Volumen I Memoria · 2021. 4. 13. · Convocatoria: Junio 2018 Andrés Mota Gómez-Argenté 1 Resumen ... La velocidad media del viento para este emplazamiento es de 6,9 m/s, lo que

TRABAJODEFINDEGRADO

GradoenIngenieríaEléctrica

INSTALACIÓNDEUNPARQUEEÓLICO

VolumenI

Memoria

Autor: AndrésMotaGómez-ArgentéDirector: RobertoVillafafilaRoblesDepartamento EEConvocatoria: Junio2018

AndrésMotaGómez-Argenté

1

ResumenEsmás que evidente que a día de hoy el cambio climático es un hecho, y que susconsecuencias están empezando a tener efectos catastróficos reales en el clima ysobrelapoblación.Esporelloestrictamentenecesarioquetantolapoblacióncomolosgobiernosrealicenun cambio de mentalidad en cuanto se refiere a la forma de generar la energíaeléctrica. Abandonando las fuentes de energía no renovables, y dejando paso a laenergíalimpia.Enesteproyectoserealizaráeldiseñodelainstalacióndeunparqueeólicoformadopor 14 aerogeneradores con generadores síncronos de imanes permanentes de 3,3MW cada uno, dando una potencia total de 46,2MW. La energía producida por elparqueserávolcadaalareddealtatensiónparasudistribución.LalocalidadseleccionadaparasuinstalaciónseráSierradeLuna,Zaragoza,yaqueesuna zona con una superficie plana y sin accidentes geográficos destacables quedificultentantolainstalacióndelosaerogeneradorescomolageneracióndeenergía.La velocidad media del viento para este emplazamiento es de 6,9 m/s, lo que nospermitiríaextraerunaenergíaanualde2658,24GWh.Elparqueestarádiseñadodemaneraquehayadoslíneasde7aerogeneradorescadauna,demaneraquesereduzcanlaspérdidasporcalentamientoenlosconductoresdemediatensiónyevitarladesconexióntotaldelparqueencasodeaveríaenlalínea.Losaerogeneradoresdisponendeuntransformadorelevadorde650Va30kVparaeltransporte de la energía hacia la subestación mediante una red de media tensiónsoterrada. Las dos líneas de media tensión llegarán a la subestación, donde untransformadorelevarálatensiónhastalos220kVyvolcarálaenergíaenlaslíneasdetransporte.


2

ResumÉsevidentqueavuiendiaelcanviclimàticésunfet,ilessevesconseqüènciesestancomençantatenirefectesrealsenlaclimatologiaisobrelapoblació.Peraixò,ésestrictamentnecessarique tant lapoblació comels governs realitzinuncanvi dementalitat quant a lamatèriade generar energia elèctrica.Abandonant lesfontsd’energianorenovablesideixantpasalesfontsd’energianeta.Enaquestprojecteesrealitzaràeldissenydelainstal·laciód’unparceòlicformatper14 aerogeneradors amb generadors síncrons d’imants permanents de 3,3MW cadaun,generantunapotènciatotalde46,2MW.L’energiaproduïdapelparc,esbolcaràalaxarxad’altatensióperlasevafuturadistribució.Lalocalitatseleccionadaperlainstal·lacióseràSierradeLuna,Saragossa,jaqueésunasuperfície plana i sense accidents geogràfics destacables que dificultin la instal·laciódelsaerogeneradors,o lageneraciód’energia. Lavelocitatmitjadel ventperaquestemplaçamentésde6,9m/s,elquepermetràextreureunaenergiaanualde2658,24GWh.El parc estarà dissenyat de manera que hi hagi dues línies de 7 aerogeneradorscadascuna, de manera que es puguin reduir les pèrdues per escalfament en elsconductors de mitja tensió i es pugui evitar la desconnexió total del parc en casd’averiaalalínia.Els aerogeneradors disposen d’un transformador elevador de 650 V a 30 kV peltransport de l’energia cap a la subestació mitjançant una xarxa de mitja tensiósoterrada. Les dues línies de mitja tensió arribaran a la subestació, on untransformador elevarà la tensió fins els 220 kV i bolcarà l’energia a les línies detransport.


3

AbstractIt is obvious that nowadays the climatic change is a fact, and his consequences arestartingtoshowuphiscatastrophiceffectsontheweatherandthepopulation.That’swhyitiscompletelynecessarythatthepopulationandthegovernmentschangehis mentality about the way to generate electric power. Getting rid of the non-renewableenergysourceandallowingfreewaytothecleanenergy.Inthisprojectitwillbecarriedouttheelectricdesignofawindmillparkmadeby14permanent magnets synchronous generators with a 3,3 MW of power each one,creating a total power of 46,2 MW. The energy produced will be sent to the highvoltagegridforhisdistribution.TheplaceselectedfortheinstallationwillbeSierradeLuna,Zaragoza,duetohisflatsurface and his lack of remarkable geographic accidents that complicate theinstallationofthegeneratorsorthegenerationofenergy.Theaveragewindspeedinthisplaceis6,9m/s,thatwillallowsustoproduce2658,24GWhperyear.Thewindparkwillbedesignedwithtwolinesof7generatorseachone,inthiswaywewillbeabletoreducelosescreatedintheconductorsbyheateffects,alsowewillbeabletoavoidunplugallthefarmincaseofafailure.Thegeneratorshaveatransformerof650Vto30kVforthetransportoftheenergytothesubstationbyamediumvoltagegridinstalledundertheground.Thetwolineswillarrivetothesubstation,whereatransformerwillraisethevoltagefrom30kVto220kV,andwillsendtheenergytothedistributionlines.


4

Índice

Resumen...................................................................................................................1

Resum.......................................................................................................................2

Abstract.....................................................................................................................3

1.Objetivoyalcance..................................................................................................6

2.Recursoeólico........................................................................................................72.1.Fundamentos..............................................................................................................72.2.EólicaenelmundoyEuropa.......................................................................................92.3.EólicaenEspaña.......................................................................................................122.4.Criteriosestudioemplazamiento..............................................................................13

2.4.1.Clasificaciónemplazamientos..................................................................................142.4.2.Rosadevientos........................................................................................................14

2.5.DistribucióndeWeibull............................................................................................15

3.Estudiolocalización..............................................................................................16

4.Elecciónturbina...................................................................................................204.1.Conceptosgenerales.................................................................................................204.2.Principalesfabricantesdelsectoreólico....................................................................254.3.Aerogeneradorelegido.............................................................................................27

4.3.1.Diseñomecánico......................................................................................................274.3.2.Diseñoeléctrico........................................................................................................294.3.3.Curvadepotencia....................................................................................................30

5.Estudioinstalaciónturbinas.................................................................................31

6.Diseñoinstalacióneléctrica..................................................................................326.1.Reddemediatensión...............................................................................................32

6.1.1.Cálculosecciónconductores...................................................................................326.1.2.Intensidadmáximaadmisibleenrégimenpermanente...........................................346.1.3.Caídadetensión.......................................................................................................346.1.4.Corrientedecortocircuitomáximaadmisible..........................................................346.1.5.Protecciones.............................................................................................................356.1.6.Celdasdemediatensión..........................................................................................37

6.2.Serviciosauxiliares....................................................................................................396.3.Subestación..............................................................................................................44

6.3.1.Celdasdemediatensión..........................................................................................446.3.2.Transformadordepotencia30/220kV....................................................................466.3.3.Interruptordepotencia............................................................................................466.3.4.Autoválvulas.............................................................................................................476.3.5.Seccionadorgiratorio...............................................................................................476.3.6.Transformadoresdemedidayprotección...............................................................47

7.Puestaatierra.....................................................................................................487.1.Puestaatierradelaerogenerador.............................................................................487.2.Protecciónantedescargasatmosféricas....................................................................497.3.Puestaatierradelasubestación...............................................................................50

8.Controldelparqueeólico.....................................................................................51

9.Requisitostécnicos..............................................................................................52


5

10.Normativa..........................................................................................................5410.1.Inclusiónenelrégimenretributivoespecífico.........................................................5410.2.Normativaaemplear..............................................................................................56

11.Presupuesto.......................................................................................................58

12.Análisisdelimpactoambiental..........................................................................6112.1Introducción............................................................................................................6112.2Factoresgeológicos..................................................................................................6112.3Florayfauna............................................................................................................6112.4Población.................................................................................................................6212.5Calidadpaisajística...................................................................................................6312.6Valoracióndelosimpactos......................................................................................64

13.Bibliografía........................................................................................................65


6

1.ObjetivoyalcanceElobjetivoprincipaldelproyectoes realizarelestudiodeunacentraldegeneracióneólica,constituidapor14generadoresde3,3MWdepotenciacadauno,dándoleunapotenciatotalalparquede46,2MW.Después de un estudio de implantación donde se hayan estudiado los datos de laorografíadelterrenoydelrecursoeólico,sehaescogidoelmejorlugardondeefectuarla instalación del nuevo parque eólico. Estará situado en la población de Sierra deLuna, Zaragoza. Este lugar es idóneo para este tipo de instalaciones debido a suscaracterísticas.A continuación se diseñará la instalación eléctrica del parque teniendo en cuenta lapotencia de los aerogeneradores y su tecnología. Se escogerán los elementos quehabrá que instalar; desde el modelo de aerogenerador hasta el tipo de cableadonecesario, pasando por las celdas de media tensión de cada aerogenerador y susprotecciones, cumpliendo la normativa y teniendo las menores pérdidas posiblesmientrassebuscaelmáximobeneficiodelainstalación.La electricidad producida será enviada a la red de alta tensión mediante unasubestación que recogerá los conductores procedentes de las torres y elevará sutensiónparatenerlasmenorespérdidasposiblesa lahoradevolcar laenergíaa laslíneasdetransporte.Enesteproyectonosecontemplaránlosprocesosdemontajeylogísticadeunaobracomolaqueeslainstalacióndeunparqueeólico.


7

2.RecursoeólicoEs evidente la necesidad de un cambio dementalidad a la hora de generar energíaeléctrica.Lahumanidadnosepuedepermitirseguirconlautilizacióndecombustiblesfósiles, que contaminan el aire que respiramos y destruyen la atmosfera dondevivimos.Esporelloquees imperativoelusode lasenergías renovables, yaque sonlimpias,puedensersilenciosas,nogeneranresiduosysoninagotables.

2.1.FundamentosLaenergíaeólicaesaquellaqueseproduceapartirdelascorrientesdeairequesegeneranporeldesigualcalentamientodelasuperficieterrestre.Estecalentamientoprovocaquehayamasasdeaireascendentesydescendentes,estoasuvezimplicaque haya un intercambio de grandes cantidades de aire, al cual denominamosviento.

Ilustración1:FormacióndelvientoFuente:ApuntesasignaturaGeneraciónEólica

Peroestanoes laúnicacausa responsabledelviento,hayotros factorescomo larotacióndelatierra,queproduceelefectoCoriolis,olosvientoslocalesproducidostanto como por el cambio de día a noche, o como por la interacción de lasmontañas.ElefectoCorioliseslaimagendeunafuerzaficticiaqueseproduceporlarotacióndelaTierra.Esficticiaporelhechoquenohaynadaqueempujelasmasasdeaireque circulan en dirección meridional. Estas masas de aire empezarán a rotar endirección oeste si circulan en dirección al ecuador o en dirección este si circulanhacia los polos. Esto es debido a la diferencia de velocidades tangenciales queencontramos a diferentes latitudes del globo terráqueo, a medida que nosacercamos al ecuador la velocidad tangencial de la Tierra aumenta. Por lo tanto,una masa de aire que parta de un determinado punto tendrá una determinadavelocidad tangencial respecto el eje de rotación de la Tierra, y amedida que sedesplaceendirecciónnorteosur, ladiferenciaentresuvelocidadderotaciónylavelocidadderotacióndelaTierraserámayor,deformaquelamasadeaireacabehaciendouncírculoocelda.


8

Ilustración2:EfectoCoriolisFuente:ApuntesasignaturaGeneraciónEólica

Encuantoavientoslocalesserefiere,unadelasprincipalescausasdevientoeselcambiodedíaanoche,esteprocesoocurreenzonascosteras.Enestoslugares,elairenosecalientepor igualenelmarcomoel latierra.Estohacequeduranteeldía,elairequeestásituadosobrelatierrasecalientemásrápidamentequeelairesituadosobreelmar,de formaquecuandoelprimeroasciende,dejapasoalairefríoprocedentedelmar,formándoseasílabrisamarina.Porotraparte,cuandollegalanocheelprocesoserevierteyelairepasaacirculardesde la superficie terrestre hacia la superficie marina, produciéndose lo quellamamosbrisaterrestre.

Ilustración3:Brisamarina(Izquierda),Brisaterrestre(derecha)Fuente:ApuntesasignaturaGeneraciónEólica


9

Por otra parte tenemos los vientos producidos por las montañas, que son muyimportantes a la hora de diseñar un parque eólico en una zonamontañosa. Losprincipalesquehabráquetenerencuentason losvientosanabáticosodeefectotúnel.Los vientos anabáticos son vientos queascienden por la pendiente de una montaña.Estos seproducen losdías soleadosyencalma.El aire circundante a la montaña se calienta aunavelocidadsuperiorqueladelvalle,yfuerzaaeste último a ascender por la ladera de lamontaña. De esta forma se podría situar unaerogenerador en la cima de la montaña y sepodría obtener energía incluso en los díascalmados.Porúltimotenemoseldenominadoefectotúnel,queseproducecuandounamasadeaireseencuentraconunobstáculocomoelqueseríandosmontañas.Partedelaire debería rodear lamontaña, de formaque entre las dosmontañas circule unvientodeunamagnitudsuperior.Esteesunbuenpuntoparalainstalacióndeunaturbina eólica, siempre y cuando la superficie de las montañas no sean muyaccidentadas, yaqueestopodría causar turbulencia y repercutiríanegativamenteenelrendimientodelaturbina.

2.2.EólicaenelmundoyEuropaApesardeseguirdependiendodeloscombustiblesfósilesynucleares,elsectordelaeólicahamostradoungrancrecimientoaescalamundialenlosúltimosaños.Asílo refleja elGlobalWind EnergyCouncil (GWEC), una instituciónde referencia encuantoalsectoreóliconosreferimos.ElGWECfuecreadoen2005conlaintencióndeiniciarunfórumrepresentativodelasempresasdelsectoreólico.Enestefórumsepuedeverlasestadísticasanivelmundialdelsector.ComosepuedeverenlaIlustración5deestemismoapartado,elsectordelaeólicanohahechomásquecrecerdesdeprincipiosdesiglo,yesosereflejaenlapotenciainstalada,quehapasadode23.900MWenelaño2001a539.581MWenelaño2017,aumentandolapotenciainstaladacasi23veces.

Ilustración4:VientoanabáticoFuente:ApuntesasignaturaGeneraciónEólica


10

Ilustración5:PotenciatotalmundialinstaladaFuente:GWEC

Desgraciadamente,elcrecimientonohaseguidounacurvaascendenteclara,sinoque como se puede observar en la Ilustración 6, la potencia que se instalaanualmentehaempezadoaestacarsesobrelos54GW.

Ilustración6:PotenciamundialinstaladaporañoFuente:GWEC

Evidentemente lospaísesdondehaymáspotencia instaladasonaquellosconunagran demanda de energía, ya sea para la industria comopara la población. En lasiguienteilustraciónseobservalapotenciaporpaíses.


11

Ilustración7:PotenciainstaladadelosprincipalespaísesFuente:GWEC

Como se puede observar en la Ilustración 7, los tres primeros países con máspotencia instalada son China, Estados Unidos y Alemania, solamente estos trespaísesrepresentanel62%delapotenciamundialinstalada.Estonoescasualidad,yaquesonpaísesaltamenteindustrializadosyconunagrandemandadeenergía.Europa representa el 33% de la potencia mundial instalada, con 178 GW de losaproximadamente 540 GW instalados en todo el mundo.Muy parecidos son losdatos de la Unión Europea, que según informes de la European Wind EnergyAssociation (EWEA), la potencia instaladaesde169GW,aproximadamenteun31%delapotenciamundial.La UE ha hecho una gran inversión enmateria de energías renovables,sobretodo en cuanto a energía eólica, yaquecon15.680MWinstaladosenel2017,representaun65,4%delanuevapotenciainstalada proveniente de energíasrenovables, seguida por la energía solarfotovoltaicacon6.030MW.

Ilustración8:Nuevapotenciainstaladaderenovablesen2017Fuente:EWEA


12

En cuanto a la potencia total instalada en la UE, ha ido aumentandoprogresivamentedesdeelaño2005,cuandohabíaunapotencia instaladade40,7GWhastadíadehoydondecomoyasehacomentadoconanterioridad,esde169GW.LospaísesdelaUniónconmáspotenciainstaladasonAlemaniacon56,1GW,seguidodeEspañacon23,2GWyReinounidocon18,9GW.

Ilustración9:PotenciainstaladaporpaísesFuente:EWEA

La potencia que se ha instalado anualmente también ha ido creciendo, teniendounamediaaproximadade7,4GWinstaladosen losaños2005,2006y2007,hastalos15,7GWqueseinstalaronen2017.Lospaísesquemáspotenciainstalaronen2017,tantoonshorecomooffshore,fueronAlemaniacon6,5GW,ReinoUnidocon4,27GWyFranciacon1,7GW.

2.3.EólicaenEspaña

Como hemos podido ver, España con 23,2 GW de potencia instalada, esta biensituada en los rankings mundiales y europeos, ocupando el quinto puesto enpotencia instalada, justo por detrás de la India (32,8 GW) y el segundo a niveleuropeo,comosemuestraenlaIlustración9delapartado2.2.Desgraciadamente,elsectordelaeólicaesEspañasehadetenidobruscamente,yasea por motivos técnicos de falta de viento como por motivos políticos. Se hapasado de instalar unamedia aproximada 3,5GWanuales entre los años 2004 y2010,ano instalarprácticamentenada.Segúndatosde laAsociaciónEmpresarialEólica(AEE).EnlaIlustración10deestemismoapartado,sepuedeobservarcómohaevolucionadoel sectordesde1998hasta2016. Se ve cómo lapotenciaha idoaumentando(azul),mientrasquelapotencia instaladaanualsehaidoreduciendo(rojo).


13

Ilustración10:EvoluciónpotenciaacumuladaeinstaladaanualenEspañaFuente:AEE

Las comunidades autónomas donde más se ha apostado por este tipo detecnologíassonCastillayLeónconun24,2%deltotal(5,6GW),Castilla-LaManchacon un 16,56% (3,807 GW), Andalucía y Galicia con números muy parecidos,alrededordel14,5%(3,33GW)respectivamentedelapotenciatotalinstalada,yunpocomásatrásestáAragónconun8,24%(1,9GW).Sihablamosdecómoestárepartidoelmercado,haycincograndescompañíasqueposeen el 64,3% del mercado de la eólica. Estas son IBERDROLA con el 24,21%,seguida de ACCIONA ENERGÍA con un 18,53%, EDPR con un 9,79%, ENEL GREENPOWER ESPAÑA con un 6,48% y un pocomás atrás esta GAS NATURAL FENOSARENOVABLESconun5,28%.

2.4.Criteriosestudioemplazamiento

Alahoradeescogerunlugardonderealizarlaimplantacióndeunparqueeólico,setienequetenervariosfactoresencuenta.Estospuedenafectarsobreladecisióndeescogerunlugaruotro.Hayquerealizardiversosestudiostalescomoestudiodelaenergíaeólicadisponibleen lazona,parasaberquévelocidaddevientosepuededisponer, siesestableorachado, cuál es la dirección predominante o, por si lo contrario, este viene devariasdirecciones.Tambiénhayquerealizarestudiostopográficos,parasabersielterrenoesllano,ohayelevacionesquepuedancausarturbulenciasodificultadesalahoraderealizarlainstalaciónoextraerlaenergíadelviento.Para hacer este tipo de estudios se emplea software de análisis de viento, comopodríaserelproporcionadoporIDAE(InstitutoparalaDiversificaciónyAhorrode


14

Energía), el CENER (Centro Nacional de Energías Renovables), o el IRENA(International Renewable Energy Agency). Estos software analizan datosprovenientes de las estaciones meteorológicas y de los satélites meteorológicospara crear bases donde se almacenen datos sobre dirección, intensidad, energíadisponibles,…

2.4.1.ClasificaciónemplazamientosActualmenteexisteunanormativa,laIEC-64100,queestableceunaclasificacióndelosemplazamientosencuatrocategoríasenfuncióndelavelocidadmediaanualdelairequehayaenunlugar.

Tabla1:Clasificaciónemplazamientos

Para calcular la velocidadmedia de una determinada localización, primeramentehay qué hacer el estudio de vientos de ese determinado lugar, así sabremos conqué velocidad y con que frecuencia el viento sopla en cada dirección. Una veztengamos estos datos, hay que multiplicar cada velocidad de viento por sufrecuenciay,aposteriorhacerelsumatorio.

!! = !! · !" [1]

Donde: !!eslavelocidadmediaanualdelviento !!eslavelocidaddelvientoenunadeterminadadirección !"eslafrecuenciarelativa

2.4.2.Rosadevientos

Larosadevientosesunaherramientaimprescindiblealahoradehacerunestudiode vientos, ya que nos permite mostrar datos como la dirección del viento, suintensidad y su frecuencia de una manera muy simple. Es un diagrama circulardondeenlosejesserepresentanlasposiblesdireccionesdelviento,yensuinteriorse muestran las velocidades de viento y su frecuencia, como se muestra en laIlustración12delaparatado3delamemoria.Estediagramaesdevitalimportanciaalahoradediseñarelparqueeólico,yaqueseráunodelosfactoresprincipalesenelmomentodeescogerelemplazamientodelaturbinasenelterreno.

Velocidadmedia(m/s) Clase

8,5<V<10 I7,5<V<8,5 II6<V<7,5 III

V<6 IV


15

2.5.DistribucióndeWeibull

La distribución deWeibull es una distribución de probabilidad continua, que nosindica la probabilidad de que haya una determinada velocidad de viento en undeterminadolugar.LafuncióndedistribucióndeWeibulleslasiguiente:

! ! = !! ·

!!

!!!· !!

!!

!

[2]

Donde: !eselfactordeforma !eselfactordeescala !eslavelocidaddelvientoHoyendía,con lossoftwareanteriormentemencionadosnohace falta realizarelcálculode ladistribución, yaque suelendar la representacióngráfica.Ennuestrocaso, losdatos losextraeremosdeIDAE,quecomosepuedeverenlaTabla2delapartado3,nosdalavelocidadmediaparacadadirección,lafrecuenciaconlaquesoplaelvientoenesadirección,ylosfactoresdeformayescalaparaesadirección.Apartirdeahí,nosotrosdeberemoscalcularlafuncióndeprobabilidad.


16

3.EstudiolocalizaciónA la hora de elegir un emplazamiento para la instalación del parque eólico hay quetener en cuenta factores como el tipo de terreno, velocidad del aire, poblacionescercanasylaposiblefaunaquepuedahaber.Enestecaso losterrenosa instalarelparqueestánsituadosaloestede lapoblaciónSierradeLunayalnortedelasierradeZuera,enlasparcelas007008009010011012013014015.Estos terrenospertenecenalmunicipiodeSierradeLuna,provinciadeZaragoza.Sierra de Luna es una población pequeña de unos 250 habitantes situada en lascoordenadas 42º 02’ 56” N 0º 54’ 35” O y a unos 400m de altura. Esta pequeñacomunidadviveprincipalmentedelaagricultura.Este emplazamiento dispone de las características necesarias para acoger unainstalacióndeestetipo,yaquesetratadeunagransuperficiesingrandescambiosenla elevación del terreno, está alejado de cualquier población con alta densidad dehabitantes,ytambiénestácercadelacarreteraA-124loquefacilitaráeltransportedelosmaterialesalahoradelaconstrucción.

Ilustración11:EmplazamientoparqueeólicoFuente:GOOGLE

Otro punto a tener en cuenta es la cercanía con líneas de alta tensión para eltransporte de la energía eléctrica producida. Al estar a una distancia deaproximadamente40kmdelacapital,disponemosdeunalíneadetransportede220kVprocedentedeLaRalladirecciónZaragoza.


17

Parahacerelestudiodevientosdeestazona,hemosextraídolosdatosdeestudiodeIDAE,yaquesondatosoficialesproporcionadosporelGobiernodeEspañaynohaygran diferencia con las otras plataformas anteriormente mencionadas, por lo quepodemossuponerquesondatosfiables.Graciasaestosdatos,reflejadosenlaTabla2,podremos calcular la velocidad media de este emplazamiento, y su distribución deWeibull.

Tabla2:DatosdevientodellugarestudiadoFuente:IDAE

Serepresentanlosdatosdellugarescogidoparalainstalaciónenunarosadevientosparaunamejorcomprensióndelosmismos.

Ilustración12:RosadevientosFuente:IDAE

Dirección Frecuencia(%)

Velocidad(m/s)

Potencia(%)

WeibullC(m/s)

WeibullK

N 1.44 4.112 0.4 4.46 1.538NNE 0.97 3.008 0.1 3.376 1.679NE 1.05 2.905 0.09 3.16 1.703ENE 1.77 3.595 0.23 3.84 1.898E 7.63 6.162 4.27 6.559 2.231ESE 13.96 6.093 7.5 6.603 2.424SE 5.86 4.437 1.58 4.953 1.986SSE 2.91 3.402 0.4 3.825 1.814S 1.99 3.277 0.22 3.556 1.818

SSW 1.84 4.278 0.53 4.654 1.64SW 1.94 4.913 1.14 5.281 1.368WSW 2.38 4.844 1.24 5.311 1.461W 5.72 5.596 3.43 6.26 1.83

WNW 21.89 7.921 26.23 8.673 2.475NW 23.75 9.467 45.95 10.107 2.406NNW 4.9 7.79 6.7 8.262 1.838


18

TantoenlosdatosnuméricosreflejadosenlaTabla2deestemismoapartado,comoen la Ilustración12, sepuedeobservarqueelvientopredominantede lazona,eselprovenientedelasdireccionesnoroeste/oeste-noroeste,conunafrecuenciatotalde45,64%yunavelocidadmediade8,7m/s.Peroestanoeslavelocidadmediadeesteemplazamiento. Tanto la velocidad media, como la distribución de Weibull serealizarán con Matlab. El procedimiento utilizado para obtener los resultados estáexplicadoenelAnexoIdecálculos.En este emplazamiento, la velocidad media que se ha calculado es de 6,9 m/s,teniendoencuentatodaslasdireccionesdevientoposibles.Estedatoconcuerdacontodaslasbasesdedatosdisponiblesdelossoftwaremencionadosenelapartado2.4.Criteriosestudioemplazamiento.En la Ilustración 13 se muestra la distribución deWeibull realizada conMatlab. Sepuede observar como la curva partiendo desde una velocidad de 0 m/s, ascienderápidamente hasta su máximo situado sobre los 5 m/s, y a partir de ese punto,empieza un descenso algo más progresivo, hasta la velocidad de 30 m/s, donde laprobabilidadyahavueltoaserprácticamente0.

Ilustración13:DistribucióndeWeibull

Unaveztengamos losdatosde ladistribucióndeWeibull,y losdatosde lacurvadepotenciadeelgeneradorquesemuestranenlaIlustración19delapartado4.3.3.,sepodrá hacer una primera aproximación a la energía anual producida (AEP), perotodavíasintenerencuentalaspérdidas.

0 5 10 15 20 25 30Velocidad del viento (m/s)

0

2

4

6

8

10

12

prov

abilid

ad %

Weibull


19

Para calcular la energía anual producida semultiplicará la funcióndeWeibull por elnumerodehorasdeunaño.

!"#$% !"#$%& =!"#$%&& · 8760[3]

Una vez hecho esto, ya sabemos el número de horas que tendremos para cadadeterminada velocidad. El siguiente paso será multiplicarlo por la potencia que segeneraaesadeterminadavelocidad,yhacerelsumatorioparatener laenergíatotalproducida.

!"#$%í!" !"# !"#$%&'('") = !"#$% !"#$%& · !"#$%&'( · !º !"#"$%&'$"([4]

!"#$%í! !"!#$ = (!"#$%í!" !"# !"#$%&'('"))[5]

Conestoscálculosrealizados,ysuponiendounrendimientodel95%delainstalación,obtenemosunaenergíaanualproducidade2658,24GWh/año.


20

4.Elecciónturbina

4.1.Conceptosgenerales

Alahoradeseleccionarunaerogeneradorhayquetenerdiversosaspectosatenerencuenta,talescomolaenergíaquepuedeextraer,eltipodeturbina,sutamaño,elcoste,eltipodegenerador,ladurabilidad,elrendimiento,etc.

Paraestetipodeemplazamiento,dondesedisponedeunagransuperficieplanasingrandesobstáculosquepuedandificultarelpasodelaire, imperan lasturbinasdeejehorizontalcontresaspas.

Este tipode turbinas tienenunas grandes ventajas sobre lasdeeje vertical, perotambiéntienendesventajas.

Ventajas:

• Unamayoreficienciaenlaconversióndelaenergíaeólicaaenergíaeléctrica.• Accesoavientosdemayorvelocidaddebidoalaalturadelastorres.• Regulacióndelaenergíaproducidamedianteelcontroldesusaspas.

Desventajas:

• Necesidaddemaslongituddecabledebidoalaalturadelatorre.• Elevadoscostesdeinstalación.• Necesidaddecreartorresrobustasparasoportarelpesodelagóndola.• Requiereorientarlatorrehaciaelvientoparaproducirenergía.

Las turbinaseólicasestánformadaspordiferentespartes,yhaydiversosmodelosencuantohablamosdefuncionamiento.

• Góndola o “Nacelle”, se trata de una cubiertametálica donde se instalan losprincipales elementos de la turbina eólica. Este espacio debe ser losuficientemente grande como para alojar los equipos de generación, y debetener espacio para que los operarios puedan acceder a realizar labores demantenimientooreparaciones.

• Bujeo“Hub”,eselelementodeconexiónentrelaspalasyelejedelaturbinaeólica. Es un elemento de alta importancia ya que a parte de soportar lasfuerzascreadasporlasaspasmanteniendosuposición,ensuinteriorsealojanlossistemashidráulicosymecánicosnecesariosparavariarelángulodeataquedelaspalasyasípodercontrolarlavelocidadderotación.

• Aspao“Blade”,eselelementoencargadodecaptarlaenergíadelvientoparatransformarla en energía mecánica, que posteriormente se transformará eneléctrica.Hayvariosdiseñosdeaerogeneradores,peroelmascomúnesaquelquesurotortienetresaspas.

Eldiseñodelasaspasdependedefactorescomolavelocidaddevientoquesepretenda captar, la longitud de lasmismas, las fuerzasmáximas que puedan


21

soportar, y sobretodo teniendoen cuenta el sistemade control de velocidaddelaerogenerador.

Haytrestiposdiferentesdecontroldelavelocidadderotación.

• Controlporpérdidaaerodinámicao“Passive-Stall.Estetipodeaspanorota sobre su propio eje, sino que está diseñada para que cuando elvientosobrepasadeterminadavelocidad,el flujodeairesobreelaspadesaparece, disolviendo así la diferencia de presiones que creaba unafuerzadesustentación.

• Control activo por pérdida aerodinámica o “Active-Stall”. Este tipo decontrolconsisteenaumentarelángulodeataquedelapalarespectoalvientocuandosesuperedeterminadavelocidad,deformaqueelaspaentreenpérdida.

• Controlporreduccióndelángulodeataqueo“PitchControl”.EstetipodecontrolesmuyparecidoalActive-Stall,conladiferenciaquehoraelángulodeataquesereduce.Estotambiénproduceunareduccióndelafuerzadesustentación,peroconlaventajadenotenerlasturbulenciasgeneradasporcrearlapérdidaaerodinámicaenlapala.

• La multiplicadora o “Gearbox”, es la encargada de conectar el eje de bajavelocidad,quesuelerotarentre6y20rpm,conelejedealtavelocidadquevaconectadoalgeneradoryrotaaunavelocidadesdeentre1800y1000rpmenfuncióndelgenerador.

• Elgeneradoreselencargadode transformar laenergíamecánicaprocedentedel eje a energía eléctrica para su posteríos distribución. En la industria seutilizanmuchostiposdiferentesdegeneradoresenfuncióndelasnecesidades,sepuedeclasificardelasiguientemanera:

• Primeramente tenemos los generadores de inducción asíncronos conjauladeardilla(SCIG).Semuestranenlasilustraciones14y15deestemismoapartado.

Esta tipología de generador no llevan electrónica de potencia, por lotanto, la velocidadde rotacióndel generador tieneque ser siempre aunavelocidadconstanteporencimadeladesincronismo,deformaquelageneraciónseproduzcaalafrecuenciadelared.Estohacequeestetipodeturbinasseanpocoeficientes,yaquenopuedenbuscarelpuntodegeneraciónóptimoparacadavelocidaddeviento.


22

Por otro lado como se puede ver en la Ilustración 15, algunosaerogeneradores van montados con un convertidor AC-AC, lo quepermitequeelgeneradorroteavelocidadóptima,siemprequeseaporencimadelavelocidaddesincronismo.

Debido a aspectos constructivos de este tipo de generadores, estossiempre estarán inyectando potencia reactiva capacitiva a la red o, loquees lomismo,estarán recibiendopotencia reactivacapacitivade lared.Estoesdebidoaquelamáquinanoposeeuncircuitodeexcitaciónindependienteynopuedemantenerelcampomagnéticoensuestator.

Ilustración14:Aerogeneradorcongeneradorasíncrono(SCIG)

Ilustración15:Aerogeneradorcongeneradorasíncrono(SCIG)

• También existe el generador asíncrono de inducción doblementealimentado(DFIG).Se dice que es doblemente alimentado ya que tanto el rotor como elestatorestánconectadosared.Elestatorestáconectadodirectamente,mientrasqueelrotorseconectamedianteunconvertidorAC-AC.Estolepermite tener una variación de la velocidad de±30% la velocidad desincronismo.En este tipo de generadores, la potencia activa y reactiva se puedecontrolar,tantosiesinyectadacomoabsorbida.


23

Ilustración16:Aerogeneradorcongeneradorasíncronodoblementealimentado(DFIG)

• A parte de las máquinas asíncronas, también existen los generadoressíncronos(SG).Este tipo de máquina permite generar a velocidad variable sinpreocuparseporlafrecuencia,yaquealasalidadelgeneradordisponedeunconvertidorAC-ACqueseráelencargadodeajustarlafrecuenciaaladelared.En generadores síncronos es el rotor lo que está alimentado con unatensiónDC que produce un campomagnético. Este campomagnéticorotajuntoalejedelamáquinayeselencargadodeinducirlacorrienteenelbobinadodelestator.Este tipodemáquinas sepuedeencontrarenaerogeneradoresconosinmultiplicadora,enfuncióndelnúmerodepares de polos que disponga. Para máquinas con un alto número deparesdepolos,lamultiplicadoranoseránecesaria,yaquelavelocidadderotaciónpuedesermenor.En este tipo de generadores, al estar aislados de red mediante unconvertidor, podemos controlar tanto la potencia activa como lareactivaquesuministramosalared.

Ilustración17:Aerogeneradorcongeneradorsíncrono(SG)


24

• Porúltimo, existen los generadores síncronosde imanespermanentes(PMSG).Enestetipodegenerador,elfuncionamientoprincipalesmuysimilaralSG,conladiferenciaqueahoraelcampomagnéticodelrotornoestácreadoporunafuenteDC,sinoporimanes.Este tipodemáquina, tieneunavelocidadderotacióncompletamentevariable, yaqueentre la redyel generadorhayunconvertidorAC-ACquenospermitecontrolarlapotenciaactivayreactiva.Este tipo de generador también se puede implementar enaerogeneradoresquenodispongandemultiplicadora,peroenestecasoelgeneradordebedetenermuchoparesdepolos.

Ilustración18:Aerogeneradorcongeneradorsíncronodeimanespermanentes(PMSG)

• Elcontrolelectrónicodelaturbinaserealizamedianteordenador,elcualseráelencargadoderecogerlainformacióndelossensoresinstaladosydeajustarel ángulo de las palas o la dirección de la góndola para captar la máximaenergíay,deestaforma,obtenerelmáximorendimientodelaturbina.

• Latorreesunelementofundamentalenlasturbinasdeejehorizontal,yaquenospermitenelevarel sistemadegeneraciónaalturasdondeel viento tieneunamayorfuerzaqueaniveldesuelo.

• Porúltimotenemoseltransformador,quesueleestarinstaladoenlabasedelatorre.Esteeselencargadodeelevarlatensióndebajaamedia,deformaquenohayatantaspérdidaseneltransportehastalasubestación.


25

4.2.Principalesfabricantesdelsectoreólico

Hoy en día existen diversos fabricantes y compañías que se encargan de lainstalación,producciónydiseñodenuevasturbinaseólicas.Todasellascontribuyenaldesarrollodeunaindustriaqueacumulacercade540GWdepotenciainstaladaentodoelmundo.Siobservamoslosdatosdelaspotenciasinstaladasanualmente,podemosverquees un sector que está en constante crecimiento, habiendo escalado hasta lasegunda posición Europea en cuanto a capacidad de potencia, según datos de laEuropeanWindEnergyAssociation.En este mercado hay grandes empresas, como Siemens Gamesa, Vestas WindSystems, General Electric o Goldwind, que predominan en el mercado,representandoaproximadamenteel45%delmercadomundial.

• SiemensGamesaeselfrutodelaunióndelaempresaalemanaSiemensconlaempresaespañolaGamesa.EstesectordelaempresaSiemenssededicaalaenergíaeólica,ofreciendovariostiposdeturbinasquesepuedenclasificarsegúnsupotencia.Lashayde2MWyde5MW.En cuanto el primer grupo, de 2MW, ofrecen varios diámetros de rotor,desde 80 hasta los 114 metros. A parte del diámetro, todas ellas sonprácticamente iguales, instaladas con generador de inducción doblementealimentado(DFIG)yunamultiplicadoraformadaporunaetapaplanetariaydosetapasdeejesparalelos.Enelsegundogrupo,solamenteexisteunmodeloconundiámetroderotorde132metros yunaalturaquepuede variar entre95 y 140metros. Estetipodeturbinadisponedeungeneradorsíncronode imanespermanentes(PMSG)conectadoaunamultiplicadoradedosetapasplanetarias.

• Vestas Wind Systems es una empresa danesa fundada en 1945 quemanufacturaba electrodomésticos y, no fue hasta 1989, cuando pasó adedicarseexclusivamentealsectordelaeólica,abarcandocamposcomolafabricación,venta,instalaciónymantenimientodeaerogeneradores.Esunade lasempresasmásgrandesanivelmundial,conpresenciaenmásde12países.Enlaactualidadfabricanmásdedocetiposdeturbinasdiferentes,quevandesde los 2 MW de potencia hasta los 4,2 MW. Para cada determinadapotencia, existen diferentes diámetros de rotor, de esta forma consiguenadecuarse a las necesidades del emplazamiento. Estos empiezan en 90 yterminanen150metros.


26

LosaerogeneradoresfabricadosporVestasvienen instaladoscondostiposde generadores; el generador asíncrono doblemente alimentado y elgeneradorsíncronodeimanespermanentes.Para los aerogeneradores con una potencia de 2 MW, disponen de ungenerador de inducción doblemente alimentado (DFIG), que puede estarcompuestopor4o6polosenfuncióndesitrabajamosa50Hzo60Hz.El resto de turbina que proporciona esta empresa son de potenciassuperioresalos2MW,dándonosaescogerentreungeneradorsíncronodeimanes permanentes (PMSG) de 12 polos, o un generador de inducciónasíncronodejauladeardilla(SCIG)de4o6polos.Aparte, Vestas ofrece turbinas de una mayor potencia diseñadasexclusivamenteparaelmercadooffshore.Estassonde8MWy9,5MWdepotencia, siendo así esta última la más potente del mercado en estosmomentos.Comoeshabitualenlasturbinasoffshore,vieneninstaladasconun generador síncrono de imanes permanentes, ya que no necesitanmultiplicadoras,yporlotantosereduceelriesgodeavería.

• GeneralElectric (G.E.)esunade lasmayoresempresasdelsectoreléctricomundial.Estaempresafuefundadaenelaño1892enEstadosUnidosyadíadehoytienepresenciaenmásde100países.G.E. es una empresa que siempre ha estado bastante enfocada en lageneración de energía, es por ello que se trata de una de las empresaspunterasencuantoageneradoreseléctricossetrata.Esta compañía ofrece aerogeneradores con generador asíncronodoblemente alimentado para instalaciones onshore y con generadorsíncronoconimanespermanentesparalascentralesoffshore.Las turbinas con el generador asíncrono doblemente alimentado queofrecensonentre2MWy4,8MWconundiámetroderotorquevade116hasta los 158 metros. Principalmente diseñadas para emplazamientosonshore.Encuantoalasturbinasoffshore,G.E.ofreceunaturbinade6MWconundiámetro de rotor de 150 metros, que genera electricidad gracias a ungeneradorsíncronodeimanespermanentes(PMSG).Actualmente, se está trabajando en laHaliade-X que, con 12MW sería elaerogeneradoroffshoredemayorpotenciajamáscreado.


27

• Goldwind,esunaempresadeorigenchinofundadaenelaño1998yquehaido escalando posiciones rápidamente, actualmente, situarse en una muybuenaposicióndelmercadoeólico.Granpartedesuéxitosehabasadoenla compra de la tecnología de generadores síncronos de imanespermanentessinmultiplicadora(PMDD).Todos los aerogeneradores que ofrece esta empresa son con generadoressíncronodeimanespermanentessoncajamultiplicadora.Actualmente,ofrecen turbinasdesde1,5MWhasta los3,4MW,conunosdiámetrosderotorentre70y90metrosparalosaerogeneradoresdemenorpotencia,hastalos140paralosdemayorpotencia.

Por lo general, la gran mayoría las empresas del mercado siguen los mismosestándaresydiseñossimilaresparaobtenerelmayorrendimientoparacadatipodeaerogenerador.

Toda la información anteriormentemostrada sobre los principales fabricantes hasido extraída de sus páginas oficiales y de sus publicaciones sobre turbinasactualmentedisponiblesenelmercado.

4.3.Aerogeneradorelegido

ParaesteproyectosehaelegidounaerogeneradorVestasV117,conunaalturade91,5 m, un diámetro de rotor de 117 m, una velocidad de entrada enfuncionamientode3m/syunavelocidaddeparadade25m/senelcasoqueseapermanente en un tiempo de 10 minutos. Este modelo de turbina, tiene unapotenciamáximade3,3MWpara temperaturas entre -20 ºC y 45 ºCdonde,porrazonesdeseguridad,lamáquinasedetendrá.

Estemodelodisponedeunsistemadecontroltipopitchycontrolactivodeyaw.

Elsistemapitchpermitelarotacióndelaspalassobresupropioeje,deformaquese pueda variar la velocidad de rotación de la turbina. Esto permite optimizar lapotenciaextraídadelvientoeintentarquesiempreseamáxima.Elhechodequelavelocidad de la turbina sea variable hace que este modelo disponga de unconvertidorporelqueseleharápasartodalaenergíaproducidaenelgenerador.

4.3.1.Diseñomecánico• Rotor

ElrotordelV117estácompuestoportrespalasdiseñadasdeformaaerodinámicaconunalongitudde57,15metroscadaunayunbujequeseencargadetransmitirlafuerzadelaspalasalejedelAerogenerador.Laspalas, formadaspordospartesunidas a lo largode sueje longitudinal, estánhechasabasedefibrasdevidrioreforzadasconepoxiyfibradecarbono.


28

El buje, que soporta la cargade las palas y del sistemahidráulicopara el controlpitchdelasmismas,estáfabricadoabasedehierrofundido.

• Multiplicadora

Se trata de una multiplicadora formada por una etapa planetaria y una etapahelicoidal, lubricada mediante un sistema de aceite que cae por la fuerza de lagravedad.

• Torre

La torre de este aerogenerador es de tipo cónico cilíndrico, con alturas variablesdesde los 91,5 hasta los 116,5 metros. Esta estructura ha sido diseñada con lamayoría de soldaduras internas reemplazadas por soportes magnéticos, con laintención de crear una superficie lisa. Este sistema permite reducir el grosor delmetal,deformaquelatorreseamásligeraencomparaciónconunatorredondelasunionesesténtodassoldadas.

• GóndolaLacoberturadelagóndolaestáfabricadaabasedefibradevidrio.Disponedeunatrampilla para facilitar el acceso al interior de la cubierta. Asimismo, tambiénexisteunaescotillaexterior,paraaccederalossensoresdevientoyelsistemaderefrigeración.La base, donde se soportan los elementos principales del aerogenerador, estáformadapordospartes.Lapartedelanteradondesesoportanlasfuerzasdelrotorydel eje, estáhechadehierro fundido, la cual también incluyeel suelo,que seconecta al sistema de yaw, y es donde estámontada la estructura que soportatodosloselementos.Lapartetraseradelaestructuraestáhechaconvigas,queapartedemantenerlarigidezdelagóndola,soportanlospanelesdecontrol,elsistemaderefrigeraciónyeltransformador.

• RefrigeraciónElmodeloV117disponedeunsistemaderefrigeraciónlíquidoúnico.Estemodelodisponedeunradiadorexteriorpararefrigerarellíquidocalienteprovenientedelamultiplicadora,elsistemahidráulico,elgeneradory laelectrónicadepotenciadelconvertidor.A parte de este sistema, también dispone de ventiladores situados en la parteinferiordelagóndola,paradisiparelcalorproducidotantoporeltransformadorcomoporlaradiaciónsolarqueimpactaenlaestructura.


29

4.3.2.Diseñoeléctrico• Generador

Se tratadeungenerador trifásico síncronode imanespermanentesde12polosconuna velocidadde rotación entre 1450 y 1550 rpm, y una velocidadmáximadurante2minutosde2400rpm.Puedefuncionarafrecuenciasentre0y200Hzytieneunatensiónnominalde710Vporfase.SuclasedeaislamientotérmicoestipoH,esdecir,esunatemperaturasegurahastalos165ºC,yestádiseñadoparaaguantarunatemperaturade180ºC.

• ConvertidorSetratadevariosconvertidoressituadosenlagóndolaactuandoenparaleloconunatensiónderedde650Vyquecontrolantantoelgenerador,comolacalidaddelaenergíasuministradaalared.

• TransformadorEl transformador trifásico, situado en la parte trasera de la góndola, es de tiposeco,condosbobinados,yestáconectadoentriánguloenlapartedealtovoltaje.Tieneunapotenciadediseñode3750kVA,0,65kVen lapartedebaja y, en lapartedealta,puede irde los10a los35kV,enfunciónde lascaracterísticasdenuestrared.

• Controlador

EstaturbinadisponedelsistemaVMP6000,unmultiprocesadorqueseencargadecontrolar y monitorizar las operaciones, de establecer el sincronismo entre lageneración y la red, de operar la turbina en caso de que haya algúnmalfuncionamiento, de controlar el sistema de yaw y de pitch, de controlar elniveldesonidoydelsistemadedeteccióndehumos.


30

4.3.3.Curvadepotencia

Con datos obtenidos del datasheet del aerogenerador V117, podemos dibujar lacurva de potencia. Esta cambiará en función de la situación del ambiente y ladensidaddelaire.EnlaIlustración19serepresentaparavaloresestándarconunadensidadde1,225!"/!!.

Ilustración19:CurvadePotencia

0 5 10 15 20 25 30Velocidad del viento (m/s)

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Pont

enci

a (M

W)

curva de potencia


31

5.EstudioinstalaciónturbinasElnúmerodeturbinasainstalarseráunodelosfactoresclavealahoradedeterminarla potencia total del parque. En el caso de esta instalación, el número deaerogeneradores seráde14,yaquesedisponedeun terrenoamplioconcapacidadsuficienteparalainstalación.Paraelmicrositingdeturbinaseólicas,seempleanprogramasinformáticostalescomoWASP o WindPro, que calculan los factores de estela, las turbulencias creadas poredificios, etc. con el fin de encontrar el emplazamiento idóneo y, de esta maneramagnificarelbeneficiodelainstalación.Lascoordenadasdecadaturbinaylasubestaciónsonlassiguientes:

Tabla3:CoordenadasUTMdelosaerogeneradores

Estascoordenadasreflejan laposiciónde losaerogeneradoresenel lugardelparqueeólico.Sireflejamoslascoordenadasenelmapa,lasituacióndecadaaerogenerador,seríalasiguiente:

Elemento X Ysubestación 672.586,30 4.657.373,17

A1 670.524,91 4.658.534,60A2 670.859,36 4.658.650,13A3 670.962,73 4.658.303,53A4 671.193,80 4.658.042,05A5 671.546,49 4.657.932,60A6 671.856,61 4.657.750,17A7 672.191,05 4.657.610,32A8 670.908,00 4.659.039,30A9 671.285,01 4.659.112,27A10 671.510,00 4.658.832,56A11 671.844,45 4.658.692,70A12 672.075,52 4.658.412,98A13 672.294,43 4.658.121,10A14 672.501,17 4.657.810,98

CoordenadasUTM

Ilustración20:Situaciónaerogeneradores


32

6.Diseñoinstalacióneléctrica

6.1.Reddemediatensión

La red de media tensión tiene como función conectar y transportar la energíaproducidaporlosdiferentesaerogeneradoreshastalasubestaciónelevadoradondelaenergíasevolcaráalareddetransporte.Esta red soterrada, conectará el módulo de salida de un aerogenerador con elmódulodeentradadelgeneradorsiguientedelamismalínea.Así,sucesivamente,hasta llegar a las celdas de la subestación. Debido a las altas intensidades, se hadecididodividirlainstalaciónendoslíneas.Al disponer de aerogeneradores de alta potencia, la tensión de la red demediatensión nominal(!!)será de 30 kV. Según define la Tabla 1 de la norma UNE211435, la tensión más elevada de la red(!!) deberá ser de 36 kV, la tensiónasignada de los cables(!!) será de 18/30 kV y la tensión soportada a impulsos(!!)seráde170kV.EstaredperteneceaunacategoríaA,esdecir,losdefectosseeliminaránloantesposibley,encualquiercasoantesdeunminuto.Los conductores serán cables de cobre unipolares en contacto tipo RHZ1 conaislamientoXLPE(polietilenoreticulado)instaladosbajotuboaunaprofundidadde1 metro. Para la protección del cable frente a futuras excavaciones, estosdispondrán tantodeunaprotecciónmecánica comodeuna cintade señalizaciónqueadviertadelapresenciadeloscables.Seutilizaráncablesunipolaresdebidoa lagranpotenciaquehayquetransportar,sufacilidadalahoradeejecutarlainstalaciónyasupracticidadalahoradehacerempalmesoconexiones.

6.1.1.Cálculosecciónconductores

La sección de los conductores puede determinarse en función de múltiplesparámetros, tales como, la corriente permanente máxima admisible, la caída detensiónmáxima,cálculosmecánicos,corrientesdecortocircuito,etc.En cuanto a nuestra instalación, una red subterránea de 30 kV, emplearemos lascondicionesdemáximacorrientepermanenteadmisible,caídadetensiónmáximaylacorrientedecortocircuito,segúnlanormaUNE211435“Guíaparalaeleccióndecableseléctricosde tensiónasignadasuperioro iguala0,6/1kVparacircuitosdedistribución de energía eléctrica”. Los cálculos realizados se muestran en lamemoriadecálculos.Laseccióndecadatramodelainstalaciónsemuestraenlasiguientetabla:


33

Tabla4:Secciónconductoresportramos

Comoyasehamencionadoenelapartado6.1,losconductoresdelareddemediatensióniráninstaladosbajotubodePVC.TalycomomarcalaITC-LAT-06apartado6.1.2.2.5,no sedeberán instalarmásdeunsistemade tres cablesunipolaresportubo,ylarelaciónentreeldiámetrodeltuboyelconjuntodetrescablesunipolaresnoseráinferiora1,5,ennuestrocaso,larelaciónseráde3.EnlaTabla5semuestranlasseccionesydiámetrosainstalarquedeberántenerlostubos.

Tabla5:seccionesydiámetrosmínimosdelostubos

Tramo sección(mm2)A1-A2 25A2-A3 50A3-A4 95A4-A5 150A5-A6 240A6-A7 300A7-trafo 400A8-A9 25A9-A10 50A10-A11 95A11-A12 150A12-A13 240A13-A14 300A14-trafo 400

Diametro[mm]A1-A2 225 16,93A2-A3 450 23,94A3-A4 855 32,99A4-A5 1350 41,46A5-A6 2160 52,44A6-A7 2700 58,63A7-trafo 3600 67,70A8-A9 225 16,93A9-A10 450 23,94A10-A11 855 32,99A11-A12 1350 41,46A12-A13 2160 52,44A13-A14 2700 58,63A14-trafo 3600 67,70

Secciónminimatuboenterrado[mm2]


34

6.1.2.Intensidadmáximaadmisibleenrégimenpermanente

La intensidadmáximaadmisibleen régimenpermanentedependeráencadacasode la temperaturamáximaqueel aislantepueda soportar sin alteracionesde suspropiedades eléctricas. Esta se calculará teniendo en cuenta la ITC-LAT-06 y lanormaUNE21144.Laintensidadmáximaadmisibleporsecciónvienedadaenlatabla12delaITC-LAT-06. La corriente nominal que tengamos después de haberle aplicado los factorescorrectivos correspondientes debidos al terreno y temperatura, se deberácompararconestatablaparaelegirlasecciónadecuada.Lacorrienteadmisiblesecalculadelasiguientemanera:

!! = !!(!.!.) · !! · !! · !! · !!

[6]

Donde!!(!.!.)es la corriente en condiciones normales, con una temperatura delterreno de 25 ºC, una resistividad térmica del terreno de 1,5 K·m/W, y unaprofundidad1metro.La!! correspondeaunfactordecorrecciónportemperatura.!! es el factor corrector por resistividad térmica del terreno,!!es el factor poragrupación de conductores y !! es el factor corrector por profundidad delenterramiento.

6.1.3.Caídadetensión

Paracalcular lasecciónencadatramo,apartedesaber lacorrientequecircularáporelconductor,tenemosquecalcularlacaídadetensiónconlaexpresiónquesemuestraacontinuación:

∆! = 3 · ! · ! · (! · !"#$ + ! · !"#$)

[7]

Donde!eslalongituddelalíneaenkm,!eslaintensidadquecirculaenamperios,! y!sonlasresistenciasyreactanciasdelosconductoresenΩ/!".

6.1.4.Corrientedecortocircuitomáximaadmisible

La línea deberá estar diseñada para resistir sin dañarse los efectos mecánicos ytérmicosproducidosalocasionarseuncortocircuito.Estadeberátambiénsoportarlacorrientedecortocircuitoduranteunperiododetiemposuperioraldeactuacióndelasproteccionesquepuedahaberenesedeterminadotramo.


35

Secalcularánlascorrientesmáximasdecortocircuitodecadageneradorparasabercuáleslacorrientequecircularáporcadacircuito.Encuantoalapotenciadelareddetransporte,sesupondráquetieneunapotenciade500MVA,yaquenosabemossuvalorreal.Unavezcalculadaslascorrientesdecortocircuito,secomprobaráquelainstalacióncumpla con lo estipuladoen la ITC-LAT-06apartado6.2.Donde se especifican lascondicionesacumplir.

!!!! = !

!!!

[8]

Donde!!! es la intensidaddecortocircuito,!es la seccióndelconductoren!!!,!eselcoeficientequedependedelanaturalezadelconductoren!/!!!y!!! esladuracióndelcortocircuitoensegundos.

6.1.5.ProteccionesEncuantoalasproteccionesdemediatensión,sedeberácumplirloestablecidoenel apartado 7 de la ITC-LAT-06, en el que se tienen en cuenta las proteccionescontra los cortocircuitos y contra las sobretensiones. Puesto que esta es unainstalacióndemediatensión,todaslasproteccionesestaráninstaladasenlasceldasde media tensión, tanto las de los aerogeneradores como en la subestación detransformación.

• ProteccionescontrasobreintensidadesTal y como indica la ITC-LAT-06 apartado 7.1, la instalación deberá estarcorrectamente protegida contra cortocircuitos y sobrecargas, para ellos seinstalaráninterruptoresautomáticosofusiblesaliniciodecadalínea.Los interruptores automáticos se instalarán en las celdas de entrada de mediatensióndecadaaerogenerador,queserviránparadesconectarunaparterequeridadelcircuito.Tambiénseinstalaráuninterruptorautomáticoenlasceldasdemediatensiónquedesconectesolamenteunaerogeneradorenconcreto.Deestamanerapodremos seguir generando energía mientras se realicen operaciones demantenimientoenalgúnaerogenerador.Las condiciones que deben seguir los interruptores automáticos para su correctofuncionamientosonlassiguientes.

• Condicionesdelosinterruptoresautomáticos.

1. Latensiónnominaldelinterruptorautomáticotendráquesermayoroigualalatensiónmáximadondeseinstale.


36

2. La intensidad nominal deberá ser mayor o igual a la intensidadnominaldelared.

3. Elpoderdecortedeberásermayoroigualalaintensidadmáximadecortocircuito.

4. Elpoderdecierredeberásermayoroigualalaintensidadmáximadecortocircuito.

Los relés electrónicos de protección serán los encargados de hacer saltar laprotecciónencasodequeseproduzcaunafalta.Estosharánsaltarunmuellequehabrásidocargadoalahoradeinstalarlaprotección,deformaqueesteproduzcaelcortedelalínea.Losrelésproporcionanlasproteccionesdefase(50-51)ytierra(50N-51N)

• Condicionesdelosrelésdeprotección

1. La corriente nominal del relé de protección deberá ser superior a lacorriente nominal de la línea e inferior a la intensidad máxima quepuedesoportarelconductorenrégimenpermanente.

2. La corriente de actuación de la protección deberá sermayor que lacorriente de cortocircuito para cualquier punto de la línea que estéprotegiendo.

Los fusibles se instalarán en la celda de media tensión dedicada a alimentar eltransformador de servicios auxiliares y en la celda perteneciente al propioaerogenerador. Estos elementos se dimensionarán de manera que la falta seadespejadaenuntiempoinferioralquetardanloscablesenllegarasutemperaturamáxima.

• Condicionesdelosfusibles

1. Su tensión nominal será superior a la tensión de la red donde esténinstalados.

2. La intensidad máxima que soporta un conductor durante undeterminado tiempo está establecida como 1,45 veces su corrientemáxima.Por lotanto,se instalaránfusiblesdondesuconstantekseaiguala1,6.

!! ≤ !! ≤1,45 · !!1,6

[9]

3. Elpoderdecortedelfusible,debesermayoralacorrientemáximade

cortocircuitodelalínea.


37

6.1.6.CeldasdemediatensiónCada aerogenerador dispondrá en la base de su torre celdas de media tensióndonde se realizarán las conexiones de los conductores que hay de una torre a lasiguiente.Tambiéntendránlafuncióndemaniobraryprotegerelsistemademediatensión.Lascaracterísticasprincipalesdeestasceldassonlassiguientes:

• Tipo Modular• Tensiónasignada 36kV• TensiónNominal 30kV• Frecuencianominal 50Hz• Intensidadaparamenta 200/400/630A• Aislamientoaparamenta SF6• Tensiónmáxima1minuto 70kV• Tensiónmáximatiporayo 170kV• Intensidadasignadacortaduración(1s) 16kA• Poderesdecorteenfuncióndelacelda 0,4/0,63/16/20kA

Las celdas estarán constituidas por diferentesmódulos encargadosde realizar lasdiferentes funciones, tales como las conexionesdeentradao salidade la líneaalembarradodelaceldaylaproteccióndeltransformadordeserviciosauxiliares.Todos los aerogeneradores, a excepción de los del principio de línea, los cualessolamente tendrán2, iránequipados con3 celdasdemedia tensión. Las celdasainstalar seránde lamarca Schneider,de la gamaSM6-36,dediferentesmodelos.Las celdas que acojan las entradas de las líneas seránmodelo IMPE. Las que sedispongan para la salida de la línea serán IM y las celdas que alojen la línea delpropioaerogeneradorseránmodeloQM.CeldaQMComo se hamencionado anteriormente, se instalará una celda de este tipo encada aerogenerador. Estas tendrán la función de proteger y desconectar laderivacióndelaerogeneradorenelqueesté instalada. Deestaforma,sepuededesconectarunaerogeneradorenconcretosin tenerque inutilizar toda la línea.Este modelo estará provisto de un interruptor seccionador de hasta 400 A, undoble seccionador depuesta a tierra conpoderes de cierre de 5 kA y 40 kAdecresta, un juegodebarras tripolar de400Ao 630A, lámparasdepresencia detensión,disposiciónparalainstalacióndefusibles,unpoderdecortede20kA,yunatensiónasignadade36kV.Tambiéndisponedeunsistemamotorizadoparalaconexiónydesconexióndelacelda.


38

Aunqueelseccionadorpuedasoportarunacorrientedehasta400A,seajustarámediantelosrelésdeprotecciónparaqueactúeantesdelaintensidadderupturadelfusible.El fusible a instalar en este tipo de celdas será el inmediatamente superior a lacorriente nominal del aerogenerador, que es de 70,56 A; por lo tanto,instalaremos un fusible de 80 A, asegurándonos que se cumpla la condición defusibles.

1,6 · !! < 1,45 · !!"#$$%&'()

[10]

1,6 · 80 < 1,45 · 137,28

128 < 199

Aúnquelainstalacióndelfusibleesunaprotecciónredundante,puestoquelaceldaya estáprotegidamediante el seccionador, se recomienda instalar el fusibleparaprotegerlalíneaencasodefallodelosrelésdeprotección.CeldaIMPEEsta celda tiene por objetivo conectar la línea proveniente del aerogeneradoranteriorconelembarradododelsiguienteaerogenerador.Estemodelodisponedeunseccionadordetresposiciones(conectado,desconectadoytierra),juegodebarrastripolar,mandomanualomotorizado,lámparasdepresenciadetensiónycapacidadde instalarleautoválvulasparacontrolar lassobretensiones. Tieneunpoderdecortede20kA, tensiónasignadade36kVyunacorrientenominalde400Ao630A.

CeldaIMEstaceldatienecomoobjetivollevarlaenergíadelembarradoalosconductoresquesedirigenalsiguienteaerogeneradormediantelareddemediatensión.Estaceldadisponedeun interruptor seccionadordepuestaa tierra, juegodebarrastripolar,mandomanualomotorizado,lámparasdepresenciadetensión,poderdecortede20kA,tensiónasignadade36kVyunacorrientenominalde400Ao630A.

TodaslasceldasdemediatensiónutilizaránrelésautoalimentadosmodeloVIP300,queproporcionarán laprotecciónde las fasesydetierra.Estossepuedenajustarparaactuarenunrangode10Ahasta630A.


39

6.2.ServiciosauxiliaresLos servicios auxiliares son aquellos que mantienen en un estado defuncionamiento óptimo el aerogenerador con el fin de evitar averías, osimplementeparaconseguirelmáximoprovechodeeste.Loselementosqueconformanestainstalaciónfuncionanconbajatensióna400Vtrifásicos y a 230 V monofásicos. Para conseguir estos voltajes se disponen dostransformadoresreductores.

Loselementosdelosserviciosauxiliaresvienenexplicadosacontinuación:

• Transformador trifásico: El aerogenerador dispondrá de un transformadortrifásico650/400Vsituadoenlagóndola,yseráelencargadodealimentaralosmotores,bombasycalentadoressituadosenelinteriordelainstalación.Este tendrá una potencia de 63 kVA, una tensión de cortocircuito del 4%,450Wdepérdidasenelvacío.

• Transformador monofásico: Se instalará un transformador monofásico400/230V en la basede la torre con el propósito de alimentar consumostalescomoluces,tomasdecorriente,oelequipodegestiónymedida.Estetendráunapotenciade25kVA,una tensiónde cortocircuitodel4%,unaspérdidasenelcobreyenelhierrode160Wy600W.

• Motores:Esteaerogeneradorusadiversosmotoresparapoderoptimizarel

rendimiento del mismo en cada momento. Se dispondrán dos motorestrifásicos de 15 kW cada uno para el sistema pitch de regulación de lavelocidad.Asimismo,sedispondrán4motoresde4,5kWcadaunoparaelsistemadeorientaciónyawydeunmotorde3kWparaelmovimientodelascensor.

• Bombas: Para mantener el correcto funcionamiento de los elementos

móviles, se disponen sistemas de lubricación y refrigeración que estánalimentados por bombas eléctricas. En total se disponen de 3 bombas. Lamayor, conunapotenciade10 kW, seutiliza parahacer circular el aceitequelubricaelementoscomolamultiplicadora.

Paralarefrigeracióndeloselementosinstaladosenelinteriordelagóndola,comoel generador, el convertidoroel circuitohidráulico seutilizarándosbombasdeaguade2,2kWy5,5kWrespectivamente,quetransportaránelfluido refrigerante por el circuito hasta el radiador situado en la partesuperior de la torre donde se producirá el intercambio de calor con elambiente.


40

• Calentador:Algunoselementoscomolamultiplicadoranecesitantrabajarenunas condicionesmuy precisas, es por ello que se instalará un calentadorparaelfluidolubricantedeesta.Elequipoencargadodeellopuedellegaraconsumirunapotenciadehasta10kW.

• Ventilador: Aparte del sistema de refrigeración líquida, el aerogeneradordispondrádeunventiladoralimentadoporunmotortrifásicode3kW,queevacuaelairecalientequeseproduceel interiordelagóndola,acausadeelementos como el transformador de media tensión o el convertidor depotencia.

• Tomasdecorriente:Sedispondrándeuntotalde5tomasdecorrienteenel

interiordelaerogenerador,enconcreto2enlabasey3enlagóndola.Estospuntos permitirán enchufar aparamenta en caso que un operador lonecesite.

Estos serán enchufes tipo schuko de 230 V y 16 A, es decir, 3680 Wmonofásicos.

• Luces:Sedispondrándeuntotalde10lucesparailuminartantoel interiorcomo el exterior del aerogenerador. Habrá 4 luces estratégicamentesituadasde80Wcadaunaenelinteriordelagóndolaqueproporcionarániluminaciónalosoperariossituadosensuinterior.Tambiénsedispondrán4lucesde80Winstaladasenelinteriordelatorreafindeiluminareltramodeescalerasqueirádesdelabasehastalagóndola.Porúltimosedispondrán2lucesde80Wenelexteriordelagóndola,conelpropósitodeiluminaryalertaraagentesexternossobrelapresenciadeunaerogeneradorenelespacioaéreo.

• Baterías:Sedispondrádeunequipodebateríasparamantenerelcontroldelaerogenerador en caso de fallo y desconexión del mismo. Estas iránconectadasmedianteunconvertidorAC-DC.

Loselementosdeprotecciónymaniobraseinstalaránenuncuadrodebajatensiónsituado en la base de la torre. En este lugar se situarán elementos tales comointerruptores generales, interruptores diferenciales, guardamotores, interruptoresmagnetotérmicosyproteccionesantesobretensiones.Debidoaltipodeinstalaciónde puesta a tierra de los aerogeneradores (TN-S) se instalarán interruptoresautomáticosydiferenciales,deformaquelamenorcorrientededefectohagaqueestosactúendemanerainmediata.EltipodecablequeseutilizaráenestáinstalaciónserándetipoRZ1-K(AS)0,6/1kVnopropagadoresdeincendiosyconemisióndehumosreducida,talcomomarcalanorma UNE21123 y con aislamientos XLPE (polietileno reticulado). El método deinstalación,serátipoB1(cablesunipolaresaisladosentubossobrepared)paralos


41

circuitos monofásicos, y tipo B2 (cables multiconductores en tubos sobre pared)paraloscircuitostrifásicos.Elmétododeeleccióndelasecciónparacadatramoseharáteniendoencuentalascorrientenominalesquedeberían circularpor cadaunodeellos, y seleccionandounamedidaquecumplaconlanormativa.Lasseccioneselegidasparacadatramo,sepuedenverenlatabla5delamemoriadecálculosoenlaTabla4delapartado6.1.1.deestamemoria.En cuanto a las protecciones instaladas, se dispondrá de un interruptormagnetotérmico para cada línea y generales para las derivaciones. Aparte, seinstalaráninterruptoresdiferencialesencadatramodecircuito.Acontinuación,semuestranloselementosinstaladosportramos(paraunamayorcomprensión,visualizarelplano3delanexo IIy laTabla6delapartado6.2.de lamemoria):

• Interruptores automáticos instalados a la salida de baja tensión de lostransformadores.Para cada aerogenerador, dispondremos de dos transformadores: uno de650/400V trifásico y otrode400/230Vmonofásico. En la salidade estosdos transformadores es donde podremos encontrar una corriente decortocircuitomayor, por lo cual se dimensionará el poder de corte de lasproteccionesteniendoencuentaestamagnitud.Los cálculos realizados para saber estas corrientes se encuentran en elapartado3delamemoriadecálculos.Asípues,lacorrientemáximadecortocircuitodeltransformador1(650/400V)esde2,27kAyladeltransformador2(400/230V)esde1,56kA.Con estos valores se escoge el interruptor que sea capaz de soportar lacorrientenominalquecircularáporesetramoydeinterrumpirelsuministroencasodeproducirsealgúnmalfuncionamiento.Elmodelo escogido para la salida del transformador 1 es unNG125 de lamarcaScheneider,de4polos,400V,125Adecorrientenominalyunpoderdecortede10kA.Porotraparte,elmodeloparalasalidadeltransformador2esunCompactNSXm,de4polos,230V,100Adecorrientenominalyunpoderdecortede25kA.


42

• Interruptoresdiferencialessalidadebajatensióndelostransformadores.Se instalarán interruptores diferenciales con el objetivo de proteger laspersonasylainstalaciónencasodefugadecorrienteenalgunadelaslíneas.En la salidadel transformador1 se instalaráun IDmodeloVigiC120de lamarcaScheneiderde125Adecorrientenominal,unpoderdecortede6kA,una sensibilidad de 300mA y la posibilidad de retardar la actuación de laprotección.Encuantoalcircuitomonofásico,se instalaráunIDmodeloVigiC120delamarcaScheneiderde100Adecorrientenominal,unpoderdecortede10kA,unasensibilidadde300mAylaposibilidadderetardarlaactuacióndelaprotección.

Apartirdelasproteccionesdesalidadelostransformadores,loscircuitossedividenen4cuadros,2entrifásicay2demonofásica:

• En el cuadro 1, encontramos las protecciones de losmotores de pitch, labombadeaceite,elventiladoryelcalentador.Estecuadroestaráprotegidopor un interruptor diferencialmodelo Vigi C120 de lamarca Schneider de125Adecorrientenominal,unpoderdecortede6kA,unasensibilidadde300mAydeactuacióninstantánea.

• En el cuadro 2, se instalarán las protecciones los motores de yaw, lasbombas de aceite, agua y las del motor del ascensor. El modelo delinterruptordiferencialesunVigiC120delamarcaSchneidercon125Adecorrientenominal,unpoderdecortede6kA,unasensibilidadde300mAydeactuacióninstantánea.

• Enelcuadro3,sesituarán lasproteccionesde las5tomasdecorriente.El

modelodelinterruptordiferencialesActi9ilDdelacompañíaSchneidercon80Adecorrientenominal,unpoderdecortede10kAyunasensibilidadde30mA.

• En el cuadro 4, se situarán las protecciones de las 3 líneas de luces. El

modelodelinterruptordiferencialesActi9ilDdelaempresaSchneidercon80Adecorrientenominal,unpoderdecortede10kAyunasensibilidadde30mA.


Línea Elemento Ib(A) In(A) pdc(kA) Curva Polos Modelo corriente(A) sensivilidad(mA) Retaroselectivo Modelo1 Motorpitch 30,07 32 6 D 3 GV2ME322 Motorpitch 30,07 32 6 D 3 GV2ME323 Calentador 20,05 25 15 D 3 GV2ME224 Bombaaceite 20,05 25 15 D 3 GV2ME225 Motorventilador 6,01 10 15 D 3 GV2ME146 Motorascensor 6,25 10 15 D 3 GV2ME157 Motoryaw 9,02 14 15 D 3 GV2ME168 Motoryaw 9,02 14 15 D 3 GV2ME169 Motoryaw 9,02 14 15 D 3 GV2ME1610 Motoryaw 9,02 14 15 D 3 GV2ME1611 Bombaagua 4,41 6 10 D 3 GV2ME1012 Bombaagua 11,03 14 15 D 3 GV2ME16

Trafo1->Líneas 101,04 125 10 C 4 Acti9NG125 125 300RS SI VigiC120Trafo1->2 101,04 125 10 C 4 Acti9NG125 125 300RS SI VigiC120

Trafo2->Líneas 88,21 100 25 C 4 CompactNSXm 100 300RS SI VigiC120

VigiC120NO300125

125 300 NO VigiC120

NO

NO

13

14

15

16

3080

3080

Magnetotermico ID

Acti9iID

Acti9iIDTomacorriente 16,00 16 30 C 2 IC60N

Luzexterior IC60L

LuzTorre 1,39 6 20 C 2 IC60L

1,25 6 20 C 2

2 IC60LLuzgondola 5,57 6 20 C

Tabla6:Proteccioneslíneas


6.3.Subestación

La subestación eléctrica a instalar se trata de una elevadora, que será laresponsable de evacuar la energía hacia la red de transporte. Esta se diseñarásiguiendo el reglamento sobre centrales eléctricas, subestaciones y centros detransformación(ITC-RAT).Elcentrodetransformaciónalojaráuntransformadorde60MVAconunarelacióndetransformaciónde30/220kV.Donde30kVeslatensióndelacualdispondremosparatrabajarenmediatensiónylos220kVcorrespondenalatensióndelareddetransporte.Estainstalaciónesfundamentalencualquiertipodesistemadegeneración,yaquesiempresebuscaminimizarlaspérdidasporefectoJoule,queseproducendebidoal calentamiento de los conductores al circularles una corriente determinada.Cuantomayorsealacorriente,mayorseránlaspérdidas.Esporestemotivoque,alaumentar la tensión a 220 kV, la corriente se reduce drásticamente y, aconsecuencia,laspérdidassereducenobteniendounamayoreficienciaalahoradetransportarlaenergía.Lasubestacióncontaráconunedificiodecontrolymandodondeseinstalaránlasceldas de media tensión, los aparatos de medida, las protecciones, untransformadordeserviciosauxiliares,etc.Eltransformadordepotenciade60MVAse instalaráenelexterior,a la intemperie,por loque tendráqueestarprotegidofrenteafenómenosatmosféricos.

6.3.1.Celdasdemediatensión

Estasceldasacogerán lasentradasa lasubestaciónde lasdos líneasdelparqueyproporcionaránunasalidahaciaeltransformadordepotenciade30/220kVyotrahaciaeltransformadordeserviciosauxiliaresde lapropiasubestación. Lasceldasestarán instaladas en el propio edificio del centro de control y mando, y seconectaránaunembarradode30kV.Lascaracterísticasprincipalesdelasceldasainstalarsonlassiguientes:

• Tipo Modular• Tensiónasignada 36kV• TensiónNominal 30kV• Frecuencianominal 50Hz• Intensidadaparamenta 630/1250A• Aislamientoaparamenta SF6• Tensiónmáxima1minuto 70kV• Tensiónmáximatiporayo 170kV• Intensidadasignadacortaduración(1s) 16kA• Poderesdecorteenfuncióndelacelda 0,4/0,63/16/20kA


45

Las celdas serán modulares de diferentes modelos de la marca Schneider de lagamaSM6-36.Paralasceldasdeentradadelíneas,seinstalaránceldasIMPE.Estemodelodisponede un seccionador de tres posiciones (conectado, desconectado y tierra), de unjuego de barras tripolar, de un mando manual o motorizado, de lámparas depresenciade tensiónyconcapacidadde instalarleautoválvulasparacontrolar lassobretensiones.Tieneunpoderdecortede20kA,tensiónasignadade36kVyunacorrientenominalde630Aparanuestrocaso.

Para la celda de salida, se instalará el modelo DM1-C. Este modelo estáespecialmente diseñado con interruptor automático para la protección detransformadores o de salidas de líneas. Cuenta con un interruptor automáticocontrolado por los relés de protección, un seccionador, un transformador decorriente, un juego de barras tripolar, un mando de interrupción automático ymanual, un seccionador de puesta a tierra a través del interruptor automático, ylámparasdepresenciadetensión.Tieneunapoderdecortede25kA,unatensiónasignadade36kVyunacorrientenominaldehasta1250A.

Finalmente, para la celda de la línea correspondiente al transformador de losserviciosauxiliaresde lapropiasubestación,se instalaráunmóduloQM.Comoyasehaexplicadoenelapartado6.1.6,estemodeloestaráprovistodeuninterruptorseccionadordehasta400A,deundobleseccionadordepuestaatierraconpoderesde cierrede5 kA y 40 kAde cresta, deun juegodebarras tripolar de630A, delámparasdepresenciadetensión,condisposiciónparalainstalacióndefusibles,deunpoderdecortede20kAydeunatensiónasignadade36kV.El transformador a instalar para los servicios auxiliares de la subestación es untransformadorreductorde30/0,4kV,deunapotenciade400kVA,quenosdaunacorrienteenelladodemediatensiónde13,3A.PorloqueelfusibleainstalarenlaceldaQMseráde25Atalycomonosindicaelfabricanteparaunatensiónde30kVyunapotenciadeltransformadorde400kVA.Los equipos de protección y medida protegerán ante las sobreintensidades ysobretensiones de carácter instantáneo y transitorio mediante los relés deprotección(50/51)y(50N/51N)instaladosenlasceldas.Tambiénsetomarándatosde la tensión,de lacorriente,de laspotenciasydeldesfaseparasabercuáles laenergíainyectadaalared.


46

6.3.2.Transformadordepotencia30/220kVEstetransformadoreselencargadodeelevarlatensióndelareddemediatensiónalacualestánconectadoslosaerogeneradores,alatensióndelareddetransportequenosproporcionalacompañíatransportista.Lapotenciadeestetransformador,deberá sermayor a la potenciade todoel parqueeólico, e inclusomáspor si sehacenampliacionesenunfuturo.Lapotenciatotaldelparqueesde46,2MW,porlo que con un transformador de 60 MVA se tendría cierto margen en caso deinstalarmáspotencia.Lascaracterísticasprincipalesdeltransformadorsonlassiguientes:• Potencianominal 60MVA• Relacióndetransformación 30/220kV• Frecuencianominal 50Hz• IntensidadladoMT 987,91A• IntensidadladoAT 134,71A• Impedanciadecortocircuito 10%Para la protección del transformador, se empleará un relé diferencial (87T), quedisparará ambos interruptores de AT y MT simultáneamente, y unos relés desobrecargaydecortocircuitode fases (3x50/51)yneutro (3x50N/51N), loscualesdispararáncadaunoenelinterruptorautomáticodesuniveldetensión.

6.3.3.Interruptordepotencia

El objetivo de este interruptor será proteger el transformador de posiblessobreintensidades y abrir el circuito en caso necesario. El interruptor está a laintemperieydispondrádeuntanquedeSF6dondesealojaránloscontactos.Lascaracterísticasprincipalessonlassiguientes:• Tensiónnominal 245kV• Corrientenominal 4000A• Frecuencianominal 50Hz• Corrientedecortocircuito 50kA• Corrientenominaldecortaduración 50kA• Aislamientoaparamenta SF6


47

6.3.4.Autoválvulas

Las autoválvulas, encargadas de proteger la instalación de sobretensionesproducidas por descargas atmosféricas, se instalarán antes y después deltransformadordealtatensión,lomáscercaposible.Enesteapartadosedaránlasespecificacionesdelasinstaladasenelladodealtatensión.• Tensiónmáximared 252kV• Tensiónnominal 198kV• Corrientededescarga 10kA• Corrientedecortocircuito 65kA• Corrientenominaldeimpulso 100kA

6.3.5.SeccionadorgiratorioLosseccionadoresseinstalaránalaintemperieenelladodealtatensiónyserándeapertura lateral.Sufunciónserá ladeaislar la instalaciónde lareddetransporte,dejándola en vacío. El seccionador estará formado por tres columnas, siendo lacentralgiratoria.Elmaterialconductorserácobreyelmaterialaislante,porcelana.Lascaracterísticasprincipalessonlassiguientes:

• Tensiónnominal 245kV• Intensidadnominal 1250A• Valorcrestadelacorriente 80kA• Tensióndeensayoatierraenlluvia 460kV• Tensióndeensayoatierraenimpulso 1050A• Tensiónsobreladistanciadesección 530kV• Tensiónaimpulsosobreladistanciadesección 1200kV

6.3.6.Transformadoresdemedidayprotección

Estos transformadores, tanto de corriente como de tensión, se instalarán a laintemperieenlapartedealtatensión.Sufunciónseráreducirlosvaloresdetensiónycorrienteparaqueloscontadores,relésdeprotección,aparatosdemedida,etc.,puedan trabajar en unas condiciones más idóneas. Los aparatos de medidaaplicarán un factor de conversión para saber cuáles son los valores reales de laslíneasdealtatensión.


7.PuestaatierraLa puesta a tierra tiene como objetivo limitar la tensión que puedan presentar lasmasasmetálicasrespectoatierra,asegurarlaactuacióndelasproteccionesyeliminarelriesgoquepuedesuponerunaaveríaenlosmaterialeseléctricos.Elsistemadetierra,tantocomoparalosaerogeneradorescomoparalasubestacióndemediayaltatensión,seráTN-S,conelcabledeprotecciónseparadodelneutrodelainstalación.

Encuantoalainstalacióndepuestaatierradelaerogenerador,sedistinguirálaparteinterior(pararrayosysistemasdederivaciónhastalabase)ylaparteexterior,esdecir,lainstalaciónsubterráneaquesedeberáinstalartantoparalosaerogeneradorescomoparalassubestacióndealtatensión.

7.1.Puestaatierradelaerogenerador

La tierra del aerogenerador estará formada por una única instalación de tierrageneralqueasumirálasfuncionesdetierradeservicioydeprotección.Lapuestaatierradeprotecciónesaquelladondeseconectanlaspartesmetálicasque normalmente deberían estar sin tensión, pero que, a consecuencia de unaavería,accidenteodescargaatmosférica,hayanquedadoentensión.Aestatierraseconectarán,talycomoindicalaITC-RAT13,lascarcasasdelostransformadores,chasis y bastidores de los aparatos de maniobra, armazones y elementos de lamediatensión.

Fase

Fase

Fase

Neutro

Conductor Protección

Carga

Ilustración21:EsquemaTN-S


49

Por otra parte, en la puesta a tierra de servicio, se conectarán los puntos oelementos que formen parte de los circuitos eléctricos de baja ymedia tensión,tales como los neutros de los transformadores que lo precisen, limitadores detensión,autoválvulasypararrayos.Laconstitucióndelaestructuradepuestaatierraqueestásoterradaesabasededos anillos de cobre de 7 y 20 metros de longitud de y 50!!! de sección,instaladosa3y4metrosrespectivamentebajolatorreyconectadoscadaunoa4picas de 2 metros de longitud. Cada una de situada a 90º entre ellas y de 14milímetrosdediámetro. Coneste sistema seobtieneuna resistencia depuesta atierra muy baja, lo que representa una gran ventaja para la seguridad de laspersonas.

7.2.Protecciónantedescargasatmosféricas

Debidoalasituacióndelosparqueseólicos,estostienenungranriesgodesufrirunimpactodirectodeunrayo.Elprincipalfactorqueinfluyeennuestrainstalacióneslaalturadelastorres.Para evitar el deterioroo rupturadel aerogeneradorpor este tipode fenómenosatmosféricos, la turbina dispone de una instalación que consta de tres partes: lacaptadora,laderivativayladepuestaatierra.Tal y como el fabricante nos hace saber, el aerogenerador tiene un nivel deproteccióndenivelIacordeconlanormaIEC61024-1.Losdatosalosqueserefiereestenivelsemuestranenlasiguientetabla:

Tabla7:NivelIprotección

Encuantoalosimpactosderayos,estossuelenserenlasaspasdelaerogeneradoroenlagóndola.Paraprotegerlasaspasdelasdescargasatmosféricas,seinstalanadiferentesdistanciascaptadoresqueatraeránlasdescarga.Estoscaptadoresestánconectados a un cable de cobre flexible de 50!!!que conducirán la corrientehastaunabandametálicasituadaenlabasedelapala.Estabandatambiénestáencontacto conel conductorquehayenel interiorde la góndola, yquederivará lacorrientehacialapuestaatierra.Apartede laprotecciónde lasaspas,elaerogeneradordisponededospararrayosmontados juntamente con los sensores de viento, de forma que, en caso dedescarga,estosquedenprotegidosynosufrandesperfectos.Estospararrayosestánconectadosalcableadointeriordederivaciónatierramediantecablesdecobrede50!!!.

Corrientedepico[Imax] 200 kACargatotal[Qtotal] 300 CCargadeimpulso[Qimpulso] 100 CEnergíaespecifica[W/R] 10000 kJ/Ohm


50

Lainstalacióndepuestaatierradelinteriordelaerogeneradorconstadedoscablesde50!!!que circulandesdeel interiorde la góndolahasta labasede la torre,donde se conectan almayado subterráneo de la torre. Este conductor servirá dereferencia para todos los potenciales que se encuentran en la instalación, demaneraque lasproteccionespuedanactuarconnormalidadynohayaelementosquerepresentenunpeligroparalaseguridad.

7.3.Puestaatierradelasubestación

Enlasubestaciónsolamenteexistiráunatierracomúndeprotecciónydeservicio,queestaráformadaporunamallayunatierraprincipal.Latierraprincipalinstaladaaunaprofundidadde0,5metros,estaráformadaporunanillo rectangular de 8 x 4metros, donde se instalarán 8 picas de 8metros cadauna.Laseccióndelconductordetierraseráde50!!!yeldiámetrode laspicasserá de 14milímetros. Por lo tanto, la configuración seleccionada es 80-40/8/88.Estaconfiguracióntieneunparámetroderesistencia!! de0,038,unparámetrodetensióndepaso!!de0,005,yunparámetrodetensióndecontacto!! de0,0111.Conestos,podremoscalcular las tensionesdepasoyaccesoa la instalacióny,deestaforma,versicumpleconlascondicionesmínimas.Loscálculosrealizadosparaverificarelcumplimientoseencuentranenlamemoriadecálculos.

La malla estará formada por una malla metálica instalada a 0,1 metros deprofundidad,conunaretículanoinferiora0,3x0,3mformadaporconductordecobre de como mínimo 4!!! de sección. Esta malla estará unida a la tierraprincipalpordospuntosopuestos.


51

8.ControldelparqueeólicoEl sistema de control de una parque eólico es una parte fundamental para laexplotacióndelmismo.Sehacenecesariodisponerdeunasistemademonitorizaciónque permita la supervisión y el control a tiempo real de todos los parámetros delparque. Habitualmente, se utilizan los sistemas SCADA (Control Supervisado yAdquisicióndeDatos)quepermitenalusuarioteneraccesoalosdatos(viento,nivelesdetensión,alarmas,etc.)yenviarseñalesdecontroldeunsistemadeformaremota.El sistema SCADA cuenta con diversas partes distribuidas en el parque eólico, todasellasjuntaspermitennormalfuncionamientodelainstalación.En la subestación se encuentra la MTU (Master Terminal Unit) o POL (Puesto deOperación Local), que se encarga de la recolección de datos procedentes de losaerogeneradoresysuenvíoalexteriordelparque.Estepuestotambiénpuederecibirseñales del exterior para el control de los aerogeneradores en caso de tener queactuar sobre alguno de ellos por razones del sistema. Este sistema debe integrar lainformaciónprovenientede losaerogeneradores,de lasestacionesmeteorológicasydelasubestacióndelparqueeólico.EnlosaerogeneradoresseencontraránlossistemasRTU(RemoteTerminalUnit),estosequipos se encargarán de recoger información procedente de los sensores quedisponelatorreydeenviarlainformaciónhaciaelMTU.ElRTU,apartedeactuarenconsecuenciadelainformaciónprovenientedelcontrolcentral,escapazdegobernarporsímismaelfuncionamientodelaturbina.ParalatransmisióndedatosentrelosdiferentesRTUdelosaerogeneradoresyelPOL,seinstalaráunaredsubterráneadefibraópticainstaladabajotuboaunaprofundidadde0,75metros.Estaredtendráformadeanilloparapoderseguiroperandoelparquecon normalidad en caso de avería del cable de comunicaciones entre algún tramoentreaerogeneradores.Enlasiguienteilustraciónsemuestraelesquemadelareddecomunicaciones.

Aerogenerador Aerogenerador Aerogenerador

Red de friba opticaP.O.L.

Aerogenerador Aerogenerador Aerogenerador

Red de friba optica

Comunicacionesexternas

Ilustración22:Reddecomunicaciones


52

9.Requisitostécnicos

• HuecosdetensiónLas instalaciones de generación y sus componentes no se desconectarán comoconsecuencia de los huecos de tensión asociados a cortocircuitos correctamentedespejados.Sedeberántomarlasmedidasnecesariaseneldiseñoyenelcontrolparaquelainstalaciónsoportesindesconexiónhuecosdetensiónenelpuntodeconexiónalareddetransportetrifásicos,bifásicosomonofásicosconlosperfilesdemagnitudyduración indicados en la siguiente ilustración. Estos huecos de tensión hacenreferenciaaunadisminuciónbruscade la tensiónseguidadesurestablecimientoenunperiododeentre10milisegundosa1minuto.

Ilustración23:Curvatensión-tiempoquedefineeláreadehuecodetensiónFuente:Redeléctrica

Como se puede observar, la duración de la falta puede ser como máximo de 0,5segundos,esporello,queseajustaránlosrelésdeprotecciónparadespejarlasfaltasproducidasenlainstalaciónenuntiempomenoralestipulado.

• InyeccióndereactivaSegúnloestablecidoenelprocedimientodeoperación,apartado1.4,latensiónenelpuntofronteraderedpodrávariarentre205y245kV.Para lavariacióndepotenciasuministradaalared,elparqueaumentaráoreducirálacantidaddeenergíareactivainyectadaoconsumidadelared.Paraelcasodefaltasequilibradas,tantoduranteenelperiododelafaltacomoenelperiododerecuperaciónposterioraldespeje,noexistiráenelpuntodeconexiónaredconsumodepotencia reactivaporpartede la instalación.Noobstante, seadmitiránconsumosdereactivadurantelos150msposterioresaliniciodelafaltaylos150ms


53

posterioresaldespejedelamismasinsuperarel60%desupotencianominal.Duranteeste periodo, la potencia activa consumida no será superior al 10% de la potencianominal.Tantoduranteelperiododefaltacomoenelderecuperacióndetensiónposterioraldespeje, la instalación aportará al sistema el máximo de corriente posible. Estaaportaciónderealizarádeformaqueelpuntodefuncionamientodelainstalaciónseencuentredentrodeláreasombreadadelasiguienteilustración,antesdequehayantranscurridolos150ms.Asípues,paratensionesinferioresalos0,85pu,lainstalacióndeberágenerarpotenciareactiva,mientrasque,paratensionesentre0,85puyelvalordetensiónmínimaadmisible,lainstalaciónnoconsumirápotenciareactiva.

Ilustración24:ÁreadefuncionamientoadmisibleduranteperiodosdefaltayrecuperaciónFuente:Redeléctrica


54

10.Normativa

10.1.Inclusiónenelrégimenretributivoespecífico

El parque a diseñar se incluirá en el régimen retributivo especifico según el RD413/2014, que tiene como objetivo el establecimiento de un régimen jurídico yeconómico de la actividad de producción de energía eléctrica de todos aquellossujetos generadores que puedan acogerse al articulo 14.4 de la ley del sectoreléctrico24/2013.Enelartículo2delRD413/2014,seespecificanlostiposdecentralesalosqueseleaplicaesterealdecreto.Lascentraleseólicasseencuentranel lacategoríab),quehace referencia a instalacionesqueutilicen comoenergía primaria las renovablesnoconsumibles,biomasaocualquiertipodebiocarburante.Nuestracentraleólicase encuentra en el grupo b.2. subgrupo b.2.1. (instalaciones eólicas ubicadas entierra)Las instalaciones adheridas ha este régimen, tal y como se indica en el apartado14.7 de la ley del sector eléctrico 24/2013, podrán percibir durante su vida útil,adicionalmente a la retribución por la venta de energía valorada a precios demercado, una retribución compuesta por un término de potencia instalada quecubra,cuandoseaprocedente,loscostesdeinversióndelainstalaciónyuntérminoalaoperaciónquecubraladiferenciaentreloscostesdeexplotaciónylosingresosdedichainstalación.• Competenciasadministrativas

1. La autorización administrativa para la construcción, explotación y futuras

modificaciones de las instalaciones deproducción en régimen retributivoespecífico corresponde a los órganosde las comunidades autónomas. Ennuestrocaso,alacomunidaddeAragón.

2. Corresponde a la administración general del estado, a través de ladireccióngeneraldepolíticaenergéticayminasdelministeriodeindustria,la autorizaciónpara la construcción,explotacióny futurasmodificacionesdelasinstalacionescuyapotenciainstaladasuperelos50MW.

3. LostitularesdelasinstalacionesincluidasdentrodelRD413/2013deberán

enviaralMinisteriodeIndustria,EnergíayTurismolainformaciónrelativaalascaracterísticasdelainstalaciónysuactividad.

4. Las instalaciones inscritas en el régimen retributivo específico deberán

enviaralMinisteriodeIndustria,EnergíayTurismolainformaciónrelativaalaenergíaeléctricagenerada,elcumplimientodelrendimientoeléctrico.


55

• Requisitosparalainclusiónenelrégimenretributivoespecifico1. Lostitularesdelainstalaciónquequieranacogerseaesterégimendeberán

solicitarsuinclusiónenalgunodelosgruposysubgruposdelartículo2delRD413/2014

2. Paraqueunainstalaciónpuedaacogersealrégimenretributivoespecífico,deberá acreditar las principales características técnicas y defuncionamientodesuinstalación.Yhacerunaprevisióndelaenergíaquevaatransferiralared.

3. Se deberán acreditar características tales como la máxima potencia a

entregar con el mínimo consumo, la mínima potencia a entregar enfuncionamientoenrégimennormalyelcumplimientodelosrequisitosquesedeterminanenlosanexos.

• Derechosdelosproductoresenrégimenretributivoespecífico

1. Conectarenparalelo sugrupoogruposdegeneradoresa la redde lacompañíadistribuidoraodetransporte.

2. Contratar la venta o adquisición de energía eléctrica en los términosprevistosenlaley24/2013.

3. Teneraccesoa las redesde transporte ydistribución, en los términos

queseestablezcanreglamentariamente.

4. Transferir al sistema a través de la compañía eléctrica su producciónneta de energía eléctrica o vendida, siempre que sea técnicamenteposible.

5. Percibirporlaventatotaloparcialdesuenergíageneradaencualquier

formaquelospermitalanormativavigente.

6. Vendertodaopartedesuproducciónatravésdelíneasdirectas.

• Obligacionesdelosproductoresenrégimenretributivoespecífico

1. Entregaryrecibirenergíaencondicionestécnicasadecuadas,deformaquenocausentrastornosenelnormalfuncionamientodelsistema.

2. Adoptar y aplicar las normasde seguridad, reglamentos técnicos y dehomologación de las instalaciones e instrumentos que establezca laadministracióncompetente.


56

3. Estar inscritas en el registro administrativo de instalaciones deproduccióndeenergíaeléctricatalycomoserefiereelcapítuloIIdelRD413/2014.

4. Las instalaciones como la nuestra, con una capacidad de producción

superioralos5MW,deberánestaradscritasauncentrodecontroldegeneración,queactuarácomointerlocutorconeloperadordelsistema,y haciendo que sus instrucciones sean ejecutadas con el objetivo degarantizarlafiabilidaddelsistemaeléctrico.

Loscostesdeinstalaciónymantenimientodeloscentrosdecontroldegeneración, incluyendola instalaciónymantenimientode las líneasdecomunicación con el operador del sistema, serán por cuenta de losgeneradores.

5. Lasinstalacionesdeproduccióneólica,estánobligadasalcumplimientode los dispuesto en el procedimiento operacional P.O. 12.3, que hacereferencia a los requisitos frente a huecos de tensión en lasinstalacioneseólicas.

6. Lapresentacióndeofertasdeventadeenergíaeléctricaaloperadordelmercado.

7. Estar dotados de equipos de medida que permitan determinar, para

cadaperíodolaenergíaproducida.

10.2.Normativaaemplear

• Ley24/20013del26dediciembre,delsectoreléctrico.

• Real Decreto 413/2013 del 6 de junio, por el que se regula la actividad deproduccióndeenergíaeléctricaapartirdefuentesdeenergíarenovable.

• Real Decreto 650/2017 del 16 junio que establece un cupo de 3000MWde

potenciainstalada,denuevasinstalacionesdeproduccióneléctricaapartirdefuentesrenovables.

• OrdenETU/315/2017del6deabril,por laqueseregulaelprocedimientode

asignacióndel régimen retributivoespecíficoen la convocatoria convocadaalamparodelRealDecreto359/2017del31demarzo.

• Orden IET/1344/2015del 2de julio, por la que se aprueban las instalaciones

tipo y sus correspondientes parámetros retributivos, aplicables a lasinstalacionesdeproduccióndeenergíaeléctricaapartirdefuentesdeenergíarenovables,cogeneraciónyresiduos.


57

• RealDecreto223/2008del15defebrero,porelqueseapruebaelReglamentosobrecondicionestécnicasygarantíasdeseguridadenlíneaseléctricasdealtatensiónysusinstruccionestécnicascomplementariasITC-LAT.

• RealDecreto 337/2014del 9 demayo, por el que se aprueba el Reglamento

sobrecondicionestécnicasygarantíasdeseguridadenlíneaseléctricasdealtatensiónysusinstruccionestécnicascomplementariasITC-RAT.

• Procedimiento de operación 12.2 por el que se aprueban un conjunto de

procedimientosde carácter técnicoe instrumental necesariospara realizar laadecuadagestióntécnicadelSistemaEléctrico.

• Procedimientodeoperación12.3, requisitosde respuesta frenteahuecosde

tensióneninstalacioneseólicas.

• RealDecreto842/2002del2deagosto,porelqueseapruebael reglamentotécnicodebajatensión.

• Real Decreto 900/2015, de 9 de octubre, por el que se regulan las

condiciones administrativas, técnicas y económicas de lasmodalidades desuministro de energía eléctrica con autoconsumo y de producción conautoconsumo.

• Decreto124/2010del 22de junio, delGobiernodeAragón,porel que se

regulan los procedimientos de priorización y autorización de instalacionesdeproduccióndeenergíaeléctricaapartirdelaenergíaeólica.

• Ley 7/2010 del 18 de Noviembre, de protección contra la contaminación

acústicadeAragón.

• Norma UNE 211435, guía para la elección de cables eléctricos de tensiónasignada superioro igual a0,6/1 kVpara circuitosdedistribucióndeenergíaeléctrica.

• Norma UNE 21123, cables eléctricos de utilización industrial de tensión

asignada0,6/1kV.Cablesconaislamientodepolietilenoreticuladoycubiertadepoliclorurodevinilo.


58

11.PresupuestoEnesteapartadosepresentarándospresupuestosorientativos,unoharáreferenciaalos elementos que deberemos instalar en el parque y el segundo hará referencia altrabajodeingenieríaquesehadedicadoparalacreacióndelproyecto.Lospreciosdelosproductossehanobtenidodecatálogosactualizadosdelfabricanteencuestiónodecatálogosdeañosanteriores.Comosehadicho,elobjetivodeestepresupuestoeshacerunaaproximacióninicial.En el presupuesto que hace referencia a los elementos instalados, se ha hacho undesglosedelosmaterialesutilizadosenlainstalacióndelosserviciosauxiliaresynosehasumadoalmondantetotal,puestoqueestosyavieneincluidosenelpreciototaldelaerogenerador,queesde260.000,00€.Un proyecto de tal envergadura deberá ser flexible debido a las circunstanciascambiantesquepuedensucederalolargodeunaobra,yespecificarelcosteexactoesunatareasumamentecomplicada.

Tabla8:Desgloseserviciosauxiliares

compactNSXm C100/4P/25kA 658 14 9.212,00

Acti9NG125 C125/4P/10kA 597,7 28 16.735,60

IC60L C6/2P20kA 70,7 56 3.959,20

GV2ME10 D10/3P/10kA 70,4 14 985,60

GV2ME14 D14/3P/15kA 72,25 14 1.011,50

GV2ME15 D15/3P/15kA 72,25 14 1.011,50

GV2ME16 D16/3P/15kA 72,25 70 5.057,50

GV2ME22 D22/3P/15kA 80,15 28 2.244,20

GV2ME32 D32/3P/6kA 185,84 28 5.203,52

Acti9iID 80A/30mA 585,7 28 16.399,60

VigiC120 125A/300mA 404,01 28 11.312,28

VigiC120RS 126A/300mA 771 42 32.382,00

Acti9iDPN 275V 77,74 14 1.088,36

Acti9iDPN 460V 146,4 14 2.049,60

iPRF 400V/230V 267,8 14 3.749,20

XLPERZ1-K/3x2,5mm2

1,84 406 747,04

XLPERZ1-K/3x4mm2

2,34 224 524,16

XLPERZ1-K/3x6mm2

3,05 392 1.195,60

XLPERZ1-K/3x10mm2

4,53 280 1.268,40

XLPERZ1-K/4x50mm2

23,27 280 6.515,60

XLPERZ1-K/2x70mm2

11,65 840 9.786,00

XLPERZ1-K/3x70mm2

17,21 4620 79.510,20

XLPERZ1-K/2x6mm2

1,45 8540 12.383,00

XLPERZ1-K/2x16mm2

2,44 2800 6.832,00

ABBT3P 63kVA/650V/400V 28000 14 392.000,00

ABBT3P 25kVA/400V/230V 17000 14 238.000,00

CuadroBT CHINT 440V/1000A/22kA 253,31 14 3.546,34

Yaw 15kW 9400 56 526.400,00

Pitch 4,5kW 1300 28 36.400,00

Elevator 3kW 839,9 14 11.758,60

OilPump 10kW 7389,23 14 103.449,22

Fan 3kW 839,9 14 11.758,60

Waterpump 2,2kW 671,07 14 9.394,98

Waterpump 5,2kW 1245 14 17.430,00

Calentador Heater 10kW 6986 14 97.804,00

Motores

DesgloseServiciosauxiliares

Transformadores

PrysmianConductoresBT

Magnetotérmicos

Schneider

DiferencialSchneider

Sobretensiones

Schneider


59

Paraelpresupuestodeingenieríasehasupuestounbeneficiototaldel9%delcostedelosmaterialesaemplear,mostradosenlastablasanterioresdeestemismoapartado.El presupuesto de ingeniería es la parte que le correspondería a la oficinatécnicacorrespondienteporlaelaboracióndelproyecto.Sehandesglosadoloscostespara tenerunamayorclaridaddecómosehadistribuidoeldinero.ElpresupuestosemuestraenlaTabla11,quesemuestraacontinuación.

QM 36kV/630A-400A/20kA 6464 14 90.496,00IM 36kV/630A-400A/20kA 4531 28 126.868,00IMPE 36kV/630A-400A/20kA 5833 26 151.658,00

XLPERZ1-K/3x25mm2 9,56 700 6.692,00XLPERZ1-K/3x50mm2 11,43 700 8.001,00XLPERZ1-K/3x95mm2 12,62 700 8.834,00XLPERZ1-K/3x150mm2 17,52 700 12.264,00XLPERZ1-K/3x240mm2 21,7 700 15.190,00XLPERZ1-K/3x300mm2 24,38 700 17.066,00XLPERZ1-K/3x400mm2 26,17 900 23.553,00

IMPE 36kV/630A-400A/20kA 5833 2 11.666,00DM1-C 36kV/1250A/20kA 18403 1 18.403,00Siemens 60MVA/30kV/220kV 205487 1 205.487,00Schneider 250kVA/30kV/0,4kV 30900 1 30.900,00

Seccionadortripolargiratorio

MesaSG3C 245kV/1250A/80kA 2940 1 2.940,00

Autovalvulas Siemens3EL1 252kV/10kA/100kA 466,23 3 1.398,69Interruptortripolar

potenciaSiemens3AP1 245kV/4000A/50kA 12032,87 1 12.032,87

Instalaciónedificiosubestación - - 160000 1 160.000,00

celdasM.T.Scheneider(proteccionesincluidas)

cablesM.T. Prysmian

Subestación

celdasM.T.

TranformadoresPotencia

Mediatensión

Tabla9:Presupuestomediatensiónysubestación

-Conductoresdecobredesnudos50mm2 6,87 1918 13176,66

- Picas14mm/2mlongitud 18 112 2016

- Elementosvariospuestaatierra

356 14 4984

-Conductoresdecobredesnudos50mm2 6,87 23 158,01

- Picas14mm/2mlongitud 18 8 144- Mallado4mm2 0,86 91 78,26

-Elementosvariospuestaa

tierra 428 1 428

Puestaatierra

Aerogeneradores

Subestación

Tabla10:Presupuestopuestasatierra


60

Concepto Número preciodiario Númerodías TotalIngeniero 1 80 130 10.400,00€Ayudante 1 56 130 7.280,00€Obligacionessociales(47%) - - - 8.309,60€Estudioimpactoambiental 1 - - 40.000,00€Estudioemplazamiento 1 - - 27.000,00€Trámitesadministrativos - - - 20.000,00€Materialesoficina - - - 350,00€LicenciasProgramas - - - 2.500,00€otros - - - 14.000,00€Ventaproyecto 3.227.543,60€

DesglosepresupuestoingenieríaPresupuestodeingeniería(9%)

Tabla11:Presupuestodeingeniería


61

12.Análisisdelimpactoambiental

12.1Introducción

Elanálisisdeimpactoambientalseefectuarásobrelainstalacióndelparqueeólicoa instalarenSierradeLuna,constituidopor14aerogeneradoresde3,3MWcadauno,dandounapotenciatotalde46,2MW.Esteparqueeólicoformapartedeunconjuntodeinstalacionesyaexistentesenlaregión de Zaragoza, que es una zona idónea en la Península Ibérica gracias a suvelocidaddevientoyasugeografíapocoaccidentada.ElnúcleodepoblaciónmáscercanoeselpueblodeSierradeLuna,situadoalsud-oeste del parque. El acceso al parque se realizará primeramente mediante lacarreteraA-124yaposteriorsedeberáseguirporcaminosdetierrapara irdeungeneradoraotro.LascoordenadasUTMdelosaerogeneradoressepuedenverenlaTabla3delapartado5lamemoria.

12.2Factoresgeológicos

Enesteapartadoserecogeránlascaracterísticasgeológicasdelentornodelparqueeólico.Deestamanerasepodránpreverlasconsecuenciasmedioambientalesdelainstalacióndelparque.El impactoquedareducidosobretodoalasalteracionesenlacalidaddelasaguassubterráneasosuperficialesyalasafectacionesdelospuntosgeológicosdeinterés,yaseadurantelainstalaciónoduranteelnormalfuncionamientodelainstalación.Especialmenteenlainstalación,debidoalosmovimientosdetierraaefectuaryelusodemaquinariapesadaquepuedatenerunmalmantenimiento.Desdeelpuntode vista geológico, el área de estudio presenta un terreno formado porconglomerados, arcillas, calizas, areniscas y evaporitas, con mayor o menorfrecuencia.Existeunabajaprobabilidaddequeelmovimientodetierrasproduzcaunaumentode contaminaciones debidos a accidentes de fugas en la maquinaria. La bajaprobabilidadylatemporalidaddeesteimpactohacequeseconsideredeunriesgomoderado,connecesidadesdevigilanciaambientalparatenerunarápidavelocidaddeactuaciónencasodevertido.

12.3Florayfauna

Lavegetaciónenlazonadeinstalacióndelparqueeólicoesmuyreducida,yaquesetratandezonasdedicadasalconreoynoexistegranvariedaddeplantasenlazona.Sin embargo, sí que existen zonas arbóreas al oeste del aérea de instalación delparque eólico en el que se pueden encontrar árboles de diversas especies, entre


62

ellas está el pino Carrasco, encinares y alcornocales. Es un bosque de tipomediterráneo en el que las especies arbóreas suelen ser de hoja perenne. Lasescasas precipitaciones convierten el terreno en estepario, influyendoenormementeenlasensibilidaddelacubiertavegetal.Elsotobosqueesenmarañado,leñosoyespinoso,ysuvegetación,principalmente,es arbustiva, formado por plantas como el enebro, el lentisco, la sabina y elnovedoso,entreotros.Aunque en la zona donde se encuentran los aerogeneradores no vaya a haberarbolesdegranaltitud,síqueinfluyeelbosquesituadoaloestedelainstalación,yaqueestealbergagranpartedelafaunaqueseencuentraenlazona.Encuantoa la fauna terrestre, sepuedeencontrarelciervo,elgamo,elcorzo,elmuflón y el jabalí; especies que en principio no deberían causar ningún tipo deproblemaalainstalacióndelparqueeólico.Encuantoalafaunaavícola,sepuedenencontrar desde águilas perdiceras, reales e imperiales hasta aves de menortamaño como el milano real, el cernícalo y la primilla. También se encuentranespeciescarroñerascomoelbuitre.Puestoquelasuperficieafectadaalavegetaciónesmuyreducida,seconsideraqueel impacto es moderado. Para disminuir la magnitud y evitar afecciones en lasespecies con mayor necesidad de protección, si fueran necesarias, se tomaríanmedidasdereplanteo.En cuanto al impacto sobre la fauna repercute de manera directa y negativa. Elefecto es reversible de modo natural, puesto que el impacto es moderado y elecosistemapuedesoportarlacarga.

12.4Población

Se contemplan tres maneras de afectación a la población por la instalación delparquedeaerogeneradores:vibraciones,camposelectromagnéticosyruidos.• Vibraciones

Enloreferenteavibraciones,laobracivilprevistarequiereunaexcavaciónreducidamediante medios mecánicos convencionales, con retroexcavadora ycomplementada,desernecesario,conmartilloperforador,porloquenoseprevénvoladurasniotrasaccionessusceptiblesdeproducirvibraciones.Posteriormente, en la fase de funcionamiento normal, ni los aerogeneradores niotrasestructuraspresentanvibracionesapreciablessobrelapoblación.


63

• Camposelectromagnéticos

Paraelcasoquenosocupa,losaerogeneradoresestánenzonasagrandistanciadelosnúcleosurbanos,aligualquelalíneademediatensión,queentodoeltrazadomantendrá los requisitos expresos en la reglamentación eléctrica. Se realizaránmedicionesantesdelainstalacióndelparqueparamedirypodercompararlosconlosvaloresposteriormentemedidos.• Ruidos

Sepodrándistinguirdostiposderuidos:elasociadoalasconduccioneseléctricasylosasociadosalparqueeólico.En cuanto a las conducciones eléctricas, el ruido es despreciable una vez lainstalaciónhayaentradoenfuncionamiento,siendoelmáximoenelmomentodelainstalacióndeloselementos.Paraconocerelimpactoproducidoporlosaerogeneradores,serealizaráunestudiodonde se medirá el nivel de ruido de la instalación a diferentes distancias encondiciones nominales de funcionamiento. Se calculará la disipación de ruido delgeneradorenfuncióndeladistanciaparacomprobarqueenelnúcleodepoblaciónmás cercano el sonido de los aerogeneradores es prácticamente imperceptible ydentrodeloslímitesquemarcalanormativavigente.Lasobrasde la instalación llevanconsigounaseriedemolestiasa laspoblacionespróximas en forma de aumento del tráfico, del polvo, del ruido etc. La escasamagnituddelaafectaciónysureversibilidadhacenqueseaunimpactocompatibleymoderadoconlavidacuotidianadelapoblación,sincausargrandesafectaciones.

12.5Calidadpaisajística

El impacto paisajístico se define como la pérdida de calidad visual que sufre unentornocomoconsecuenciade la introduccióndeunaactividad.Enelcasode losaerogeneradores,alproducirunaenergía limpiayrenovable,hacenquelaactitudantesupresenciaseamásgraciablequeotrasactividadesqueserealizan.Losaerogeneradoresseránvisiblesprácticamentedesdecualquierpuntoalrededorde la instalación,puestoelparqueseencuentraenunasuperficieplanaynohaynadaquelooculte.El funcionamiento de la instalación conlleva la permanencia en el área de unainfraestructura.Elimpactoestaráestrechamenterelacionadoconlaaceptacióndelproyectosobrelapoblación,poresomismoserealizaránestudiosdeopiniónyasíconocer cuan aceptado estará el parque. Como norma general, en este tipo deinstalaciones,lapoblaciónsufreunimpactoentremoderadoysevero.


64

12.6Valoracióndelosimpactos

La instalacióndel parque lleva aparejadauna serie de acciones con capacidaddegenerarafeccionessobrelosdistintoselementosdelmedio.En la fase de instalación, podemos encontrar acciones como la adecuación delterrenoyelcaminoparalainstalación,laconstruccióndelosaerogeneradoresylaszanjaspordondetranscurriránloscablesparalamediatensión.Enlafasedeexplotación,lasaccionesconcapacidaddeafecciónsonlaocupacióndel terreno, ya que los aerogeneradores están ocupando un espacio queprincipalmenteestabadestinadoalconreo.Unaocupacióndelespacioaéreo,quepuede afectar a la fauna local. Un aumento de la presencia humana, necesariafundamentalmenteparalaslaboresdemantenimiento,quepuederepercutirenunenriquecimientoeconómicodelazona.Seconsideraráqueentantomateriadefactoresgeológicosehidrográficos,faunayflora,patrimonioysobrelapoblación,elimpactoesmoderado,sincausargrandesafectaciones.Aparte,seconsideraráunimpactopositivoenlamateriaquerefierealmediosocioeconómicodelaspoblacionescercanasyalmedioambiente,yaquesetratadeunainstalacióndeenergíalimpia.


65

13.Bibliografía

• JoséA.NavarroMárquez,AntonioMontañésEspinosa,ÁngelSantillánLázaro,1998.Instalacioneseléctricasdealtatensión.Madrid.EditorialParaninfo.

• J.L Rodríguez Amenedo, J.C Burgos Díaz i S.Arnalte Gómez,2003. Sistemaseólicosdeproduccióndeenergíaeléctrica.Madrid.EditorialRueda.

• Benilde Bueno, 2015. Reglamento Electrotécnico para baja tensión.

Barcelona.EditorialMarcombo.

• T.Burton, N.Jenkins, D.Sharpe, E.Bossanyi, 2011. Wind energy handbook.Chichester.EditorialJohnWiley&Sons.

• VolkerQuaschning,2005.UnderstandingRenewableEnergySystems.United

Kingdom.EditorialEarthscan.

• GaryL. Johnson,2006.WindEnergySystems.Manhattan.EditorialPearsonEducation.

• CrearaandKEMAconsulting,2016.Introductiontowindpower.

• Ton van derWekken and KEMA consulting, 2016. Sind farm development

andoperation:Acasestudy.

Páginaswebconsultadas:

• Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía. www.IDAE.es(23/1/2018)

• CentroNacionaldeEnergíasRenovables.www.cener.com(20/2/2018)

• InternationalRenewableEnergyAgency.www.Irena.org(20/2/2018)

• Boletínoficialdelestado.www.BOE.es

• EmpresaScheneider.www.schneider-electric.es(21/3/2018)

• EmpresaPrysmian.www.prysmiangroup.com(21/3/2018)

• GlobalSindEnergyCouncil.www.gwec.net(13/2/2018)

• WindEurope.www.windeurope.org(13/2/2018)

• AsociaciónEmpresarialeólica.www.aeeolica.org(25/1/2018)


66

• EmpresaVestas.www.Vestas.com(1/2/2018)

• Infraestructura de datos espaciales Aragón. www.idearagon.aragon.es

(1/2/2018)

• Redeléctricaespañola.www.ree.es(25/1/2018)

• NaturalResourcesCanada.www.nrcan.gc.ca(13/2/2018)

Documents

Volumen I Memoria · 2021. 4. 13. · Convocatoria: Junio 2018 Andrés Mota Gómez-Argenté 1 Resumen ... La velocidad media del viento para este emplazamiento es de 6,9 m/s, lo que