Energias sistemas energeticos

Taller

1. Basándose únicamente en los datos de velocidad media, estimar la producción anual de energía de una turbina de viento de eje horizontal con un diámetro de 12 m que opera en régimen de viento con una velocidad media del viento de 8 m/s. Suponga que la turbina eólica funciona bajo condiciones atmosféricas normales (ρ = 1.225 kg/m3). Suponga una eficiencia de turbina de 0,4.

Sol.

Como el año tiene 365 días y cada día tiene 24 horas, así en un año hay:

[pic 1]

Así la producción anual de energía es : [pic 2]

Donde: [pic 3]

[pic 4]

[pic 5]

Así, la producción anual de energía es: [pic 6]

1. Una turbina eólica de tres diámetros de 40 m de diámetro produce 700 kW a una velocidad del viento de 14 m / s. La densidad del aire es de 1.225 kg / m3. Encontrar:

a. La velocidad de rotación (rpm) del rotor con velocidad específica de 5.0.

b. ¿Cuál es la velocidad del extremo de la pala (m/s)?

c. Si el generador gira a 1800 rpm, qué relación de transmisión se necesita para que coincida la velocidad del rotor con la velocidad del generador.

d. ¿Cuál es la eficiencia del sistema eólicas (incluyendo palas, transmisión, ejes y generador) bajo estas condiciones?

Sol.

1. Se sabe que la velocidad especifica es

[pic 7]

[pic 8]

Así, la velocidad de rotación es:

[pic 9]

1. Ahora, la velocidad del extremo de la pala es:

[pic 10]

1. [pic 11]

[pic 12]

1. La potencia máxima viene dada por:

[pic 13]

[pic 14]

1. a) Determine la velocidad del viento a una altura de 40 m sobre el terreno con algunos árboles, si se conoce que la velocidad del viento a una altura de 10 m es de 5 m/s. Para su estimación use dos métodos diferentes de estimación de la velocidad del viento.

b) Utilizando los mismos métodos que en la parte a), determine la velocidad del viento a 40 m si los árboles fueron retirados del terreno.

Sol.

1. Metodo1.

Para este caso [pic 15]

[pic 16]

       Para una altura de 40m

[pic 17]

       Metodo2.

       Para el terreno con algunos árboles Zo=0,1m

[pic 18]

      Para una altura de 40m

[pic 19]

1. Metodo1.

Para este caso [pic 20]

[pic 21]

       Para una altura de 40m

[pic 22]

       Metodo2.

       Para el terreno sin arboles Zo=0,01m

[pic 23]

      Para una altura de 40m

[pic 24]

1. A partir de un análisis de los datos de velocidad del viento (promedio de intervalo horario, tomado en un período de un año), se determina que los parámetros de Weibull son c = 6 m/s y k = 1.8.

a. ¿Cuál es la velocidad promedio en este sitio?

b. Estime el número de horas por año que la velocidad del viento estará entre 6.5 y 7.5 m/s durante el año.

c. Estimar el número de horas por año que la velocidad del viento es superior a 16 m/s.

Sol.

1. La velocidad media anual se calcula asi:

[pic 25]

[pic 26]

[pic 27]

1. El número de horas por año que la velocidad del viento estará entre 6.5 y 7.5 m/s viene dado por:

[pic 28]

[pic 29]

Así, el número de horas por año es:[pic 30]

1. El número de horas por año que la velocidad del viento es superior a 16 m/s viene dada por:

[pic 31]

Así, el número de horas por año donde la velocidad es mayor a 16m/s es:[pic 32]

1. Un aerogenerador con un diámetro de rotor de 55 m tiene una potencia nominal de 1 MW a una velocidad del viento de 14 m/s. Tiene una velocidad de corte de 4 m/s y una velocidad de corte de 25 m/s. Supongamos que esta máquina se encuentra en un sitio donde la velocidad media del viento es de 10 m/s y que se puede usar una distribución de la velocidad del viento de Rayleigh. Calcule lo siguiente:

a. El número de horas por año que el viento está por debajo de la velocidad de corte.

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