Sustitución de la central de Carboneras por energías renovables
| Trabajo sobre SIG | |
|---|---|
| Título | Sustitución de la centrar de Carboneras por energías renovables |
| Autores | Adrián Piñeiro Novas, Roberto Rodríguez Luengo |
| Asignatura | Sistemas de Información Geográfica Aplicados a la Ingeniería Civil |
| Curso | Curso 17/18 |
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Contenido
1 Introducción
La central térmica del litoral de Almería, o más conocida comúnmente como central térmica de Carboneras tiene una potencia total instalada de 1160 MW. Está formado por dos grupos; el primero de ellos fue puesto en servicio en 1985 formado por una potencia instalada de 578 MW. Mientras que el segundo grupo, fue llevado a cabo en 1997 con una potencia instalada de 582 MW. La producción de la central en el año 2013 fue de 6148 GWh, mientras que en el 2014 fue un poco inferior, de 5912 GWh. Se produjo un descenso del 3.8% Ante este caso, suponemos que la producción en el futuro también disminuirá como hemos estado viendo y por lo tanto la producción anual supondremos el peor caso que será de 5912 GWh para estar del lado de la seguridad. Antes de seguir con nuestro dimensionamiento de la central; tenemos que localizar aquella zona en la cual se puede realizar la instalación de la central. El problema de esta central es que dicha central es una de las más contaminantes de toda España, por lo tanto procederemos al estudio de la sustitución de dicha central por una renovable, las cuales se consideran que son el futuro.
2 Metodología
Para realizar dicho estudio, partimos primero de todo de los datos que tenemos del terreno, para saber dónde estamos localizados y que zonas disponemos para el emplazamiento. Por lo tanto, empezaremos a trabajar con los mapas MTN50 de nuestra zona, para después poder desarrollar y especificar bien la zona de estudio. A continuación, para realizar el estudio del emplazamiento debeos tener en cuenta las zonas protegidas y los emplazamientos cercanos a poblaciones. Para ello obtuvimos los mapas de las ZEPAS y núcleos de población a los cuales les otorgamos un buffer de 1 km para respetar una distancia mínima de afección. Por lo tanto, a partir de aquí, ya podemos ir observando aquellas zonas bastante amplias para la disposición de la nueva central y lo más cercanas posibles a la anterior. Una vez obtenido esto, necesitamos empezar a diseñar la que será nuestra nueva central. Principalmente haremos el estudio de dos tipos de centrales, una eólica y otra solar fotovoltaica. Para el estudio de la central fotovoltaica, trabajaremos principalmente con mapas de radiación solar, es decir cuanto mayor sea dicha radiación mayor será la potencia obtenida. Otro papel fundamental será la elección de nuestro material a instalar, en este caso los paneles fotovoltaicos, ya que tienen también un papel fundamental en nuestra máxima obtención de potencia. En el caso de la central eólica, será un procedimiento parecido, trabajaremos con mapas de viento y con una selección adecuada de los aerogeneradores a instalar. Con estos datos, obtendremos la potencia que generara un panel fotovoltaico al año, o el aerogenerador, por lo tanto, una vez obtenido este valor, sabremos cuanto material total necesitaremos y a partir de ahí la superficie que necesitaremos para la nueva central. Tras todos estos cálculos, finalizaremos el trabajo con un estudio económico de ambas centrales y escogeremos la que sea más rentable.
3 Resultados
En este apartado desarrollaremos toda la operativa de números que necesitamos. Principalmente la de potencia generada por un panel y aerogenerador.
3.1 Central eólica
Primero de todo, sabemos que la energía del viento viene dada por la frecuencia y por la velocidad que lleva el viento en dicha frecuencia. Por lo tanto, es necesario sacar ambos datos. La frecuencia y el viento. Hemos sacado los mapas de velocidades del viento de la web de IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía). Debido a que no se disponen de mapas vectoriales ni raster con la información de la velocidad del viento hemos aproximado este a uno vectorial por polígonos. Estos vientos están medidos en m/s.
Pero más importante que la frecuencia, es la curva de potencia del aerogenerador, que dependiendo de la calidad y del tamaño de cada uno tendrá una curva de potencia distinta y es lo que marca la diferencia. Ya que es en la elección del aerogenerador lo que nos dará la potencia que puede producir al año. Hemos elegido la compañía danesa TheWindPower, que es especialista en energía eólica. Tras investigar un poco, el aerogenerador más usado actualmente es el AM 5.0/139 Cuyas características técnicas son: potencia máxima 5000 kW y diámetro de 139 m. También observamos la curva de capacidad del aerogenerador, la cual será necesaria para poder obtener la energía producida al año.
Ahora para hallar la energía anual producida: tenemos que calcular el producto de la curva de Weibull por la curva de potencia del aerogenerador en cada punto multiplicado por el número de horas de funcionamiento a lo largo del año del aerogenerador.
En un año hay 8760 horas, por lo tanto, suponemos que el aerogenerador está en funcionamiento dichas horas y que la producción de energía se calcula como:
Potencia (kWh) total de 1897 Aproximadamente, una instalación de 20 generadores ocupa una superficie total de 1 km2.
Esta sería la potencia generada en una hora, por lo tanto, la anual es multiplicar esta por las 8760 horas que tiene un año. P anual=1897*8760=16617720 kW Toda esta potencia es la generada por un solo aerogenerador. Para hallar el número de aerogeneradores que necesitamos: aerogeneradores= (6148*〖10〗^6 kW)/(16617720 kW)=369.9 aerogeneradores Redondeando serían necesarios 370 aerogeneradores. Y el área aproximada que ocuparían seria de 19 km2. En cuanto a la segunda zona de estudio, variaba la velocidad, que era de 12, realizando los cálculos anteriormente descritos obtenemos una potencia a la hora del aerogenerador de 1572 kW. A si que en esta localización necesitaremos un total de 447 aerogeneradores, que supone una superficie de 23 km2. Por lo tanto, vemos como el mejor emplazamiento para una central eólica sería el primer emplazamiento, ya que menos aerogeneradores y menos la superficie que debe ser expropiada. En cuanto al precio medio de las turbinas, el de este modelo en concreto era de 1.3 millones euros⁄MW y como las nuestras son de 5 MW, el precio total es de 6.5 millones de euros. Por consecuencia, el precio total de nuestro parque eólico es de 2404.78 millones de euros, eso sin tener en cuenta las expropiaciones que se deberían realizar. A continuación, observamos cómo quedaría la zona de estudio con la unión del mapa de vientos, y lógicamente nos quedamos con la zona de vientos que es mayor.
3.2 Central solar fotovoltaica
Primero de todo, para un buen dimensionamiento de nuestra central fotovoltaica, tendremos que hacernos con un mapa de radiacion, ya que esta nos permite conocer la cantidad de kWh/m2 que esta radiando en una zona, por lo tanto, cuanto mayor sea esta, mayor sera la potencia a obtener. Una vez determinada la irradiacion en nuestra localizacion de 5,3 kWh/m^2, otro aspecto fundamental sera la eleccion del tipo de panales fotovoltaicos que vamos a utilizar, ya que es fundamental a la hora de tener la menor de las perdidas posibles, ya que buscamos que nuestro rendimiento sea máximo. El panel elegido es el DERGERtracker D80, ya que dispone de dos ejer y por consiguiente la irradiacion sea maxima, al poder mover el panel y colocarse de forma perpendicular a la locacizacion del sol. La potencio nominal que vamos a instalar será la maxima posible, en este caso 10000 Wp, para maximizar nuestras potencias con la menor cantidad posible, aunque estos paneles son mucho mas caros que unos normales.
El wp es una medida de la potencia eléctrica que puede proporcionar un panel fotovoltaico. Esta referida a una radiación de 1.000 watios por cada metro cuadrado ( w/m2). Potencia demandada que tenemos que generar para suplir la central de Carboneras es de: 61486 GW/ año. La irradiación en nuestra zona es: 5.3 kWh/m2 y suponiendo un rendimiento del panel fotovoltaico del 90%. Y sabiendo que las horas de sol equivalente al año en nuestra esta zona son: Zona V = 2367 h Sol equivalente/año. Por lo tanto, obtenemos el total de paneles a instalar: Nº paneles= (61486×〖10〗^9)/(5.3×10.000×2367×0,9)=544577,39 módulos Por lo tanto, deberemos instalar 544.578paneles solares Para calcular la superficie de terreno que nos ocuparán los paneles consideraremos una ocupación de 1,5 por m2 superficie modular instalada. 544.578×52×1,5×〖10〗^(-6)=42,47 〖km〗^2 El precio medio aproximado de estos tipos de instalaciones es de 3.3 euros/wp. Por lo tanto, el precio de un módulo será de 33000 euros por módulo o panel y por consiguiente un precio total de la instalación de 17,97 millones de euros. Por consiguiente, vemos que es una instalación bastante cara y de un tamaño realmente importante. Una vez terminados los cálculos, nos disponemos a la localización de la central, teniendo en cuenta zonas que deben ser afectadas y aquellas zonas donde existe red eléctrica y carreteras.
4 Conclusiones
Primero de todo, destacar, como podemos observar, va a suponer un alto gasto, ya que la central es carboneras es una de las más importantes a nivel nacional y dotaba de mucha electricidad a la red eléctrica, por lo que reemplazarla supondrá un coste realmente excesivo A la hora de comparar y elegir qué tipo de central vamos a instalar, económicamente hablando es más rentable la fotovoltaica, pero habrá que ser si disponemos de tanta superficie y como se nos pondrían los precios tras la expropiación, aunque la superficie es de casi el doble que la eólica, así que casi con toda seguridad esta será mucho más rentable.
A continuación, mostramos el resultado final en cuanto a superficie ocupada por ambas zonas y la localización de ambas centrales.
5 Anejos
