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domingo, 3 de junio de 2012

The fluttering of a green house

El otro día he traido a mi blog las ideas de autoconsumo y balance neto de energía ilustradas con pequeñas instalaciones de paneles solares y, también, como utilizando micro-inversores electrónicos somos capaces de reducir el consumo de nuestras viviendas de una forma cada vez mas interesante.

En esta entrada al blog he querido saber como serían los números y los cálculos, si en lugar de energía solar utilizáramos energía eólica (mini-eólica).


Así, he pensado en la misma vivienda tipo, con una potencia contratada de 4.4 kW, un consumo anual de 3500 kWh y donde se instalará un mini-generador eólico de pequeñas dimensiones.

Para el ejemplo he tomado el típico mini-aerogenerador tripala con un radio de pala de tan solo medio metro (muy pequeñas dimensiones) y además le hemos incorporado un convertidor electrónico que sigue el punto de máxima potencia del aerogenerador (recordemos, MPPT "Maximum Power Point Tracking" en inglés).

Por supuesto,  inyectaremos la energía generada en nuestra propia casa por medio de un micro-inversor electrónico, con la única pretensión, de momento, de reducir nuestro consumo. Obvia decir, que los avances de la Electrónica de Potencia, ponen en nuestras manos estas posibilidades, cada vez a precios mas reducidos, con mayores prestaciones, muchísima fiabilidad y gran eficiencia.


Es sabido que la energía que se puede extraer del viento depende del cubo de su velocidad y también del diseño del propio aerogenerador.

Es válido para todos los tipos de aerogeneradores, que solo el posible extraer una parte de la energía disponible, siempre y cuando entre la velocidad del viento y la velocidad de giro de las palas se cumpla una relación muy concreta.


Para el caso del aerogenerador tripala, esta relación es del orden de 7 y en este punto la eficiencia de la conversión es un poco mayor al 40%. Estos son los datos que hemos tomado para nuestro pequeño aerogenerador doméstico.


También, cada zona es distinta a otra y los regímenes de viento de cada lugar son importantes para determinar la potencia (y la energía) que podemos extraer.

Siguiendo con el ejemplo, he tomado el régimen de vientos típicos de nuestra Politécnica de Gijón (Asturias) (link), donde los vientos siguen una distribución anual muy característica (se conoce como Distribución de Weibull) y, por poner un ejemplo, en Gijón vientos del orden de 35 Km/h se dan unas 180 horas al año.


Con todos estos ingredientes es ya fácil hacer el guisado y obtener la energía anual que podemos obtener de nuestro cacharrito. Así con cada valor de viento podemos estimar la potencia que podemos extraer y con las horas anuales de ese viento podremos estimar la energía que somos capaces de extraer.

En la tabla esta que adjunto, tenéis la potencia estimadamente podremos extraer y también a la velocidad a la que debe de girar las hélices del aerogenerador.


Vamos a dotar también a nuestro pequeño aerogenerador de una protección, de forma que cuando los vientos superen los 55 km/h el equipo deje de trabajar y se proteja así contra los temporales de viento.(Como se ve en la tabla, con 55 km/h el aerogenerador girara a poco mas de 2.000 revoluciones por minuto y generaría una potencia de poco mas de 700 vatios).

Hay que fijarse que un consumo anual de energía de 3.500 kWh, representa un consumo promedio continuo a lo largo del año de unos 400 vatios. Con lo cual muy probablemente, con los valores obtenidos, que la energía que generemos se dedique la mayor parte de las veces al autoconsumo.

Haciendo la cuenta para todo el año obtenemos una energía generada de 1.153 kWh. No está nada mal para un cacharrito tan pequeño.


¡¡Producimos un tercio de la energía necesaria para abastecer la vivienda totalmente!!

Podemos incluso poner esta energía en dinero mirando el precio de la energía (TUR-tarifa de último recurso) para los primeros meses de este año 2012 (0.142138 euros/kWh mas un 5.11% de impuestos mas un 18% de IVA).

Nos salen 203 euros de ahorro al año. ¡¡interesante verdad!!

Si hubiéramos realizado los cálculos con un aerogenerador un poco mas grande (el doble, por ejemplo, 1 metro de pala) podríamos aumentar estos valores (por 4 en el ejemplo).

Tan solo doblando el radio de la pala, ya hablaríamos de ahorros de mas de 800 euros anuales y tendríamos energía suficiente para todo nuestro consumo anual.

Ya sería entonces difícil hablar de autoconsumo y muy probablemente muchas veces a lo largo del año generemos mas energía de la que estamos consumiendo.

Podríamos seguir soñando, y hasta sería factible independizarnos de la compañía eléctrica y los ahorros serían mayores, ya que en la tarifa eléctrica de cada 100 € que pagamos solo unos 45 euros son debidos a la propia energía (potencia contratada, primas varias, .....).

Obviamente, tenemos el problema de que la energía se genera cuando no la necesitamos y para poder independizarnos totalmente de la red necesitaríamos almacenarla de alguna forma. (El almacenamiento eficiente de energía es uno de los mayores retos técnicos de la actualidad)

Volvamos al suelo, de momento, independizarse de la compañía eléctrica es complicado, pero los avances de la tecnología (Electrónica de Potencia, Generadores Eléctricos, materiales, nuevas aplicaciones...) hacen que generar una parte muy sustanciosa de la energía que  consumimos esté muy al alcance de nuestras manos.


Quién sabe, si los cambios que introducirá en nuestros hogares el vehículo eléctrico no impliquen que nos dotemos de verdad de capacidad de almacenamiento de energía, para satisfacer nuestras propias necesidades de recarga, y entonces la posibilidad de independizarse de la compañía eléctrica o de convertirnos en pequeños suministradores de energía este mas cercana de lo que parece.

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