, desconectarse, frenar su velocidad a cero ante un desperfecto, giro para orientarse de frente al viento, etc.
El generador eólico está provisto de sistemas de seguridad que evitan daños sobre los componentes.
En el caso que la velocidad del viento supera la velocidad de diseño y que ponen en riesgo al generador, este posee un sistema de freno eléctrico – mecánico y un respaldo mecánico - hidráulico que baja la velocidad a cero y por otra parte emite una señal al sistema de giro de modo de tomar una posición de 90° respecto del viento para de este modo evitar esfuerzos mayores.
Un generador eólico está construido con diversos componentes, muchos de los cuales están disponibles en el mercado local o pueden ser desarrollados.
Una vez puesto en marcha el generador se deberán realizar las pruebas de los componentes y mediciones correspondientes a la generación para distintas velocidades de viento. El generador deberá responder a una curva de potencia generada de acuerdo a las distintas velocidades del viento al cual este sometido.
Como es de suponer a bajas velocidades de viento la producción del generador es baja, a medida que aumenta la velocidad del viento se obtienen valores más importantes de potencia, hasta llegar a los 12 m/seg donde alcanza la producción de diseño. Esta curva deberá ser relevada de las pruebas reales que se realicen sobre el generador eólico, la cual deberá ser homologada por los organismos correspondientes.
Asimismo esta curva es la que permite a los especialistas en los estudios de viento con la ayuda de sistemas informáticos estimar una producción anual de energía eléctrica, dado que para ello cuentan con mediciones de dirección e intensidad de los vientos dominantes en la posible zona de emplazamiento.
Por otra parte se requiere de una infraestructura especial para la instalación de estos generadores.
La torre requiere de un anclaje robusto, para lo cual se debe hacer una base o fundación de hormigón armado de dimensiones según las características del suelo donde se quiere instalar el aerogenerador.
Según el propósito del generador a instalar se requerirán componentes adicionales como pueden ser baterías de para el almacenamiento de energía, inversor de corriente continua a corriente alterna, bomba provista con motor sincrónico para extracción de agua o por último un conversor directo de las variables de generación a valores de tensión y frecuencia industrial si lo que se pretende es entregar energía a la red. MERCADO
En la Provincia de Buenos Aires sin mencionar todo el país existen aún muchos lugares aislados donde no llega la red de energía eléctrica, lo cual impide el desarrollo de emprendimientos productivos.
Cabe mencionar que la crisis energética por la cual estamos atravesando, si bien el Estado Nacional está buscando alternativas de solución es un problema que va a afectar al Mundo en un futuro no muy lejano.
Si bien lo que se está proponiendo en este trabajo es la construcción de un generador eólico, lo que en realidad estamos buscando es brindar un servicio de abastecimiento de energía eléctrica acorde a las necesidades del cliente.
Este tipo de generadores está pensado para satisfacer múltiples necesidades, decimos esto porque tiene la propiedad de funcionar bajo las siguientes condiciones:
Aislado de la red
Como único generador
Sistema híbrido
Extracción de agua
Conectado a la red
No solo tiene la posibilidad de funcionar bajo alguna de las condiciones anteriormente mencionadas, sino también una combinación de ellas, todo va depender de las necesidades del cliente.
Esta particularidad de funcionar bajo distintas condiciones abre la posibilidad de diversos mercados tanto para abastecimiento de un grupo de viviendas, emprendimientos productivos, servicios o ahorrar consumo de energía eléctrica de la red.
En cuanto a los emprendimientos productivos podemos mencionar el uso para riego, secado de cereales, calefacción de invernaderos, agua para animales, tambos así como cualquier actividad económica alejada de los centros de consumo.
Servicios porque puede ser instalado junto a los pozos de extracción de agua del sistema de abastecimiento urbano así como para abastecer el sistema de alumbrado público.
En el caso de conexión a la red existente, lo que se busca es el autoabastecimiento y de ese modo ahorrar consumo de la red.
Una vez superada la etapa de prueba del prototipo y siguiendo con el objetivo de construir generadores de mayor potencia, se puede pensar en abastecimiento de pequeñas industrias. PRODUCCION DE ENERGIA ELECTRICA ESPERADA
La energía eólica tiene la particularidad de que no se puede contar como base de ninguno de los sistemas anteriormente mencionados, tanto para cargar baterías o aporte a la red.
La energía que pueda aportar dependerá precisamente de las condiciones variables del viento en la zona de emplazamiento.
Es muy reducido el tiempo a lo largo del año en el cual el generador tiene condiciones de viento para estar a plena producción, normalmente está generando por debajo de su máxima potencia.
Incluso hay momentos a lo largo del año en los que no hay viento suficiente para que pueda estar conectado a la red entregando energía.
Inciden en la producción anual las fallas propias que puede tener el generador, las paradas por mantenimiento y las fallas que puedan haber en la red eléctrica a la cual aporta energía en el caso de sistemas conectados a la red.
Se puede considerar para la Costa Atlántica de la Pcia. de Bs. As. como máximo un 30 % de producción de energía anual respecto de la potencia nominal del generador.
Por lo anteriormente mencionado para el generador eólico que proponemos construir podemos considerar una producción anual de 26.280 KWh, lo que equivale al consumo de 11 viviendas familiares con un consumo promedio de 400 KWh bimestrales.
Cabe mencionar que en el caso de ahorro de energía de la red también se debe considerar los impuestos que se aplican sobre la energía eléctrica que para los efectos del cálculo se consideran un 45% del valor de la energía para no considerar los costos de mantenimiento de red que también se incluyen en la factura.
| CONCEPTO | SUBSIDIO |
| LEY NACIONAL 26.190 | 0,015 $ / KWh |
| LEY PROVINCIAL 12.603 | 0,01 $ / KWh |
| TOTAL | 0,025 $ / KWh |
Finalmente se puede mencionar que los proyectos de estas características en la que para generar energía eléctrica se evita la emisión de gases contaminantes al medio ambiente, pueden solicitar la aprobación de organismos Internacionales para la obtención de bonos de carbono, según lo establecido en el protocolo de Kyoto.
Estos bonos se conocen con el nombre de MDL Mecanismo Desarrollo Limpio y se venden a países que asumieron el compromiso de reducción de emisiones para el 2012, en la que al adquirir estos bonos pueden considerar como reducción de emisión de su propio país independientemente que el proyecto se realice en otro lugar del Mundo.
Para el caso del generador prototipo de 10 KW no se considera este subsidio por tratarse de un emprendimiento de poca escala, si es conveniente su aplicación para la construcción de parques eólicos.
DESARROLLO SOCIO-ECONOMICO REGIONAL
Es de esperar que en nuestro país se produzca un importante desarrollo de la energía eólica, esto fundamentado en las condiciones naturales con las cuales contamos, el agotamiento de los combustibles fósiles en un futuro inmediato y el bajo impacto ambiental que genera producir energía a partir de un recurso renovable.
La ejecución de este ante-proyecto contempla brindar trabajo a 2 personas durante un año para el diseño y desarrollo, posteriormente la construcción y montaje daría trabajo a 3 personas más durante un mes, todo lo anteriormente mencionado corresponde a personal en forma directa. Se estima que en forma indirecta 10 personas más van a realizar tareas relacionadas con este proyecto.
Si se hace una proyección futura del avance de la generación eólica en nuestro país permitiría pensar en una planta instalada en el Parque Industrial con un requerimiento importante de mano de obra directa e indirecta, lo cual implica un importante desarrollo socio-económico regional impulsado por esta tecnología.
COSTOS
Se realizó una consulta en el mercado local para determinar los materiales que pueden ser adquiridos, así como un estudio solicitado a la Facultad de La Plata para el diseño de las palas del aerogenerador.
propiamente dicho.
| DISEÑO: | |
| PROYECTO Y DESARROLLO | $ 70.500,00 |
| COMPONENTES: | |
| MATERIALES Y ACCESORIOS | $ 83.500,00 |
| MONTAJE: | |
| ENSAMBLE Y MONTAJE | $ 34.000,00 |
| TOTAL | $ 188.000,00 |
Este costo asume todos los costos de investigación y desarrollo, con lo cual si se lograra la producción en serie de estos generadores el costo final no debiera superar los $ 105.000,00.
Por otra parte se trata de una cuestión de escala, dado que para mayores potencias se reduce substancialmente el costo por KW instalado.
En cuanto al plazo de ejecución se estima un año para diseño, desarrollo, adquisición de componentes, ensamble y puesta en marcha. Se considera como mínimo un año de pruebas y control de funcionamiento, donde se evaluarán los componentes y se harían mejoras que permitan alcanzar el objetivo buscado.
CONCLUSIONES
Existe una extensa zona del país que no cuenta de abastecimiento eléctrico desde una red, contar con energía eléctrica implica la posibilidad de desarrollo, producción y crecimiento regional.
Estamos ante una crisis energética que pone en riesgo el normal crecimiento del país, ya que la falta de energía impacta directamente en los sectores de producción.
La importancia estratégica de este estudio es comprender que la energía eólica es una alternativa valida para dar respuesta tanto a sectores que por su ubicación geográfica aún no han tenido la posibilidad de acceder a la energía eléctrica así como un aporte de energía a la actual crisis.
Es un sistema de generación de energía eléctrica que tiene la característica de rápida instalación con relación a otras fuentes convencionales.
En nuestro país la base de generación de energía eléctrica es la energía hidráulica, seguido por las centrales térmicas y por las centrales atómicas en menor medida.
La energía eólica para la generación de energía eléctrica es un recurso con un alto potencial por desarrollar.
Los generadores eólicos de energía eléctrica que ya están instalados en el sur del país demuestran las excelente condiciones que disponemos, dado que obtienen valores record de producción a nivel mundial para las potencias instaladas.
El aspecto medio ambiental es sin dudas el principal argumento para el desarrollo de esta tecnología, evita la contaminación del medio ambiente por emisión de gases.
Las centrales térmicas utilizan gas o combustible líquido como insumo, lo cual genera un alto impacto ambiental por la emisión de CO2, así como otros gases tóxicos.
El efecto invernadero del cual se habla en los últimos años y que lleva al calentamiento global es agravado por estas emisiones.
Todo el aporte que se pueda obtener de la energía eólica en la generación de energía eléctrica permitiría evitar el consumo de gas natural o fuel oil, esto llevaría a prolongar las actuales reservas.
Los países desarrollados se vuelcan decididamente a impulsar la energía eólica a partir de la firma del protocolo de Kyoto en 1997, celebrado en Ginebra.
El protocolo de Kyoto establece una serie de metas a los países integrantes para reducir entre otras cosas el efecto invernadero.
Se destinaron grandes cantidades de dinero en subsidios para fomentar la energía eólica, a partir de estas metas fijadas.
La implementación de esta tecnología trae grandes beneficios en el aspecto socio – económico regional.
En todo el proceso de construcción e instalación se requiere mucha mano de obra directa e indirecta.
Se requiere de mano de obra para la fabricación de componentes, el ensamble, el traslado, la adecuación vial, la ejecución de las bases de anclaje, el montaje y posteriormente el mantenimiento.
En Europa una de las limitaciones para la instalación de generadores eólicos para la generación de energía eléctrica es el espacio físico para su instalación, es por ello que han recurrido a la instalación de los mismos off shore, es decir en el mar.
En Argentina el espacio físico no es una limitación, no obstante la instalación de estos generadores permitiría el uso del suelo para otras actividades como podría ser la agricultura.
Las plantas de generación de energía eléctrica convencionales que requieren de gas o combustible para su funcionamiento dejaron de ser rentables a partir de la devaluación, dado que sus costos se triplicaron y sus ingresos no se modificaron.
En el contexto actual ninguna fuente de generación de energía eléctrica es rentable, por lo que el Estado Nacional está interviniendo económicamente para atenuar el impacto de la actual crisis energética.
La energía eólica no es la excepción, aún no están dadas las condiciones económico – financieras para inversores que quieran vender la energía en el Mercado Eléctrico Nacional.
Distinta es la situación para el caso de emprendimientos privados de gran demanda de energía eléctrica y alejados de los centros de consumo, estos son en la actualidad los clientes potenciales para instalar generadores eólicos.
Hoy en día por la relación cambiaria sería inviable adquirir estos generadores de Europa, la devaluación que sufrimos en el año 2002 nos aisló tecnológicamente.
Tenemos la oportunidad de desarrollar nuestra propia tecnología con los elementos que disponemos en el mercado local.