Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Mecánica
Licenciatura en Ingeniería Aeronáutica Plantas de Potencias
Informe de Gira al Parque Eólico de Laudato SI’
Nombre: Matilde Castillo
Cédula. 8-887-309
Fecha de entrega: 30 de agosto de 2016.
Introducción En este informe se comentará acerca de la participación del Parque Eólico LaudatoSI’, en la Provincia
de Coclé, distrito de Penonomé como forma alternativa de energía para reducir en gran parte el uso de combustibles fósiles, utilizados en centrales termoeléctricas, que liberan grandes cantidades de emisiones tóxicas al ambiente que resultan perjudicial para la atmosfera. Además, se mencionarán datos de gran interés referentes a los objetivos principales de este nuevo proyecto en Panamá, como los principales inversionistas, la inversión inicial del proyecto, el plan de logística, las partes de los aerogeneradores; incluyendo sus dimensiones, el principal distribuidor, divisiones de las fases del proyecto, entre otros datos. Debemos agregar la importancia de los proyectos de energía alterna en los que se pueden mencionar la energía Solar, undimotriz, geotérmica, Hidráulica, Biomasa y la Eólica (de la cual se explicará en el presente informe). Primeramente, indicaremos el concepto de Energía Eólica que es aquella fuente de energía renovable que utiliza la fuerza del viento para generar electricidad. El principal medio para obtenerla son los aerogeneradores, “molinos de viento” de tamaño variable que transforman con sus aspas la energía cinética del viento en energía mecánica. La energía del viento puede obtenerse instalando los aerogeneradores tanto en suelo firme como en el suelo marino.
Concepto de Energía Eólica
La energía eólica tiene en realidad su origen en el sol, que produce el viento; a su vez, la energía del viento es captada por los aerogeneradores. El viento se produce por la diferencia de temperatura existente en las distintas capas de aire de la atmósfera. Estas masas de aire a distinta temperatura generan diferencias de presión. El aire se mueve de los lugares donde existe una mayor presión a los lugares donde la presión es menor, y es este movimiento el que produce el viento. El viento, en su trayectoria, mueve las palas de los aerogeneradores, que al girar, mueven un generador que convierte este movimiento en energía eléctrica. Los aerogeneradores se agrupan en zonas con una alta incidencia del viento, y a esta agrupación se la conoce como parques eólicos. En general, los aerogeneradores suelen estar sobre una torre de gran altura, ya que la velocidad del viento es mayor cuanto más alto nos encontramos. También existen aerogeneradores más pequeños, que pueden aportar la energía necesaria a zonas que están aisladas. Ventajas
La energía eólica, a pesar de no estar demasiado implantada en la actualidad y tener aún muchas carencias en su desarrollo, es una de las energías alternativas que terminarán por ser, s í o sí, la alternativa del ser humano cuando se agoten los combustibles fósiles, que ahora extraemos y consumimos sin control. ¿Y por qué decimos que, tarde o temprano, las energías como la energía eólica se van a terminar por imponer? En primer lugar, porque están ahí siempre, no se necesita de complicados procesos de producción y, además, es totalmente renovable. Por supuesto, otra de las grandes ventajas de la energía eólica es que es una alternativa muchísimo más limpia que el carbón, el petróleo o el gas natural, y también que la energía nuclear. Tan solo la energía solar, otra fuente renovable, puede competir con la energía eólica en cuanto a respeto al medio ambiente. De esta forma se podría contribuir a frenar algunos de los grandes males medioambientales que asolan el planeta, caso del calentamiento globales. Inconvenientes.
Los puntos a favor de la energía eólica son tan importantes que pesan mucho más que sus inconvenientes, pero, siendo justos, cabe decir que hay algunos aspectos de la energía eólica que todavía no convencen del todo.
En primer lugar, se necesitan unas condiciones meteorológicas concretas para que pueda funcionar a pleno rendimiento, es decir, no se pueden colocar los aerogeneradores en cualquier sitio, su localización debe estar muy estudiada. Por otra parte, estos aerogeneradores causan un importante impacto paisajístico en la zona y también pueden afectar a la vida y costumbres de los animales de la zona, en especial de las aves. Estas inconvenientes ya han intentado ser paliados, por ejemplo, con la colocación de aerogeneradores marinos, de los que te hablaremos en un epígrafe posterior. Por otra parte, cabe destacar que se trata de una energía todavía poco desarrollada, en la que no hay una inversión y una apuesta segura, ni por parte del gobierno ni de las grandes corporaciones. La energía eólica todavía posee una tasa de producción de energía relativamente baja comparada con otras fuentes de energía, pero cada vez existen aerogeneradores más eficientes y capaces de una producción mayor. En cualquier caso, es una energía con mucho margen de mejora, y eso no deja de ser una buena noticia.
¿Cómo funciona la energía eólica?
La radiación solar, que penetra de forma irregular en la atmósfera, da lugar al aire con diferentes temperaturas que, además poseen, diferentes densidades y presiones. El aire condensado que se
desplaza desde las altas hacia las bajas presiones, crea el viento Gracias a los aerogeneradores, que alcanzan los 90 metros de altura con hélices de hasta 52.5 metros de longitud (dimensiones reales de los aerogeneradores de Penonomé), se consigue esto. La fuerza del viento, mueve las hélices del aerogenerador que, gracias a un rotor de un generador, convierte la fuerza del viento en energía eléctrica.
Fotografía de la Compañía Tecnorenova del eje del rotor conectando las tres aspas con el generador (cilindro detrás de aspas) y posterior motor con sistemas de control incorporados (dentro de la gran caja detrás del generador).
Pero uno de los problemas que más preocupa en el campo de la generación de la energía eólica es la variabilidad de la fuente, es decir del viento. Los aerogeneradores , en general, están preparados para funcionar en forma óptima cuando el viento sopla dentro de un rango determinado de velocidades. El rango de inicio de operaciones usados en los aerogeneradores del Parque eólico de Penonomé es a partir de los 3 m/s hasta alcanza un máximo de 12 a 14 m/s. Al mínimo de velocidad del viento se le llama velocidad de conexión, o sea la cantidad más pequeña para generar algo de electricidad, y al máximo se lo llama velocidad de corte, o sea cuando ya es contraproducente, ya que podría romper el mecanismo. Al momento de llegar al punto máximo de velocidad el sistema tiene un control de bloque que le permite detenerse para proteger el funcionamiento de estos. Esto se puede dar cuando aumentan las velocidades del viento, en momentos de fuertes tormentas, como también se detienen al haber contantes relámpagos eléctricos. Cabe indicar que en las puntas de las aspas hay pararrayos de material metálico y con
una serie de conexiones que llevan la energía eléctrica directamente a tierra para evitar un daño a los aerogeneradores. Se pueden apreciar en la siguiente figura.
Aquí se puede apreciar el pararrayos en la punta de una de las aspas, además del momento en que eran llevadas a la Provincia de Coclé.
Características y dimensiones de los Aerogeneradores El viento, fuente de energía.
La energía eólica se ha convertido en una de las alternativas renovables más utilizadas. Los molinos están diseñados para adaptarse a las condiciones de viento, dirección y velocidad, para conseguir el máximo rendimiento y proteger el conjunto en caso de temporal. Primeramente, se indican que las aspas son de fibra de Vidrio y miden aproximadamente 52.5 metros. El generador es el cilindro consecuente al eje de las aspas.
En la parte superior de la caja del motor, se encuentran los sensores y anemómetros que miden las condiciones de los vientos, entre esas: velocidad, presión, temperatura. La Barquilla se encuentra a una altura determinada en el gran cilindro vertical o base del sistema.
Esta se encarga de controlar el generador y los motores de orientación. Si el viento es débil, las palas se orientan verticalmente para ofrecer la máxima potencia y se inicia el giro del rotor. Cuando el viento es excesivo, las palas se colocan paralelas al viento y el rotor deja de girar. Una vez es recibida la energía del viento a través del movimiento de las palas, y transformada a energía eléctrica de parte del generador, la electricidad es enviada por cables que bajan por el interior de la torre y se conecta al a red camino a la central. La central recibe esta en una batería para luego transportarla a la ciudad o poblado al cuál se suministrará.
En la imagen se puede apreciar el momento en que aseguran la caja del motor, para ser colocada en la parte superior de la torre, sobre esta se encuentran los sensores encargados de registrar características del viento.
Este proyecto se encuentra dividido en varias fases, que se describirán a continuación. ➢
Fase I. Propiedad de Goldwind Americas. Cuenta con 22 unidades de 2.5 MW cada una
y 55 MW de capacidad instalada. ➢
Fase II y III. Propiedad de Interenergy Holdings. •
Fase II .
Con capacidad de 165 MW. Cuenta con 66 unidades de 2.5 MW cada
una. •
➢
Fase III . Con capacidad de 50 MW. Cuenta con 20
unidades de 2.5 MW c/u.
Fase IV. Propiedad de la Unión Eólica Panameña. Aún en desarrollo con capacidad
instalada de 67.5 MW. Inició construcción este año. Se contará con 26 unidades. En la Fase II y III, hay 86 unidades de generación, con tecnología de imanes Permanentes (Goldwind 2.5 PMDD), Torres de 90 metros de altura, con palas de 52.5 metros de longitud. Área de barrido de 110 metros cuadrados.
Construcción y montaje de las Torres Inicialmente se hacen los estudios preliminares del suelo, con el personal capacitado, con el cuál se obtiene la información necesaria para el diseño de los posteriores cimientos o base del aerogenerador. De esta forma se da inicio al armado de la estructura o esqueleto para la colocación del hormigón. En cada base hay 1 250 a 1 500 toneladas de hormigón, 120 000 toneladas de hormigón y 300 000 metros cúbicos de movimiento de tierra.
Aquí se puede apreciar el inicio de la estructura de la base.
Luego al realizar esta, se coloca la base de la torre, con la mayor seguridad posible, debido a ser el principal componente base del sistema eólico.
En esta imagen se aprecia la base de la torre, con los cimientos finalmente terminados, donde al fondo se puede ver los tres cilindros de la torre, el centro de las aspas, la caja del motor.
El aerogenerador cuenta es traído en 10 pares esenciales que son: la base, 3 cilindros de la torre, la caja del motor y sistemas de control, el generador, el centro de las aspas y las 3 aspas. Primero son colocados los cimientos de varias unidades de aerogeneradores, y luego se van ensamblando las distintas partes con mucho cuidado debido a sus grandes dimensiones. Se requirió de un numeroso personal capacitado para la realización del ensamblado de cada una. A continuación, se presentarán cada una de las etapas de ensamblaje.
Todo inicia con la base y luego la colocación de los cilindros de la torre. Todas las partes son elevadas con grandes grúas.
Luego de armar la torre, se procede con la caja del motor y los sistemas de regulación y control del rotor. Dentro hay una cabina para el acceso manual del personal autorizado. Además, se debe anexar que esta caja tiene una ligera inclinación delantera de 5 grados, para mejorar la estabilidad al colocar la aspas.
Se sigue con el generador.
Por último, las aspas. Que son armadas previamente en el suelo.
Izaje y colocación de las aspas.
Finalmente, se hacen las revisiones de todo el aerogenerador.
Algunos objetivos principales del Proyecto del Parque Eólico
Para la Fase II y III, se pretende lo siguiente: ➢
Disminución de 480 GWh en generación térmica en Panamá.
➢
Producción de 566 GWh de energía limpia.
➢
Reducción de 991,508 BBL de petróleo.
Logística del Proyecto del Parque Eólico
Los aerogeneradores fueron traídos desde China a través del Océano Pacífico por medio de 8 buques, que contaban con 86 turbinas con todas sus componentes de 2.5 MW, los cuales tomó alrededor de 5 meses realizar los embarques hasta Colón, pasando a través del Canal.
Imágenes del recibimiento de los componentes de las turbinas en puerto.
Una vez recibido todos los componentes en puerto, se envían cada uno de estos en horarios nocturnos debido a las dificultades del tráfico en horas pico y por las grandes dimensiones de cada pieza.
Enviados a través de Interamericana hasta La Provincia de Coclé, corregimiento de Penonomé. Fue un gran desafío llevar las aspas por ser de 52.5 metros. Se requirió de grandes mulas de carga. La empresa encargada del transporte y logística de cada una de las partes fue Tree Logistics.
En las anteriores imágenes se muestra el transporte de las aspas a través de la Interamericana.
Conclusión
En este informe se describe el proceso que se llevó a cabo para la realización del Parque Eólico Laudato Si en la Provincia de Coclé, distrito de Penonomé y cómo surge la idea de este proyecto. Tras la visita a este parque se pudo conocer cuáles son los principales objetivos de este proyecto, referente al tema de ahorro energético. Que intentan llegar generar a un 7% de electricidad demandada por el país, reduciendo en gran medida el uso excesivo de combustibles fósiles, como lo son todos los derivados del petróleo. Estos expulsan grandes cantidades de emisiones tóxicas al ambiente tras los procesos de combustión, en las centrales Termoeléctricas. Es interesante saber cómo se crean proyectos y grandes inversiones, con el propósito de ayudar a la población y al ambiente en elevados pagos concernientes a energía eléctrica, ya que resulta más económica la energía eléctrica obtenida de fuentes alternas, que no usan algún tipo de combustible; que otras, las cuales son obtenidos tras complejos procesos como lo son los motores de cuatro y dos tiempos. La visita a este Parque fue de gran interés, ya que nuestro país trata de hacer contribuciones al ambiente, trata de mejorar la calidad de vida de los panameños, y como se tiene en mente muchos otros proyectos con energías alternas. Se aprendió mucho de tema y se desea en algún momento participar en alguna gran inversión de esta magnitud de aporte a la población. Se pudo notar también el orgullo del personal que participa en este parque, la emoción de ser parte de una gran obra, que se pretende siga creciendo con el tiempo.
