situación actual de la energía eólica

SITUACIÓN ACTUAL DE LA
ENERGÍA EÓLICA
Generación de electricidad con
energía del viento en el Planeta y
Puerto Rico
Mayagüez , 18 de agosto de 2007
ENRIQUE SORIA LASCORZ
División de Energías Renovables
C.I.E.M.A.T.
Situación actual de la Energía Eólica
CONTENIDO:
- Introducción e historia reciente
- El explosivo crecimiento de la
energía eólica.
- Situación actual y perspectivas
- Energía eólica en España
- Conclusiones y referencias
Bombeo de agua
Molienda de grano
Generación de electricidad
aislada de la red
Generación de electricidad conectada a red
Generación de electricidad
a gran escala
Generación de electricidad
GENERACIÓN
DESALACIÓN
a muy gran escala
DISTRIBUIDA
HIDRÓGENO
Algunos hitos en la historia reciente.
1. Generación de electricidad con energía eólica
Aerogenerador la Cour
(1897)
Algunos hitos en la historia reciente.
2. El molino multipala americano
Algunos hitos en la historia reciente
3. Perfiles aerodinámicos
Betz 1926
4.-Aerogenerador Gedser de 200 kW
El innovador aerogenerador de Gedser de 200
kW fue construido en 1956-57 en Dinamarca.
La turbina tripala con rotor a barlovento, con
orientación electromecánica y un generador
asíncrono fue un diseño pionero de los
modernos aerogeneradores, aunque su rotor
con cables de acero parezca actualmente algo
pasado de moda.
5.-Una referencia personal. Proyecto AWEC-60
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
FACTORES DEL DESARROLLO
DE LA ENERGIA EOLICA
Seguridad de Suministro
Mínimo Impacto ambiental
Económicamente competitiva
Empleo y Desarrollo Local
Tecnología y Desarrollo Industrial
EVOLUCIÓN DE MÁQUINAS 1985-1995
1985
1995
ƒ
Diámetro del Rotor (m)
15
40
ƒ
Altura de la Torre (m)
20
40
ƒ
Potencia Nominal (kW)
55
500
ƒ
Producción Anual Típica(kWh)
ƒ
Peso Total (ton)
12
50
ƒ
Producción/Área Barrida (kWh/m2)
621
1.155
ƒ
Coste/Potencia Ins. (Euros/kW)
1.612
1.010
110.000
1.451.000
Reducción de costes en Energía Eólica
- 60% Factor de escala
- 40% I+D
(fuente EWEA)
COMPONENTES DEL AEROGENERADOR
RODAMIENTO PALA
CAMBIO DE PASO
RODAMIENTO PRINCIPAL
EJE PRINCIPAL
VELETA
ACOPLAMIENTO
PALA
FRENO DE DISCO
BUJE
MULTIPLICADOR
MEDIDOR DE
VUELTAS
GENERADOR
FRENO
ORIENTACIÓN
MOTOR DE
ORIENTACIÓN
BLOQUE MECÁNICO
ACUMULADOR HIDRÁULICO
ESTRUCTURA DE LA GÓNDOLA
SISTEMA HIDRÁULICO
RODAMIENTO ORIENTACION
TORRE
E. De Vries
AEROGENERADOR TIPO (PARQUES EÓLICOS)
EJ E HORIZONTAL
TRIPALA A BARLOVENTO
REGULACIÓN POR CAMBIO DE PAS O
VELOCIDAD VARIABLE
GENERADOR DE INDUCCIÓN
MULTIPLICADORA DE EJ ES PARALELOS / S IN
CAJ A DE M.
ƒ TORRE TUBULAR DE ACERO
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
POTENCIA EOLICA INSTALADA EN EL MUNDO (MW)
(31/12/2006)
EUROPA
48062
13062
AMERICA DEL NORTE
ASIA
PACIFICO
10667
1000
LATINOAMERICA Y CARIBE
508
AFRICA Y MEDIO ORIENTE
441
TOTAL MUNDIAL
74.233 MW
(fuente:GWEC)
Potencia eólica instalada
80
GW
70
60
50
40
30
20
10
0
1 99 0 1 99 1
1 9 92 1 99 3 1 99 4
1 9 95 1 99 6 1 99 7
1 9 98 1 9 99
20 00 2 0 01 2 0 02
20 03 20 04 2 0 05
20 0 6
EU
0 .4
0 .6
0.8
1 .2
1 .7
2.5
3 .5
4 .8
6.5
9 .7
1 2 .9
1 7 .3
2 3.2
28 .6
3 4 .4
4 0.5
48 .1
W O RLD
1 .7
2 .0
2.3
2 .8
3 .5
4.8
6 .1
7 .6
1 0 .2
1 3.6
1 7 .4
2 3 .9
3 1.1
39 .3
4 7 .6
5 9.1
74 .2
Europa
1996-2001 37.6%,
2001-2006 22.6%
Mundo
1996-2001 31.4%,
2001-2006 25.4%
Fuente: EWEA,GWEC
Potencia anual instalada
El mercado mundial ha crecido 85 % en los últimos dos años
16
GW 14
12
10
8
6
4
2
0
1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
EU
0.19
0.22
0.37
0.47
0.81
0.98
1.28
1.70
3.23
3.21
4.43
5.91
5.48
5.87
WORLD
0.24
0.34
0.48
0.73
1.29
1.28
1.53
2.52
3.44
3.76
6.50
7.27
8.17
8.21 11.53 15.20
Average Annual
Growth Rates
Europa
1996-2001 35.2%,
2001-2006 11.2%
Mundo
1996-2001 38.4%,
2001-2006 18.5%
6.19
7.55
Fuente: EWEA, GWEC
Potencia anual instalada
3000
2004
2006
2500
2000
1500
1000
500
It aly
UK
Por t
ugal
da
C ana
ce
Fran
Chin
a
P.R.
n
Spai
India
Ger m
a
ny
0
USA
MW
2005
ENERGÍA EOLICA EN EUROPA
(fuente: EWEA)
PLANTAS OFF-SHORE
•10 GW 2010
•70 GW 2020
EWEA Objetivos para la Unión Europea
350
300 GW
300
ƒ
Cumulative
capacity
(Τargets 80 /
180 / 300
GW)
250
200
180 GW
150
100
80 GW
50
48GW
2030
2025
2020
2015
2010
2005
2000
1995
1990
0
Real data
Nueva Potencia Instalada en la UE (1997-2006)
70
GW
60
ƒ
50
40
30
20
10
0
NATURAL GAS
WIND
COAL
FUEL OIL
LARGE HYDRO
OTHER
RENEWABLES
NUCLEAR
OTHERS
1997-2001
35.0
13.8
8.7
2.6
1.3
1.6
6.1
2.7
2002-2006
59.9
30.9
6.2
3.5
2.6
1.8
0.3
0.5
Source: Platts, EWEA
MARCO DE REFERENCIA MUNDIAL
(Fuente EWEA : Future Prospects for Wind Power markets)
Escenario Convencional:
¾80 GW 2007
¾160 GW 2012
Escenario Avanzado (Fuerza 12):
¾106 GW 2007
¾311 GW 2012
ESTIMACIONES “FUERZA 12”
INSTALACIONES EÓLICAS EN ESPAÑA
(MW)
14000
11615
12000
10028
10000
8263
8000
6012
6000
4635
4000
3195
2334
2000
46 119
95 215
213 427
407
795
861
1440
2060
1377
1765
1587
19
94
19
95
19
96
19
97
19
98
19
99
20
00
20
01
20
02
20
03
20
04
20
05
20
06
0
23 73
834
1542
705
POTENCIA INSTALADA
POTENCIA ACUMULADA
http://www.aeeolica.org/mapaeolico/
LA ELECTRICIDAD GENERADA POR LAS PLANTAS EÓLICAS
CUBRE EL 9 % DEL CONSUMO ELÉCTRICO NACIONAL
DISTRIBUCION DE LA POTENCIA EOLICA INSTALADA A 31/12/2006
GALICIA
2603 MW
ASTURIAS
199 MW
LA RIOJA
436 MW
TOTAL: 11.615 MW
PAÍS VASCO
144 MW
NAVARRA
917 MW
CASTILLA
LEÓN
2120 MW
CASTILLA
LA MANCHA
2312 MW
ANDALUCIA
610MW
ARAGÓN
1549 MW
CATALUÑA
226 MW
VALENCIA
300 MW
MURCIA
68 MW
BALEARES
4 MW
ISLAS CANARIAS
129 MW
Algunas claves del Desarrollo español
ÎEXISTENCIA DE ELEVADOS RECURSOS EÓLICOS
Î MADUREZ TECNOLÓGICA Y COMPETITIVIDAD ECONÓMICA
ÎREGULACIÓN DE LOS PROCEDIMIENTOS ADMINISTRATIVOS
PARA LA AUTORIZACIÓN DE INSTALACIONES EÓLICAS EN
LAS CC. AA.
ÎMARCO
NORMATIVO
ESTABLE PARA LA
GENERACIÓN DE
ELECTRICIDAD
COMPARATIVA DEL POTENCIAL EOLICO (MW) EN LOS
PROGRAMAS DE LAS CC.AA Y EN EL PER 2005-2010
Potencia al 2010
Comunidad Autónoma
Año
Potencia (MW)
ANDALUCÍA
2010
4.000
2.200
ARAGÓN
2012
4.000
2.400
ASTURIAS
2010
900
450
BALEARES
2015
75
50
CANARIAS
2011
893
630
CANTABRIA
2010
300
300
CASTILLA Y LEÓN
2010
6.700
2.700
CASTILLA – LA MANCHA
2011
4.450
2.600
CATALUÑA
2010
3.000
1.000
EXTREMADURA
2010
225
225
GALICIA
2010
6.300
3.400
MADRID
2010
50
50
MURCIA
2012
850
400
NAVARRA
2011
1.530
1.400
LA RIOJA
2011
660
500
COMUNIDAD VALENCIANA
2010
2.359
1.600
PAÍS VASCO
2010
624
250
36.916 MW
20.155 MW
TOTAL
(MW) - PER
Marco de referencia en la Unión Europea.
“LIBRO BLANCO”:
¾ OBJETIVO GENERAL: Aportación de las energías renovables
en un porcentaje del 12% de la energía primaria demandada en la
Unión Europea en el año 2010.
Decisión de los Jefes de Estado y de Gobierno (marzo 2007):
SUMINISTRAR EL 20% DEL TOTAL CON ENERGIAS RENOVABLES PARA EL AÑO
2020
Marco de referencia en España
Objetivos Energéticos del PER 2005-2010: En el año 2010, las
Energías Renovables en España representarán:
El 12,1% del Consumo de Energía Primaria.
El 30,3% del Consumo Bruto de Electricidad.
Los biocarburantes contribuirán con un 5,83% al
consumo
de gasolina y gasóleo previsto para el sector
transporte.
42
Marco Legislativo Eólico en España
Legislación a nivel Nacional
-
Ley 54/1997 del Sector Eléctrico.
Real Decreto 436/2004.
-Real Decreto 661/2007
-Ley 6/2001 sobre Evaluación de Impacto Ambiental.
Legislación a nivel Autonómico
-Procedimientos Administrativos.
-Liberalización del mercado eléctrico
-Régimen especial para las energías renovables (EERR)
-Garantía de acceso a la red
-Remuneración de la EERR
-Regulación de los procedimientos administrativos
.
REMUNERACIÓN DE LA ENERGÍA EÓLICA EN
ESPAÑA
• Definida por el Real Decreto 436/2004
• Pagos relacionados con la Tarifa Media de Referencia – TMR
(modificado por RD 661/2007)
Coste total estimado del sistema eléctrico
TMR =
Demanda de electricidad
• Evolución de la TMR definida en el RD
Opciones
Tarifa Regulada
% de TMR (80-90%)
Mercado
+ Precio del pool
+ Prima (50% de TMR)
- Coste de los desvíos
Independiente de los
precios del pool
Similar a la generación
convencional + incentivos
económicos
=
€ 76,59/MWh en 2006
• La retribución está definida para
toda la vida de la instalación
• Una vez determinada una opción se
debe mantener durante todo el año
• Dos incentivos adicionales: Potencia
reactiva y huecos de tensión,
suponen incentivos adicionales
• El sistema se revisará cada cuatro
años
(fuente :AEE)
12
0.481
10
2.932
- 0.585
0.733
- 0.050
- 0.080
9.004
Predicción
Agente de
Mercado
Remuneración
a mercado
cent€/kWh
8
6
5.573
4
2
0
Precio de
mercado
Prima
Incentivo
GP
Desvío
Legislación Eólica a nivel Autonómico
Procedimientos administrativos:
ƒ
Autorizaciones administrativas (autorización para construcción
de plantas de generación, aprobación proyecto de ejecución)
ƒ
Medio ambiente (declaración de impacto ambiental)
ƒ
Ordenación del territorio
Criterios Generales de Planificación en las
Comunidades Autónomas:
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Impacto medioambiental
Producción de energía
Planificación energética
Aportación tecnológica y efectos industriales
Impacto socio-económico
Energía Eólica.
Acceso a la Red Eléctrica
Líneas de innovación prioritaria en España
ƒ
ƒ
600-700 kW
> 1,500 kW
22,0%
Aumento de potencia unitaria.
Incorporación de nuevos materiales.
0,9%
701-800 kW
13,6%
Mejora de la calidad de energía,
estabilidad de red y soporte de fallos.
1,001-1,500
ƒ
Adaptación de los aerogeneradores a
las condiciones del mar.
Altura (m)
650 kW
Ø = 45 m
55
20
TAMAÑO MEDIO AEROGENERADORES
(AÑO 2005): 1.170 kW
EVOLUCIÓN DEL TAMAÑO DE LOS AEROGENERADORES
Ø = 110 m
100
45
801-1000 kW
33,1%
30,3%
Ø = 60 m
1.100 kW
3.000 kW
30 kW
Ø = 12 m
1986
2000
Año
2004
Próximos Desarrollos
48
COMENTARIOS FINALES. ALGUNAS VENTAJAS DE LA
ENERGÍA EÓLICA
-EL COMBUSTIBLE ES LIBRE, ABUNDANTE E INAGOTABLE
-ENERGÍA LIMPIA ( SIN EMISIONES DE CO2)
-BAJO COSTO (PUEDE SER COMPETITIVA CON OTRAS
FUENTES DE ENERGIA CON REGLAS DE JUEGO SIMILARES)
-ESTABILIDAD FRENTE A LA VOLATILIDAD DEL PRECIO DE
LOS COMBUSTIBLES FOSILES
-SEGURIDAD DE SUMINISTRO ( EVITA LA DEPENDENCIA DE
COMBUSTIBLES IMPORTADOS)
-ES UNA OPCION REAL DE SUMINISTRO ENERGETICO
-MODULAR Y RÁPIDA DE INSTALAR
-AMISTOSA CON EL MEDIO AMBIENTE
EL CIEMAT
•
Es el Centro español de Investigaciones
Medioambientales y Tecnológicas.
Energéticas,
•
lleva a cabo I + D + i en prácticamente todas las fuentes
energéticas: combustión de carbón, energía nuclear de fisión,
energía solar, energía eólica , biomasa y biocombustibles,
arquitectura bioclimática, producción y utilización de hidrógeno
(pilas de combustible), fusión termonuclear, etc.
•
EL CIEMAT también realiza I + D + i en Medioambiente, tanto
radiológico como convencional.
Recursos humanos (2005): 1.400 personas
Presupuesto (2005): 110 M€
Ingresos por actividades de I+D (2004): 35 M€
ENERGÍA EÓLICA
SISTEMAS EÓLICOS AISLADOS
AYUDA AL DESARROLLO DE LA TECNOLOGÍA
PARA SISTEMAS EÓLICOS AISLADOS
-Caracterización y optimización de sistemas
eólicos aislados
SISTEMAS HÍBRIDOS
-Eólico-FV-Diesel
SISTEMAS DE ACUMULACIÓN
DE ENERGÍA
-Volantes de Inercia
OTRAS APLICACIONES
-Bombeo de agua
-Generación de Hidrogeno
PREDICCIÓN DEL RECURSO EÓLICO
-Evaluación de recursos
-Desarrollo de herramientas
Planta de ensayos de pequeños aerogeneradores
PEPA-2
ENERGÍA EOLICA
REFERENCIAS
ƒ EWEA (European Wind Energy Association)
z (http://www.ewea.org)
• WIND ENERGY THE FACTS
• PRIORITISING WIND ENERGY RESEARCH
ƒ ASOCIACIÓN DANESA DE ENERGÍA EÓLICA
z (http://www.windpower.org)
ƒ ENERGIAS RENOVABLES / BOLETÍN EÓLICO
z (www.energias-renovables.com )
ƒ FABRICANTES DE AEROGENERADORES Y
COMPONENTES
z GAMESA,ECOTECNIA,VESTAS,GENERAL ELECTRIC,
MTORRES,LM,BONUS….
ENERGÍA EÓLICA
REFERENCIAS
ƒ COMISION NACIONAL DE LA ENERGÍA
z
www.cne.es
ƒ RED ELECTRICA ESPAÑOLA
z
www.ree.es
ƒ ASOCIOACIÓN DE PROMOTORES EERR (APPA)
z
www.appa.es
ƒ ASOCIACIÓN EMPRESARIAL EÓLICA
z
www.aeeolica.org
ƒ INSTITUTO PARA LA DIVERSIFICACIÓN Y
AHORRO DE LA ENERGÍA
z
www.idae.es
ƒ CIEMAT
z
www.ciemat.es
Enrique Soria ( enrique.soria@ciemat.es )
www.ciemat.es