INTRODUCCIÓN
La energía eólica es una fuente de energía renovable que
utiliza la fuerza del viento para generar electricidad. El principal medio para
obtenerla son los aerogeneradores, que transforman la energía cinética del
viento en energía mecánica (Twenwegy).
Las actuales formas de obtención de energía como las
hidroeléctricas deterioran en gran forma el medio ambiente y por tal razón se
requieren de energías renovables y limpias para mitigar los impactos
ambientales que se puedan generar al producir electricidad.
El Huila tiene potencial para generar energía eólica, hay
puntos estratégicos como el municipio de Colombia que cuenta con el recurso
necesario para generar energía (La Nación, 2014). Según el Mapa Eólico de
Colombia de 2006, se destacaron 16 lugares de Colombia donde las intensidades
del viento son importantes para el aprovechamiento del recurso eólico, del cual
se destaca un sitio donde las velocidades son persistentes en el rango entre
los 4 y 5m/s que es La Legiosa, Huila (Reve, 2009).
Este trabajo busca plantear la generación de energía
eléctrica del aerogenerador Liam F1 UWT en la granja experimental de la
Universidad Surcolombiana con el fin de dar a conocer sobre este tipo de
energías renovables que podrían ser de mucha ayuda para algunas zonas del
departamento del Huila para satisfacer sus necesidades energéticas.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Las fuentes de energía convencionales usadas para la
obtención de energía eléctrica son una necesidad, una dependencia frente a las
miles de actividades diarias que se realizan en todo el mundo, sin embargo
existen problemas como la escasez, el costo, el agotamiento, la captación y la contaminación
(Milla, 2002) que son producto de la obtención de esta energía. Asimismo la
demanda de energía eléctrica ha ido aumentando con el tiempo debido a que cada
vez son más personas las que requieren de este servicio.
La granja experimental de la Universidad Surcolombiana
utiliza la energía eléctrica en varias labores para desarrollar mejor la
agricultura, esta energía es ofrecida por la electrificadora del Huila y es
obtenida a través de las hidroeléctricas que tiene el país. La construcción de
hidroeléctricas afecta en gran medida al medio ambiente y a los pobladores de
la zona donde se está construyendo el proyecto, por tal razón es necesario
implementar otro tipo de energías que den la misma garantía que las fuentes
convencionales pero que a la vez sean amigables con el medio ambiente.
MARCO CONCEPTUAL
·
Generalidades
Según la ley 1715 de 2014 las fuentes no convencionales
de energía (FNCE) son aquellos recursos de energía disponibles a nivel mundial
que son ambientalmente sostenibles, pero que en el país no son empleadas o son
utilizados de manera marginal y no se comercializa ampliamente. Se consideran
FNCE la energía la energía nuclear o atómica y las FNCER.
La ley 1715 de 2014 también define la energía eólica como
la energía obtenida a partir de aquella fuente no convencional de energía
renovable que consiste en el movimiento de las masas de aire.
La energía eólica es una de las formas de energía más
antiguas usadas por la humanidad. Desde el principio de los tiempos, los
hombres utilizaban los molinos de viento para moler cereales o bombear agua.
Con la llegada de la electricidad, a finales del siglo XIX los primeros
aerogeneradores se basaron en la forma y el funcionamiento de los molinos de
viento. Sin embargo, hasta hace poco tiempo la generación de electricidad a
través de aerogeneradores no ha jugado un gran papel (Ammonit).
·
Aerogenerador Liam F1 UWT
El LIAM F1 UWT (figura 1) es un nuevo concepto de turbina
eólica para uso doméstico diseñado por la compañía holandesa de investigación y
desarrollo The Archimedes. Se trata de una nueva generación de aerogeneradores
urbanos cuya tecnología permite generar la energía suficiente para transformar
nuestro hogar en una vivienda energéticamente autónoma (Perez, 2015).
Figura 1. Liam F1 UWT, fuente: Dazce, 2015
El diseño (figura 2) fue basado por el famoso matemático
griego Arquímedes, la forma orgánica de Liam F1 UWT se inspira en la cáscara de
un caracol de la especie Nautilus, lo que le confiere una belleza natural y
unas proporciones perfectas según sus creadores (Click Renovables).
Figura 2. Liam F1 UWT, fuente:
The archimedes BV
En la figura 3 se muestra algunas propiedades de las dos
turbinas Liam F1 UWT existentes en el mercado, se diferencian por su tamaño.
Figura 3. Propiedades de las dos
turbinas Liam F1 UWT, fuente: The archimedes BV
Según los datos reportados en las simulaciones realizadas
por ordenador y los ensayos en el túnel del viento, con el diseño del rotor del
LIAM F1 UWT se ha conseguido una eficiencia media del 52% con picos máximos de
hasta un 59%. Sin embargo, los responsables del aerogenerador urbano aseguran
que el rotor podría capturar hasta un 88% de la energía del viento, una vez
subsanado los problemas de rozamiento detectados en los cojinetes del prototipo
y la obstrucción de su marco (Perez, 2015).
En la figura 4 se puede visualizar las partes de la
turbina Liam F1 UWT: el rotor, que transforma la energía eólica en energía
mecánica; el generador, que convierte la energía mecánica en energía eléctrica;
el freno eléctrico, que frena la turbina a una alta velocidad del viento; el
medidor de RPM; y la torre que sostiene la turbina.
Figura 4. Partes de la turbina Liam
F1 UWT, fuente: Jerew, 2014
El sistema de producción eoloeléctrica del aerogenerador
Liam F1 UWT se distingue por ser un sistema aislado (en isla) que usa pequeños
aerogeneradores (<100 kW) y sirve para atender la demanda de energía
eléctrica de núcleos aislados. Al no estar interconectado con la red eléctrica,
se debe prever un sistema auxiliar de almacenamiento (baterías eléctricas) para
los períodos de calma o baja intensidad de viento. En muchas ocasiones, el
sistema se apota con fuentes de producción eléctrica auxiliar (grupos
electrógenos o sistemas fotovoltaicos) formando un sistema denominado “híbrido”
(Villarrubia, 2012).
OBJETIVOS
Objetivo general
·
Generar
energía eléctrica a partir de la energía eólica con el prototipo Liam F1 UWT en
la granja experimental de la Universidad Surcolombiana
Objetivos específicos
·
Demostrar
que las fuentes de energía no convencionales son también una opción para
satisfacer las necesidades energéticas de un lugar
·
Calcular
la energía eléctrica generada por un aerogenerador Liam F1 UWT en la granja
experimental de la universidad Surcolombiana
·
Determinar
los costos para la implementación de un aerogenerador Liam F1 UWT en la granja
experimental de la universidad Surcolombiana
METODOLOGÍA
·
Ubicación:
La granja experimental de la Universidad Surcolombiana se
halla situada geográficamente a los 2°5’ latitud norte y los 75°20’ latitud
oeste, a una elevación de 450 m.s.n.m. (Bautista, Rodríguez y Medina, 2009).
·
Métodos:
La granja experimental de la Universidad Surcolombiana
cuenta con una estación meteorológica que mide diariamente las variables de temperatura máxima y mínima, humedad
relativa máxima y mínima, velocidad del viento promedio, radiación global y
precipitación. Se emplean los datos registrados en el periodo de Marzo a Agosto
de 2014 (Anexo 1). Se investiga acerca del aerogenerador Liam F1 UWT, se
utilizan algunos valores de sus características y se procesan junto a los datos
meteorológicos con las ecuaciones que suministran en Industria y Tecnología y
Moreno para determinar la cantidad de energía eléctrica que genera la turbina y
conocer los costos para la implementación de este aerogenerador en la granja
experimental para satisfacer sus necesidades energéticas.
PLANOS
Figura 5. Plano de la turbina Liam F1 UWT
Figura 6. Plano de la torre
RECURSOS
Recursos humanos
·
Ejecutores
del proyecto
·
Director
del proyecto
·
Entidad
financiera
·
Mano
de obra para la construcción
Recursos materiales
·
Sistema
de cómputo
·
Turbina Liam F1 UWT 1.5m
·
Inversor eólico
·
Inversor de gestión
de la acumulación de energía
·
10 Baterías de almacenamiento de energía
·
Estructura de acero
de 50m
·
Cimentación
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
Tabla 2. Cronograma de actividades
|
Actividad
|
2015
|
2016
|
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|
Octubre
|
Noviembre
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Diciembre
|
Enero
|
Febrero
|
Marzo
|
Abril
|
Mayo
|
Junio
|
|
|
Elaboración del proyecto
|
x
|
||||||||
|
Evaluación de la factibilidad del proyecto
|
x
|
x
|
|||||||
|
Presentación y aprobación del proyecto a entidad financiera
|
x
|
x
|
x
|
||||||
|
Compra de la turbina, demás equipos y materiales
|
x
|
x
|
x
|
x
|
|||||
|
Instalación de la turbina
|
x
|
||||||||
|
Evaluación de la turbina
|
x
|
||||||||
PRESUPUESTO
Tabla 3. Presupuesto
|
Ítem
|
Cantidad
|
Valor unitario
|
Valor
total
|
|
Turbina Liam F1 UWT 1.5m
|
1
|
$17.500.000
|
$17.500.000
|
|
Inversor
eólico
|
1
|
$1.000.000
|
$1.000.000
|
|
Inversor
de gestión de la acumulación de energía
|
1
|
$1.000.000
|
$1.000.000
|
|
Batería
de almacenamiento de energía
|
10
|
$800.000
|
$8.000.000
|
|
Estructura
de acero de 50m
|
$80.000.000
|
||
|
Cimentación
|
$30.000.000
|
||
|
Mano de
obra
|
|
|
$10.000.000
|
|
VALOR
TOTAL
|
|
|
$147.500.000
|
BIBLIOGRAFÍA
·
Ammonit.
¿Qué es la energía eólica? Recuperado de http://www.ammonit.com/es/informacion-eolica/energia-eolica
·
Bautista, J., Rodríguez, E., & Medina, D. (2009). Diseño de una
Alternativa de Abastecimiento, Canales Abiertos y Estructuras Hidráulicas en el
Riego por Superficie de la Granja Experimental de la Universidad Surcolombiana.
Revista
Ingeniería y Región, 6(1), 61-67.
·
Click
Renovables. Liam F1: el aerogenerador urbano más eficiente llega a España.
Recuperado de http://www.clickrenovables.com/blog/liam-f1-el-aerogenerador-urbano-mas-eficiente-llega-espana/
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Dazne,
A. (2015). LIAM F1: pequeño aerogenerador urbano. Recuperado de http://blog.is-arquitectura.es/2015/03/26/liam-f1-pequeno-aerogenerador-urbano/#prettyPhoto
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Industria
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autónomas. Recuperado de http://blogthinkbig.com/mini-aerogeneradores-urbanos/
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Reve
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potencial desaprovechado y poco estudiado. Recuperado de http://www.evwind.com/2009/10/04/la-energia-eolica-en-colombia-40-megavatios-eolicos-instalados-y-un-potencial-desaprovechado-y-poco-estudiado/
·
Sol-arq.
Presión atmosférica. Recuperado de http://www.sol-arq.com/index.php/fenomenos-atmosfericos/presion
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The archimedes BV. Urban windturbine. Recuperado de http://www.dearchimedes.com/pdf/Brochure_Spanish.pdf
·
The archimedes BV. Liam F1 Specifications. Recuperado de http://dearchimedes.com/pdf/Spec_Sheet_Liam_F1_UWT_UK.pdf
·
Villarrubia,
M. (2012). Ingeniería de la energía eólica.
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