Proyecto de Ejecución de un Parque Eólico

Abstract

EJECUCIÓN DE UN PARQUE EÓLICO TERRESTRE – P.E. BUFADERO Autor: Cuñado Rodríguez, Laura. Director: Alonso Alonso, Consolación. Entidad Colaboradora: ICAI – Universidad Pontificia Comillas. RESUMEN DEL PROYECTO 1. Introducción Este proyecto se basa en el diseño y estudio de la ejecución de un parque eólico terrestre, el cual se sitúa en la isla de Gran Canaria y que abarca desde el análisis del recurso eólico y elección de la tecnología de aerogenerador más adecuada según el punto de vista de máxima producción de energía, hasta el diseño de las infraestructuras de obra civil e instalaciones eléctricas y el estudio de su impacto social y viabilidad económica. El proyecto consta de cuatro apartados diferenciados, entre los que se incluyen una Memoria descriptiva, Planos, Pliego de condiciones y Presupuesto, que además van acompañados de cuatro Anexos donde se detallan el estudio completo de micrositing, los cálculos para el diseño de la red de Media Tensión, el estudio de viabilidad económico y los objetivos de desarrollo sostenible. 2. Definición del Proyecto Tras realizar un amplio estudio de la normativa vigente para la implantación de parque eólicos en el territorio español y del recurso eólico disponible, se ha elegido como emplazamiento para realizar el estudio objeto de este proyecto un terreno llano que se encuentra en la isla de Gran Canaria, muy próximo a los barrios de Vecindario y Arinaga, pertenecientes a los municipios de Santa Lucía de Tirajana y Agüimes. El primer paso ha sido realizar el estudio completo del recurso eólico, para lo que se ha utilizado el software “Windographer”, que realiza un análisis estadístico-descriptivo de los datos de viento brutos recogidos mediante una torre anemométrica situada en el emplazamiento y cedidos por la empresa Vortex, para obtener una serie de datos de viento a la altura de buje deseada, en este caso 120m. Posteriormente, se ha implementado el software “WAsP”, que ha permitido realizar la simulación del campo de viento, en cada una de las posiciones de los aerogeneradores y para cada tipo de tecnología estudiada (Vestas, Siemens Gamesa y General Electric), y el cálculo energético del parque eólico. Una vez seleccionada la tecnología que se implantará en el parque, aquella que muestre un mayor compromiso entre la cantidad de energía inyectada a la red y el coste, se ha realizado la descripción detallada de las características del parque eólico, así como el diseño de la obra civil (cimentación de aerogeneradores, viales y zanjas para cableado) y el de la instalación eléctrica (red de puerta a tierra, red de Media Tensión, dimensionado de cables y diseño del Centro de Control), para permitir la conexión de las distintas líneas de generación del parque con el Centro de Control (CC). Desde el CC, la energía será transportada, en este caso a 30 kV, a la Subestación de conexión a la red más cercana. Todo este proceso se ha hecho siguiendo la normativa pertinente para cada apartado y descrita en el Documento 3 – “Pliego de Condiciones”. También, se ha realizado un presupuesto de la ejecución del proyecto y su análisis de viabilidad económica pertinente, junto con el desarrollo de planos descriptivos de la instalación eléctrica y obra civil presente en el parque eólico. Por último, se ha desarrollado una valoración de la implantación de los objetivos de desarrollo sostenible en el proyecto, los cuales se han detallado en el Anexo IV. 3. Descripción del modelo/sistema/herramienta En este proyecto se han empleado dos softwares. En primer lugar, se ha utilizado la herramienta “Windographer” para realizar un análisis estadístico-descriptivo del recurso eólico, a través de datos de dirección y velocidad del viento a diferentes alturas. Este programa permite conocer parámetros estadísticos de la distribución del viento en el emplazamiento, así como la dirección dominante y frecuencia del viento a la altura de buje del aerogenerador y sus intensidades de turbulencia. El otro software utilizado en la realización del proyecto es “WAsP” que, conociendo el modelo orográfico del emplazamiento y los datos de viento, calcula el viento geostrófico, aquel libre de perturbaciones debidas a la orografía u obstáculos presentes en el emplazamiento y que permite realizar una simulación completa del comportamiento del viento en el emplazamiento y la estimación de la energía producida por el parque eólico. 4. Resultados y Conclusiones Del análisis estadístico descriptivo de los datos de viento se ha obtenido que la dirección predominante del viento en el emplazamiento es noreste y que la velocidad media del viento extrapolada a la altura de buje es de 8.29 m/s. Tras la simulación del campo de vientos y el cálculo energético del parque eólico se ha concluido que la mejor tecnología a implantar es Vestas, con el modelo de aerogenerador V162 y 5.6MW de potencia nominal, por ser la tecnología que mayor cantidad de energía inyecta a la red. El parque eólico Bufadero, estará formado, por tanto, por siete aerogeneradores Vestas. La inyección anual de energía a la red se estima en 152.720 kWh, con los aerogeneradores funcionando 3896 horas equivalentes a plena y un factor de capacidad del 44.47%.DEVELOPMENT OF AN ONSHORE WIND FARM – P.E. BUFADERO Author: Cuñado Rodríguez, Laura. Supervisor: Alonso Alonso, Consolación. Collaborating Entity: ICAI – Universidad Pontificia Comillas. ABSTRACT 1. Introduction This project is based on the design and study of the execution of an onshore wind farm, which is located on the island of Gran Canaria. The project covers from the analysis of the wind resource and the choice of the most appropriate wind turbine technology according to the point of view of maximum energy production, until the design of the civil infrastructures, electrical installations, the study of their social impact and economic viability. The project is divided into four differentiated sections, including a descriptive report, plans, legal terms, and budget. It also includes four annexes which contains the complete Micrositing study, the calculations for the design of the Medium Voltage grid, the economic feasibility study, and the sustainable development objectives. 2. Project definition After carrying out an extensive study of the current law for the implementation of wind farms in Spain and of the available wind resource, a flat land located on the island of Gran Canaria has been chosen as the location of the wind farm. This location is placed very close to the neighborhoods of Vecindario and Arinaga, belonging to the municipalities of Santa Lucía de Tirajana and Agüimes. The first step has been to carry out the complete study of the wind resource using the Windographer software, which performs a statistical-descriptive analysis of the raw wind data collected by an anemometric tower located on the site and provided by the company Vortex, to obtain wind data at the desired hub height, in this case 120m. Subsequently, the “WAsP” software has been implemented to create a simulation of the wind field, in each of the wind turbine positions and for each type of technology studied (Vestas, Siemens Gamesa and General Electric), and to calculate the energy generated by the wind farm. Once the technology to be implemented in the wind farm is determined, the one that shows a greater compromise between the amount of energy injected into the power grid and the cost, a detailed description of the characteristics of the wind farm has been made, as well as the design of the civil works (foundations of wind turbines, roads, and cable trenches) and electrical installation (gate-to-ground grid, Medium Voltage grid, cable sizing and design of the Control Center). The electrical installation is going to allow the connection of the different lines of generation of the wind farm with the Control Center, from where the energy will be transported, in this case at 30 kV, to the nearest Electrical Substation. All this process has been done following the pertinent conditions for each section and described in Document 3 – Legal terms. Moreover, a budget and an economic feasibility analysis for the execution of the project has been made. It has been also developed descriptive plans of the electrical installation and civil works at the wind farm. Finally, an assessment of the implementation about sustainable development objectives has been made. This assessment has been developed in Annex IV. 3. Description of the model/system/toll Two specific software have been used in this project. In the first place, the Windographer tool has been used to carry out a statistical-descriptive analysis of the wind resource, through wind direction and speed data at different heights. This program allows to know statistical parameters of the wind distribution at the wind farm location, as well as the dominant direction, frequency, and turbulence intensities of the wind at hub height. The other software used to develop the project is WasP, which, knowing the orographic model of the wind farm location and the wind data, calculates the geostrophic wind. This type of wind it´s known as free from disturbances due to the orography or obstacles located at the wind farm and allows the development of the complete simulation of the wind behavior and the estimation of the energy produced. 4. Results & Conclusions From the descriptive statistical analysis of the wind data, it has been obtained that the northeast direction is the one that predominate the wind behavior, and the average wind speed extrapolated at hub height is 8.29 m/s. After the simulation of the wind field and the energy calculation with the WAsP program, it has been concluded that the best technology to implement is Vestas with the V162 wind turbine model and 5.6MW of nominal power, as it is the technology that injects the greatest amount of energy into power grid. The Bufadero wind farm will therefore consist of seven Vestas wind turbines. The annual injection of energy into power grid is estimated at 152.72 GWh, with the wind turbines operating 3,896 equivalent hours at full capacity and a capacity factor of 44.47%.