1. Dades concretes sobre la central de Colladetes
Ubicació
La central es troba a les Colladetes, una muntanya de 289 metres situada al terme municipal del Perelló, a la comarca del Baix Ebre.
Integració amb l’entorn
Quan la central va ser construïda, la Generalitat es va encarregar de seguir diverses mesures per tal de no danyar l’entorn natural de la zona. Algunes d’aquestes mesures són: la neteja del sotabosc, la creació d’un abeurador per la fauna, la plantació i reforestació d’alguns arbres i plantes, la construcció d’un dipòsit contra-incendis i el seguiment especial de les àguiles cuabarrades (una espècia en perill d’extinció, que viu majoritàriament a les Colladetes).
D’aquesta manera, s’aconsegueix que la central no tingui cap impacte greu en el medi que l’envolta (deixant de banda l’impacte paisatgístic, que sempre serà un problema per aquest tipus de centrals).
Començament de l’activitat
El parc eòlic va començar a funcionar l'any 1999, però aleshores només tenia 36 generadors de fase I. Al 2001 van afegir els de fase 2.
Turbines
Actualment hi ha 54 turbines al parc eòlic. 36 d’elles són de fase 1, i 18 de fase 2. Les turbines són del model Gamesa G47/660. Són així:
Perspectives de futur
D’entre altres projectes, al parc eòlic de Colladetes hi ha un aerogenerador prototip de grans dimensions, molt més gran que qualsevol altre generador que hi hagi al parc. L’objectiu és aconseguir que aquest nou aerogenerador esdevingui una realitat, ja que així la quantitat d’energia elèctrica generada superaria de lluny a produïda per un aerogenerador estàndard.
Aquest és el més immediat d’una sèrie de projectes que s’estan posant en marxa actualment amb l’objectiu d’augmentar l’eficiència del parc, sempre tenint en compte de no malmetre l’entorn.
2. Anàlisi tecnològic de l’aerogenerador
Tipus de màquina elèctrica
Els generadors són un tipus de màquina generadora d’energia elèctrica. Són convertidors electromagnètics que transformen l’energia mecànica que reben per l’eix del rotor en energia elèctrica que subministren a la xarxa per mitjà dels seus borns.
Concretament, els aerogeneradors funcionen amb un alternador, ja que l'energia elèctrica que generen és corrent altern.
Concretament, els aerogeneradors funcionen amb un alternador, ja que l'energia elèctrica que generen és corrent altern.
Imatges de les parts
Les parts fonamentals del generador són l’estator i el rotor. L’espai que queda entre tots dos s’anomena entreferro.
L’estator és format pel conjunt d’elements que constitueixen l’estructura sobre la qual se sustenten els diferents òrgans de la màquina. Conté el sistema inductor destinat a produir el camp magnètic, i està format pels pols inductors, el bobinatge inductor i la culata.
Imatge d’un estator.
El rotor és la part giratòria de la màquina, que en estar sotmesa a la variació de flux, engendra la FEM induïda. Conté el sistema induït, solidari a la màquina, que està format pel nucli induït, el bobinatge de l’induït, el col·lector, les escombretes i els coixinets.
Imatge d'un rotor
Materials
Pols inductors: xapa magnètica apilada.
Bobinatge inductor: conductors de coure o alumini recoberts de vernís aïllant.
Culata: material ferromagnètic amb baix contingut de carboni (fosa o acer suau).
Nucli de l’induït: xapa magnètica apilada.
Bobinatge induït: espires de coure.
Col·lector: segments de coure o lamel·les.
Escombretes: peces de carbó-grafit o metàl·liques.
Les pales del rotor solen construir-se utilitzant una matriu de malles de fibra de vidre impregnades d’un material com el polièster o l’epòxid. La matriu base pot estar fabricada (totalment o parcialment) de fibra de carboni, que és un material amb alta resistència i lleugeresa, encara que bastant car.
La majoria de torres dels aerogeneradors moderns són d’acer, i solen estar unides amb pens a les fonamentacions de formigó sobre les quals reposen.
Procés de construcció
La construcció d’un aerogenerador és molt complicada i complexa. A la pàgina web de Gamesa, una multinacional de les noves tecnologies, hi he trobat un apartat on explica resumidament el procés de fabricació d’un aerogenerador. La pàgina inclou imatges de cada un dels passos amb les explicacions corresponents.
Primer de tot explica la fabricació de la góndola, després de la torre i finalment de les pales. Per acabar es detalla tot el procés de muntatge; quan s’ajunten aquestes tres parts.
De totes les pàgines que he trobat, la de Gamesa és la que explica més entenedorament el procés. Adjunto el link:
Explicació del funcionament
Buscant vídeos per entendre el funcionament dels aerogeneradors, n’he trobat varis de molt entenedors (la majoria en anglès, però no és un problema). Aquest que penjo aquí és un vídeo que pertany a alguna campanya pro- energies renovables, i que explica de manera molt concisa el funcionament d’un generador eòlic, o wind turbine. Penjo aquest perquè és el que té millor qualitat d’imatge i so (i està molt ben presentat), però de fet n’he vist un munt d’altres.
La introducció i la part final són més aviat irrellevants, ja que el que ens interessa a nosaltres és la part dissenyada en 3D, que explica el funcionament de la màquina.
Actualització: Per fi he trobat un vídeo que explica com funcionen els generadors de corrent altern de manera clara i concisa. Fins ara no ho entenia del tot, però amb aquesta explicació de menys de 2 minuts m'ha quedat totalment clar.
Actualització: Per fi he trobat un vídeo que explica com funcionen els generadors de corrent altern de manera clara i concisa. Fins ara no ho entenia del tot, però amb aquesta explicació de menys de 2 minuts m'ha quedat totalment clar.
Posada en marxa
Si es connecta o es desconnecta un generador eòlic d’alta potència a la xarxa simplement accionant un interruptor de corrent, és molt probable que es faci malbé el generador, la caixa de canvis i tota la xarxa de subministrament del barri. Per això, els dissenyadors d’aerogeneradors han hagut de determinar una altra manera de connectar els generadors a les xarxes.
Els processadors DSP (Digital signal processor) s’encarreguen de calcular l’estabilitat de la freqüència de la xarxa i les potències activa i reactiva de la turbina. (Aquests valors depenen de si el voltatge i el corrent estan en fase o no.) Per tal d’aconseguir la qualitat de potència òptima, l’anomenat Controlador de Potència Reactiva s’encarrega d’apagar o posar en marxa una sèrie de capacitors elèctrics, que ajusten la potència reactiva (és a dir, l’angle de fase entre el voltatge i el corrent). Això assegura que el generador s’acobli suaument a la xarxa i no ho faci malbé tot.
Controlador de potència reactiva, amb els interruptors per apagar o encendre els diversos capacitors.
3. Energia eòlica a Catalunya i Espanya
Percentatge de potència
Al 2007 Espanya era productora del 20% d’energia eòlica mundial. Actualment, a causa del desenfrenat desenvolupament de les energies renovables als Estats Units, aquest percentatge ha baixat al 16%. Som el 3r país que més energia eòlica produeix a tot el món, només per darrere d’Alemanya (que ja porta uns anys en primer lloc) i els Estats Units. El 2011 la producció total a Espanya va ser de 19,96 MW.
A Catalunya, l’energia elèctrica produïda per les centrals eòliques només cobreix un 1,5% de la demanda elèctrica de tota la comunitat autònoma. A més, només produïm un 2,5% de tota l’energia eòlica d’Espanya. Aquestes són dades que em sorprenen molt, doncs jo pensava que l’energia eòlica a Catalunya estava molt més desenvolupada.
Legislació vigent
Entre d’altres coses, la lleig d’energies renovables d’Espanya (que va entrar en vigència ja fa uns anys) procura que aquestes energies no facin malbé el medi ambient. També parla de cada energia per separat, i fa referència a la seva distribució (potència, preus, etc). A més a més, es fixa com a objectiu incrementar la producció d’energia renovable en els següents anys.
Aquest és l’article que pertoca a l’energia eòlica:
Artículo 10
Retribución de la electricidad generada a partir de la energía eólica
Retribución básica: 5,5 céntimos por kilovatio-hora (5,9 céntimos)
Retribución incrementada: 8,7 céntimos por kilovatio-hora (8,8 céntimos)
La retribución incrementada (privilegiada) se abona durante un período mínimo de cinco años.
Posteriormente en función del rendimiento, hasta alcanzarse el 150 por ciento de la central de referencia.
Para las demás centrales a partir de julio de 2005 el plazo se prorroga dos meses por cada 0,75 por ciento del rendimiento de referencia en que su rendimiento se sitúe por debajo del 150 por ciento del rendimiento de referencia.
Degresión: 2 por ciento a partir del 1 de enero de 2005 (hasta ahora: 1,5 por ciento)
Repotenciación (repowering):
(sustitución de centrales antiguas, como mínimo triple potencia)
Prórroga de dos meses por el 0,6 por ciento del rendimiento de referencia
Offshore:
Retribución básica: 6,19 céntimos por kilovatio-hora
Retribución incrementada: 9,1 céntimos por kilovatio-hora
La retribución incrementada se abona durante los primeros doce años (hasta ahora nueve).
La norma especial offshore para la duración de la retribución incrementada rige hasta 2010 (hasta ahora 2006)
Degresión: 2 por ciento a partir del 1 de enero de 2008
Aquí és on he trobat la llei d’energies renovables vigent:
Perspectives de futur
L’objectiu de Catalunya és incrementar la producció eòlica fins a 3500MW pel 2015. El Pla d’Energia 2005-15 (aprovat a Catalunya el 2005) té com a objectiu l’increment de les energies verdes en la comunitat. Actualment a Catalunya hi ha 653MW en funcionament, 267 en construcció, 973 autoritzats i 534 en tramitació. Si aquests parcs arriben a posar-se en funcionament, s’assolirà l’objectiu.
Espanya té la intenció d’unir-se al pla Europeu, que consisteix en arribar a una producció de gairebé 500TWh amb 180GW instal·lats. Això suposaria assolir el 20% de la demanda elèctrica mundial, de la que actualment en proporcionem un 16%.
Parc eòlic de Colladetes.
Webgrafia
A la web http://www3.gamesacorp.com/es (propietat de l'empresa d'energies renovables Gamesa) hi he trobat pràcticament tota la informació referent als aerogeneradors.
També he fet servir la web oficial de la central de Colladetes (on hi ha un vídeo de la visita); la Wikipèdia i el YouTube (per buscar vídeos de la construcció i funcionament dels aerogeneradors).
A més a més del llibre de McGraw-Hill, també he utilitzat l'Enciclopèdia del Estudiante de Santillana.
ANNEX
Per acabar, adjunto una breu transcripció dels apunts que vaig prendre de l'explicació que ens van donar el dia de la visita al parc eòlic. Algunes dades les he utilitzat al treball, però altres no, i per això he trobat necessari incloure-ho tot aquí al final.
Al començament de l’activitat ens van donar una sèrie de dades que intentaré resumir en aquest apartat.
Un únic aerogenerador produeix 3.000kW·h, i serveix per abastir una població de 10.000 habitants. Tot el parc produeix 36.000kW·h.
Els aerogeneradors necessiten un mínim de 10,5km/h de vent per funcionar. Amb 14km/h produeixen una quantitat rendible d’energia, i a 50km/h assoleixen el 100% de la seva producció. Al parc, el vent té una velocitat mitjana de 27km/h.
La góndola és la “carcassa” que recobreix tot l’aerogenerador. És de fibra de vidre i pesa uns 23000kg. Té una capacitat de gir de 360o; pot girar en totes direccions, de manera que utilitza la força del vent vingui d’on vingui.
A la part del darrere de la góndola hi ha un anemòmetre, que detecta si hi ha bon vent. Un programa informàtic s’encarrega d’obrir o tancar les pales en funció de la velocitat del vent. Quan la velocitat es troba entre els 14 i 90km/h, les pales s’obren i l’aerogenerador produeix energia. Quan el vent va a una velocitat menor o major a aquests valors, les pales es tanquen.
Tota la màquina pesa 64000kg. La torre pesa 32000kg, fa 45m d’altura i té un diàmetre de 3m.
Les aspes tenen una llargada de 26m cada una, pesen 1200kg (que es considera poc) i són molt resistents. Hi ha parallamps a la punta de les pales i darrere de la góndola.
És ideal que les màquines tinguin 3 pales, ja que és la manera de que estiguin estabilitzades Si hi hagués 2 pales, la màquina es desequilibraria. I si hi hagués 4 pales, costaria massa posar-la en marxa.
L’oli és l’únic residu que produeix la central, i es canvia cada 18 mesos. S’envia a una empresa, i aquesta el converteix en biodièsel.
Fins fa poc, Espanya era el 2n país que més utilitzava l’energia eòlica. Ara és el 3r, amb Alemanya i Estats Units per davant.
La central eòlica de Colladetes estalvia 60.000t de CO2 a l’atmosfera cada any.
