Implementación de un sistema de energía minieólica en la provincia de Toledo

GRADO EN INGENIERÍA MECÁNICA T abajo Fin de Es udio “Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo.” Au o : Ál a o Ruiz Va gas Tu o a: D a. Ma ía del Ca men Mo ón Rome o Dp o. Física Aplicada I Escuela Poli écnica Supe io Uni e sidad de Se illa Se illa, 2024 Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. i AGRADECIMIENTOS En p ime luga , me gus a ía exp esa mi ag adecimien o a odas las pe sonas que han hecho posible la elabo ación de es e T abajo de in de G ado, haciendo una mención especial a mi u o a Ma ía del Ca men Mo ón Rome o, po su o ien ación, apoyo y los aliosos consejos apo ados a lo la go de es e p oceso. Ag adezco ambién a mis amigos, compañe os y amilia po su apoyo y comp esión a lo la go de es os la gos meses, ya que sin sus consejos y ánimos no hubiese sido posible la en ega de es e abajo y la opo unidad de pone pun o inal a es a e apa de mi ida. Finalmen e he de ag adece a odas las uen es de in o mación, p og amas y ecu sos que me han se ido de guía y han con ibuido a la elabo ación de es e p oyec o, así como a odos mis compañe os de abajo expe os en di e en es ma e ias, que siemp e se han b indado a esol e cualquie cues ión o duda que se ha podido plan ea du an e la elabo ación de es e p oyec o. Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. ii RESUMEN Median e es e abajo se han p e endido explo a las po encialidades de la ene gía minieólica, median e el es udio de caso aplicado a una egión de al o in e és en la península ibé ica, como lo es la P o incia de Toledo. Pa a ealiza ese es udio se ealizó una ex ensa e isión bibliog á ica, elacionada con los undamen os écnicos que ca ac e izan el p oceso de con e sión de ene gía eólica a ene gía eléc ica, se han u ilizado he amien as como el so wa e Global Wind (GWA), e aluado aspec os como la elocidad del ien o, la iabilidad económica, el impac o ambien al de la ecnología p opues a, y la aplicación de dichos undamen os a sec o es selec os de la egión a es udia . El desa ollo de es e po encial se encuen a ela i amen e ezagado con espec o a o as egiones de la comunidad au ónoma de Cas illa – La Mancha, a la cual Toledo pe enece. Se p e ende po an o que es e abajo pe mi a el desa ollo de inicia i as colec i as como al e na i a al desa ollo de es e po encial po pa e del sec o p i ado, que complemen e y apoye el cumplimien o de las me as de gene ación de ene gía sos enible p e is as po la Comunidad Au ónoma. Adicionalmen e, el desa ollo au oges ionado de ene gías al e na i as en la egión de Toledo puede ene e ec os posi i os en el con ol del p oceso de despoblación de la p o incia, al p opicia la consolidación del a aigo en la población au óc ona. Po lo an o, el es udio y edacción de es e abajo se cen a en e alua la iabilidad écnica, económica y ambien al de implemen a sis emas de ene gía minieolica en sec o es u ales de la p o incia de Toledo, con el obje o de con ibui al desa ollo sos enible y la mejo a de la calidad de ida en á eas u ales de la misma p o incia. Palab as cla e: Ene gía minieólica, desa ollo sos enible, au oges ión ene gé ica. Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. iii ABSTRACT This wo k aims o explo e he po en ial o mini-wind ene gy, h ough a case s udy applied o a egion o high in e es in he Ibe ian Peninsula, such as he P o ince o Toledo. To ca y ou his s udy, an ex ensi e bibliog aphic e iew was ca ied ou , ela ed o he echnical ounda ions ha cha ac e ize he p ocess o con e ing wind ene gy o elec ic ene gy, ools such as he Global Wind (GWA) so wa e ha e been used, e alua ing aspec s such as wind speed, economic iabili y, he en i onmen al impac o he p oposed echnology, and he applica ion o hese ounda ions o selec sec o s o he egion o be s udied. The de elopmen o his po en ial is ela i ely behind wi h espec o o he egions o he au onomous communi y o Cas illa – La Mancha, o which Toledo belongs. I is he e o e in ended ha his wo k allows he de elopmen o collec i e ini ia i es as an al e na i e o he de elopmen o his po en ial by he p i a e sec o , which complemen s and suppo s he ul illmen o he sus ainable ene gy gene a ion goals se by he Au onomous Communi y. Addi ionally, he sel -managed de elopmen o al e na i e ene gies in he Toledo egion can ha e posi i e e ec s on con olling he depopula ion p ocess in he p o ince, by p omo ing he consolida ion o he oo s o he na i e popula ion. The e o e, he s udy and w i ing o his wo k ocuses on e alua ing he echnical, economic and en i onmen al iabili y o implemen ing mini-wind ene gy sys ems in u al a eas o he p o ince o Toledo, wi h he aim o con ibu ing o sus ainable de elopmen and imp o ing he quali y o li e in u al a eas o he same p o ince. Keywo ds: Mini wind ene gy, sus ainable de elopmen , ene gy sel -managemen . Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 1 ÍNDICE DE CONTENIDO Ag adecimien os .......................................................................................................... i Resumen ...................................................................................................................... ii Abs ac ....................................................................................................................... iii Índice de con enido ..................................................................................................... 1 Índice de igu as .......................................................................................................... 3 Índice de ablas ........................................................................................................... 4 1. In oducción y Jus i icación. ............................................................................. 5 2. Obje i os, Alcance y Limi aciones.................................................................... 8 2.1 Obje i o gene al …………..…………………………………………………………...8 2.2 Obje i os especí icos ……………………….………………………………………...8 2.3 Alcance del p oyec o …………………….………………………………………….10 2.4 Limi aciones del p oyec o …………………….……………………………...……..11 3. No ma i a aplicable.......................................................................................... 12 3.1 No ma i a española sob e ene gía eno able…………………………….………12 3.2 No ma i a egional y local en Cas illa - La Mancha………………..……………..12 4. Desa ollo .......................................................................................................... 13 4.1 An eceden es .................................................................................................. 13 4.1.1 De inición de ene gía eólica …………...…..……………………………………..13 4.1.2 Ejemplo de mayo ae ogene ado del mundo ……………….…………………13 4.1.3 Ca ac e ís icas de ene gía minieólica en ámbi o u al…………..……………..14 4.1.4 E olución de ene gía eólica a a és de los años ………………..…………….15 4.1.5 Si uación de la ene gía eólica en España ………………..……..………………16 4.2 Fundamen o Teó ico ..................................................................................... 17 4.2.1 Componen es de un ae ogene ado .......................................................... 17 Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 2 4.2.2 Ae ogene ado es de Eje Ho izon al (HAWT) ............................................. 19 4.2.3 Ae ogene ado es de Eje Ve ical (VAWT) ................................................. 21 4.2.4 Viabilidad de la in e sión ........................................................................... 23 4.2.5 Aspec os socioeconómicos y medioambien ales....................................... 26 4.3 Pa áme os de Cálculo en Ene gía Eólica ....................................................... 27 4.3.1 Po encia ú il. .............................................................................................. 27 4.3.2 Po encia eléc ica. ..................................................................................... 28 4.3.3 Dis ibución de elocidades ....................................................................... 29 4.3.4 De e minación del po encial eólico y de la po encia gene ada. ................. 32 4.3.5 Va iación del ien o con la al u a ............................................................... 34 5. Ca ac e ización eólica de España ................................................................... 36 5.1 Po encial eólico en Cas illa – La Mancha ........................................................ 36 5.2 Po encial eólico en la p o incia de Toledo ...................................................... 38 5.3 Condiciones me eo ológicas y ca ac e ís icas del ien o en Toledo …….……..40 5.4 Resul ados y discusión .................................................................................... 41 5.4.1 Selección y análisis de las egiones más ap as pa a la ins alación ........... 41 5.4.2 Po encia eque ida pa a au oconsumo esidencial .................................... 48 5.4.3 Selección de equipos y ecnología ............................................................ 49 5.4.4 Análisis écnico y económico del p oyec o ................................................ 54 5.4.5 Viabilidad écnica y económica de la minieólica en Toledo ……………….59 6. Conclusiones gene ales y u u as lineas de in es igación .......................... 61 6.1 Conclusiones gene ales……………………………………….……………….61 6.2 Fu u as líneas de in es igación ……………………………...………………63 7. Bibliog a ía ........................................................................................................ 65 Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 3 ÍNDICE DE FIGURAS Figu a 1: El mayo ae ogene ado del mundo ac ualmen e......................................... 14 Figu a 2: Componen es de un gene ado ípico…………...………………..……...…….19 Figu a 3: Ae ogene ado es ipo Sa onius y Da ieus .................................................. 22 Figu a 4: Ae ogene ado Go lo ................................................................................. 23 Figu a 5: Dis ibución Weibull de elocidades ípica .................................................. 30 Figu a 6: Rosas de los ien os de di ección y po encia ............................................... 31 Figu a 7: Da os geog á icos y eólicos ípicos usando GWA ........................................ 33 Figu a 8: Cu a de po encia de un ae ogene ado ...................................................... 34 Figu a 9: Gene ación eléc ica po p o incias en Cas illa – La Mancha, año 2016 ..... 38 Figu a 10: Región de los mon es de Toledo ............................................................... 39 Figu a 11: His o ial de achas de ien o máximas p o incia de Toledo……..…………40 Figu a 12: Á eas eólicas en Cas illa – La Mancha ...................................................... 43 Figu a 13: Velocidades medias del ien o en los Mon es de Toledo (0-10 m de al u a sob e el e eno) .......................................................................................................... 44 Figu a 14: Á eas de análisis seleccionadas ............................................................... 45 Figu a 15: Rosa de los ien os de ene gía en el á ea A .............................................. 46 Figu a 16: Rosa de los ien os de ene gía en el á ea B .............................................. 46 Figu a 17: Rosa de los ien os de ene gía en el á ea C ............................................. 47 Figu a 18: Rosa de los ien os de ene gía en el á ea D ............................................. 47 Figu a 19: Cu as de po encia y Pun os de abajo del ae ogene ado Bo nay modelo 13 +, en las localizaciones A y B ................................................................................. 50 Figu a 20: Hoja écnica del ae ogene ado Bo nay 13+ .............................................. 51 Figu a 21: Cu as de po encia y Pun os de abajo del ae ogene ado Enai 30PRO en las localizaciones A y B. ............................................................................................. 52 Figu a 22: Ca ac e ís icas écnicas del ae ogene ado Enai E30P o…………..……..53 Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 4 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1: Da os geog á icos y eólicos de los pun os seleccionados ............................ 45 Tabla 2: Consumo es imado de una i ienda aislada ................................................. 48 Tabla 3: P opo ción de cos os asociados a la ins alación de un ae ogene ado ......... 54 Tabla 4: Cos os del p oyec o de ins alación del sis ema de gene ación minieólica (Sin IVA incluido) .…..………………………...…………………………………………………..54 Tabla 5: Cos os del p oyec o de ins alación del sis ema de gene ación minieólica (IVA incluido) ...……………………………………………………………………...……………..55 Tabla 6: Análisis del VAN con o me al consumo es imado, pa a un pe íodo de 25 años .................................................................................................................................... 57 Tabla 7: Análisis del VAN (Localización A) de acue do a la po encia disponible, pa a un pe íodo de 16 años (3200 kWh anuales). .............................................................. 58 Tabla 8: Análisis del VAN (Localización B) de acue do a la po encia disponible, pa a un pe íodo de 16 años (3500 kWh anuales). .............................................................. 59 Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 11 2.4 Limi aciones del P oyec o Es e es udio p esen a algunas limi aciones inhe en es que se deben ene en cuen a: - Da os me eo ológicos: La p ecisión de los esul ados depende á de la calidad y disponibilidad de los da os eólicos. En caso de limi aciones en los da os disponibles, se ealiza án es imaciones basadas en uen es secunda ias. - Escalabilidad: Es e es udio se cen a á en el análisis pa a una ins alación a pequeña escala (minieólica), lo que signi ica que las conclusiones pueden no se di ec amen e aplicables a ins alaciones de mayo capacidad. - Pa icipación comuni a ia: El es udio e alua á posibles o mas de in oluc a a la comunidad en el p oyec o, pe o no lle a á a cabo una implemen ación eal de es a egias de pa icipación. Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 12 3. NORMATIVA APLICABLE Pa a es e p oyec o ue on conside adas a ias no ma i as y egulaciones: 3.1. No ma i a española sob e ene gía eno able • Real Dec e o 960/2020, que egula el ma co e ibu i o pa a la gene ación de ene gía eléc ica a pa i de uen es eno ables. • Real Dec e o 1699/2011, de 18 de no iemb e, po el que se egula la conexión a ed de ins alaciones de p oducción de ene gía eléc ica de pequeña po encia. • Real Dec e o 842/2002, de 2 de agos o, po el que se ap ueba el Reglamen o Elec o écnico pa a Baja Tensión (REBT). • Real Dec e o 1110/2007, de 24 de agos o, po el que se ap ueba el Reglamen o uni icado de pun os de medida del sis ema eléc ico. 3.2. No ma i a egional y local en Cas illa-La Mancha • Plan es a égico pa a el desa ollo ene gé ico de Cas illa – La Mancha, Ho izon e 2030. Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 13 4. DESARROLLO DEL PROYECTO 4.1 An eceden es La ene gía eólica, ha sido ap o echada po la humanidad desde iempos ances ales, en base a su con e sión a ene gía mecánica pa a mo e molinos, o como ene gía hid áulica pa a aplicaciones de bombeo. Sin emba go, el po encial pa a su con e sión a ene gía eléc ica ha enido un desa ollo ela i amen e a dío, impulsado po la c ecien e demanda ene gé ica mundial y la necesidad de educi las emisiones de gases de e ec o in e nade o. 4.1.1 De inición de ene gía eólica La ene gía eólica, es la ene gía que se ob iene del ap o echamien o de la ene gía ciné ica de las masas de ai e. El e mino eólico p o iene del la ín a “elicus”, o ela i o a Eolo, dios del ien o de la mi ología g iega. 4.1.2 Ejemplo de mayo ae ogene ado del mundo La con e sión de ene gía eléc ica a pa i de la eólica puede p oduci se en un amplio ango de po encias, y puede se eque ida la u ilización de o es de g andes dimensiones pa a posiciona los elemen os gene ado es en la mejo posición posible desde el pun o de is a eólico. Ac ualmen e, la unidad eólica gene ado a de mayo capacidad ins alada es la GWH252-16MW de la emp esa china Goldwind, la cual puede ap ecia se en la Figu a 1. Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 14 Figu a 1. El mayo ae ogene ado del mundo ac ualmen e. Goldwind (2023) De acue do con Ka doudi (2023), es a u bina iene una capacidad de 16 MW y un diáme o de aspas de 252 m, lo que le pe mi e gene a una g an can idad de ene gía eléc ica de mane a e icien e. Desde el pun o de is a económico, la e iciencia de la in e sión puede ap ecia se, sob e odo en es e ipo de aplicaciones en ma abie o, al concen a la gene ación en equipos de g an magni ud, ya que con ello se educe la can idad de es uc u as de sopo e a se ins aladas en el lecho ma ino, educiéndose po consiguien e los cos os eque idos. 4.1.3 Ca ac e ís icas de ene gía minieólica en ámbi o u al En con as e, los disposi i os de gene ación eólica ambién pueden asocia se con po encias educidas, ap opiadas pa a pequeñas comunidades, come cios e indus ias. En es e sen ido, cuando los sis emas de gene ación son de muy pequeña escala (100 kW o menos), se clasi ican como ene gía minieólica (Ri e a, s. .). Es a ecnología esul a especialmen e a ac i a pa a zonas u ales aisladas o con di icul ades de acceso a la ed eléc ica con encional. La ene gía minieólica p esen a una se ie de po encialidades que hacen a ac i a su uso: Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 15 • Sos enibilidad: Al se una uen e de ene gía eno able y limpia, con ibuye a la lucha con a el cambio climá ico. • Au onomía ene gé ica: Pe mi e a las comunidades u ales educi su dependencia de la ed eléc ica y ga an iza el suminis o de ene gía en caso de co es. • Gene ación dis ibuida: Fomen a la p oducción de ene gía a ni el local, o aleciendo la economía u al. • Bajo impac o ambien al: Los ae ogene ado es minieólicos ienen un meno impac o isual y ambien al en compa ación con los pa ques eólicos a g an escala. En con apa ida, el ela i amen e al o cos o inicial pa a la ins alación de un sis ema minieólico puede ep esen a una in e sión conside able, cuya jus i icación debe es a sus en ada adecuadamen e. 4.1.4 E olución de ene gía eólica a a és de los años Con elación a la e olución del uso de la ene gía eléc ica a pa i de la ene gía eólica, puede es ablece se la línea de iempo siguien e (Ene gyKids, s. .): • 1888: Cha les F. B ush u iliza el p ime g an molino de ien o pa a gene a elec icidad en la ciudad de Cle eland, Es ados Unidos Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 16 • 1941: Se ins ala una u bina eólica pa a gene ación de elec icidad en Ve mon , Es ados Unidos. • Décadas de 1970 y 1980: La c isis ene gé ica de los años 70 ea i ó el in e és po las ene gías eno ables, y la ene gía eólica comenzó a expe imen a un c ecimien o g adual. Du an e ese pe íodo, la NASA desa olló a ios modelos de gene ado es expe imen ales, con po encias en e 200 kW y 3,2 MW. • Siglo XXI: La ene gía eólica p o ee en el año 2007 el 5 % del suminis o de elec icidad en Es ados Unidos. A ni el eu opeo, en el año 2022 la gene ación de ene gía eólica alcanzo los 254 GW en Eu opa, cub iendo el 17 % de la demanda ene gé ica o al (Ibe d ola, s. .a). En cuan o al desa ollo de la ene gía minieólica, pueden ci a se a ios ejemplos des acados de sis emas minieólicos ins alados que demues an el po encial y la e icacia de es a ecnología. A ni el eu opeo, Dinama ca ha sido pione a en la implemen ación de sis emas minieólicos. Hace pocos años que el país in odujo un sis ema de p imas pa a pequeños ae ogene ado es, incen i ando su uso pa a el au oconsumo (Roca, 2015). 4.1.5 Si uación ac ual de la ene gía eólica en España En España, el Plan de Ene gías Reno ables 2011-2020 (PER 2011-20), es ipulaba un ambicioso obje i o de 300 MW pa a es a ecnología, el cual ha sido cumplido con c eces (Ene gías Reno ables, 2024). En es e sen ido, desde un pun o de is a de impac o ambien al, los es ue zos ealizados po España desde el pun o de is a de los obje i os de gene ación eléc ica po medios eólicos an po buen camino. De acue do con las conside aciones an e io es, es os p oyec os mues an cómo la ene gía minieólica puede se una solución e ec i a pa a mejo a el acceso a la Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 17 elec icidad en á eas emo as y p omo e el uso de ene gías eno ables en a iadas egiones del o be; en pa icula , aquellos ámbi os geog á icos a o ecidos po unas condiciones eólicas p i ilegiadas pueden se obje i os p io i a ios pa a el ap o echamien o de es a ecnología. 4.2 Fundamen o Teó ico Pa a ap o echa la ene gía del ien o y con e i la en ene gía eléc ica ap o echable, se u ilizan los disposi i os denominados ae ogene ado es. Median e dichos disposi i os, se ans o ma p ime amen e la ene gía eólica en ene gía mecánica o acional. A su ez, dicha o ación se u iliza pa a mo e un gene ado eléc ico, que debe se adecuadamen e ges ionado en su uncionamien o debido a las condiciones cambian es del ien o. 4.2.1 Componen es de un ae ogene ado Los componen es básicos de un ae ogene ado ípico son los siguien es (Machado, 2017): • Palas: La p ime a ase de con e sión de la ene gía eólica a ene gía mecánica, se p oduce median e la in e acción en e el ien o y el ae ogene ado a a és de unos disposi i os denominados palas de u bina, o menos ecuen e en es e sec o , hélices. • Ro o : Es el eje de o ación del sis ema. Las palas hacen o a mecánicamen e a dicho eje, y la ene gía mecánica p oducida se á con e ida pos e io men e en Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 18 ene gía eléc ica median e el gene ado , que, a su ez, in e ac úa en o ma elec omagné ica con un gene ado eléc ico. • Gene ado Eléc ico: Es el componen e que con ie e la ene gía mecánica del o o en ene gía eléc ica. Dicha con e sión ocu e median e in e acción elec omagné ica en e el o o y o o componen e del gene ado , denominado es a o . Es á ubicado en la góndola, en la pa e supe io de la o e. • Góndola: La góndola es la ca casa que albe ga el gene ado , la caja de cambios y o os componen es mecánicos y eléc icos. Es á si uada en la pa e supe io de la o e y p o ege es os componen es de las condiciones ambien ales. • To e: es la es uc u a que sos iene el o o y el gene ado a una al u a conside able pa a cap a ien os más ue es y cons an es. Las o es suelen es a hechas de ace o ubula , aunque ambién pueden se de celosía o de ho migón. La al u a de la o e es c ucial pa a maximiza la e iciencia de la gene ación eléc ica. • Sis ema de con ol y enado: Su inalidad es man ene el égimen de o ación del ae ogene ado den o de los pa áme os de diseño (lo que puede implica el uso de caja educ o a de mecánica), además de p o ege al sis ema de á agas de ien o excesi as (sis ema de enado). • Sis ema de Almacenamien o: Se u iliza pa a almacena la ene gía gene ada po el ae ogene ado pa a su uso pos e io . Es o es especialmen e ú il en si uaciones donde la gene ación de ene gía eólica no coincide con la demanda. Los sis emas de almacenamien o más comunes son las ba e ías de iones de li io, aunque ambién se u ilizan o as ecnologías como el almacenamien o en olan es de ine cia y el almacenamien o en ai e comp imido. Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 19 • In e so : El in e so es el disposi i o que con ie e la co ien e con inua (CC) gene ada po el ae ogene ado en co ien e al e na (CA), que es la o ma de elec icidad u ilizada en la mayo ía de las edes eléc icas. Los in e so es ambién egulan la ensión y la ecuencia de la elec icidad gene ada pa a que sea compa ible po la ed. Figu a 2. Componen es de un gene ado ípico. Ap ende (s. .) 4.2.2 Ae ogene ado es de Eje Ho izon al (HAWT) En es e ipo de gene ado es, el eje de o ación es pa alelo al suelo, al como se mues a en la Figu a 2. A ni el de ap o echamien o del ien o, es e ipo de disposición ha sido his ó icamen e la más común, pudiendo ci a se como ejemplos p ecu so es los molinos de ien o, ampliamen e u ilizados en Eu opa du an e la Edad Media y el Renacimien o. Las p incipales en ajas de es e ipo de gene ado es son las siguien es (Ae ogene ado es.ne , s. .): Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 20 • Al a E iciencia: Los ae ogene ado es de eje ho izon al son más e icien es en la con e sión de la ene gía ciné ica del ien o en ene gía eléc ica debido a su diseño ae odinámico. • Mayo Capacidad de Gene ación: Pueden alcanza capacidades de gene ación más al as, lo que los hace ideales pa a pa ques eólicos come ciales y g andes p oyec os de ene gía. • Adap abilidad a Di e en es Vien os: Los HAWT pueden ajus a se pa a en en a el ien o de mane a óp ima, lo que maximiza la cap u a de ene gía incluso en condiciones de ien o a iable. • Meno Cos o de Man enimien o: Aunque el man enimien o puede se complejo debido a la al u a de las o es, la ecnología y los p ocedimien os es án bien desa ollados, lo que educe los cos os a la go plazo. • Ve sa ilidad en la Ubicación: Pueden ins ala se an o en ie a como en el ma , lo que pe mi e ap o echa di e en es ecu sos eólicos y educi la dependencia de ubicaciones especí icas. Las des en ajas que p esen an es e ipo de gene ado es son las siguien es (Ae ogene ado es.ne , s. .): • Dependencia del Vien o: Requie en de un ien o cons an e y de cie a elocidad pa a p oduci ene gía de mane a e icien e. • Impac o ambien al: Pueden se conside ados una des en aja en é minos de impac o isual, especialmen e en á eas na u ales o paisajes p o egidos. Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 27 En es e sen ido, en 2019 se es ima que en la Comunidad Au ónoma exis ían unos 67 MW de ins alaciones de au oconsumo pa a odas las modalidades ene gé icas, de los cuales 60 MW ins alados ienen capacidad exceden a ia (Jun a de Comunidades de Cas illa – La Mancha, 2020). 4.3 Pa áme os de Cálculo en Ene gía Eólica Pa a el diseño y e aluación de sis emas eólicos, exis en a ios pa áme os undamen ales: - Po encia ú il - Po encia eléc ica 4.3.1 Po encia ú il En un ae ogene ado ocu e inicialmen e una con e sión de la ene gía ciné ica del ien o a la ene gía mecánica que acciona el o o del sis ema. En el análisis ae odinámico del lujo en un ae ogene ado , puede de ini se un pa áme o denominado po encia ú il (Manchado, 2017), de acue do con la siguien e ecuación: 𝑃𝑢𝑡𝑖𝑙 = 1 2𝜌𝑆𝑣3 (2) Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 28 Donde: - Pu il es la po encia eó ica gene ada po el ien o en el disposi i o. - 𝜌 es la densidad del ai e: Depende de la al i ud y la empe a u a, pe o al ni el del ma y 20 ºC (Condiciones es ánda ), la densidad del ai e es de 1,225 kg / m3. - es la elocidad del ien o. - S es la supe icie ba ida po las palas del ae ogene ado . 4.3.2 Po encia eléc ica La Ecuación (2) es álida pa a condiciones ideales, suponiendo que oda la ene gía ciné ica del ien o que a a iesa el disposi i o se ans o ma en ene gía eléc ica. Pa a ajus a la ecuación a condiciones eales, deben es ablece se una se ie de ac o es de co ección que omen en cuen a dichas condiciones: • Ley de Be z: Es a ley ija que la po encia máxima ecupe able en un ae ogene ado es de un 59,3 % de la po encia ú il. Sin emba go, pa a pequeñas u binas el endimien o eal oscila en e un 10 % y un 20 % de dicha po encia (Fo ge , 2011). Es e ac o de co ección es denominado Cp (coe icien e de po encia). Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 29 • Co ecciones en la densidad del ai e: La densidad del ai e en condiciones es ánda (ni el del ma , 20 ºC de empe a u a) es de 1,2 kg/m3. Sin emba go, es e alo a ía con la al i ud y con la empe a u a, po lo que pod ía eque i se ajus a el alo de la densidad con o me al luga de emplazamien o del ae ogene ado . • E iciencias mecánicas y eléc icas: En el p oceso de con e sión de ene gía se gene an pé didas ene gé icas que se engloban en un ac o de e iciencia denominado . Una ez es ablecidos los ac o es de co ección co espondien es, la po encia p oducida po el ae ogene ado , P, iene dada po la siguien e exp esión (Fo ge , 2011): 𝑃 = 𝜂𝐶𝑃 𝜌 2𝑆𝑣3 (3) 4.3.3 Dis ibución de elocidades Pa a una es imación más p ecisa de la po encia p oducida po el gene ado en el luga de emplazamien o, se ía pe inen e conoce , al se posible, un égimen p obabilís ico de elocidades del ien o en la zona donde se p oyec a ealiza el emplazamien o del ae ogene ado . Debido a que la po encia esul a p opo cional al cubo de la elocidad, una elocidad pico puede esul a es adís icamen e signi ica i a, aunque su p obabilidad de ocu encia sea baja. Po al mo i o, la elocidad media puede esul a un pa áme o insu icien e pa a un adecuado cálculo de la po encia del disposi i o. Con o me a las conside aciones an e io es, esul a ecomendable es ablece , al se posible, mediciones anemomé icas sob e el e eno en pe íodos de un año o más, y Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 30 es ablece una dis ibución de Weibull (Manchado, 2017). De es a o ma, puede de e mina se la p obabilidad de ocu encia de una elocidad de ien o de e minada; la cu a ca ac e ís ica elacionada pe mi e isualiza la elocidad más p obable como un pico en dicha cu a, al como puede obse a se en la Figu a 5, co espondien e a una dis ibución de elocidades ípica. Figu a 5. Dis ibución Weibull de elocidades ípica. Manchado (2017) En la g á ica ep esen ada en la Figu a 5, en el eje de las o denadas se e leja la ecuencia de ocu encia de una elocidad de e minada en el si io analizado, quedando ep esen adas las elocidades en el eje de las abscisas. Además, se obse a que el pico de la g á ica ocu e pa a una elocidad de 3 m/s (10,8 km/h), co espondien e pa a una ecuencia de un 16,41 %. El análisis es adís ico de los ien os ambién incluye o os pa áme os in e elacionados, como las di ecciones p edominan es y la po encia asociada a cada di ección del ien o. En una o ma p ác ica, es a in o mación se condensa en o ma g á ica, en ep esen aciones basadas en la adicional osa de los ien os. Es e ins umen o g á ico p opo ciona in o mación undamen al sob e el p onós ico de di ección de los ien os, elocidades y po encia eólica a se ob enida en un á ea Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 31 de e minada, además de que pe mi e de e mina la di ección en que debe o ien a se el disposi i o minieólico. Po al mo i o, ep esen a una he amien a undamen al pa a el análisis de escena ios ap o echables en é minos de gene ación de ene gía eólica. Como ejemplo de uso de la osa de los ien os pa a ep esen a es os pa áme os se mues a la Figu a 6. Figu a 6. Rosas de los ien os de di ección y po encia. Agencia Andaluza de Ene gía (2017) La osa de la izquie da ep esen a las di ecciones de ien o dominan es, y la de la de echa las di ecciones que concen an la mayo po encia po unidad de á ea. En dicha igu a se encuen an dos osas de los ien os que e lejan la di ección y po encia (es a úl ima p opo cional al cubo de la elocidad). Obsé ese que, aunque exis en 2 o ien aciones de ien o con mayo p obabilidad de ocu encia (NNE y SE), es la di ección SE la que pe mi e gene a más po encia eólica, dado que es en dicha di ección donde se gene an las mayo es elocidades (y, po ende, más po encia). Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 32 4.3.4 De e minación del po encial eólico y de la po encia gene ada. Una ez de e minada la dis ibución de Weibull, puede calcula se la po encia asociada a cada elocidad u ilizando la Ecuación (3), ob eniéndose en consecuencia una dis ibución de Weibull asociada a la po encia gene ada po el equipo eólico. Adicionalmen e, o a es a egia de g an pe inencia y simplicidad es el ap o echamien o de las osas de los ien os adap adas pa a de e mina la po encia, e e enciadas en la Figu a 6. En es a con igu ación de osa de los ien os, se ob iene un alo de po encia po unidad de á ea, de la cual debe conside a se la co espondien e a la di ección de ien o más a o able. El so wa e Global Wind (GWA), desa ollado o iginalmen e po Badge e al., (2015), en su e sión 3.4 (2024) pe mi e la ob ención de da os geog á icos y eólicos (incluidos las osas de los ien os) pa a una egión de e minada en el en o no de un pun o seleccionado, p opo cionando da os de elocidad, ecuencia y po encia co espondien es al 10 % supe io . En la Figu a 7 puede obse a se un esul ado ípico ob enido median e GWA: Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 33 Figu a 7. Da os geog á icos y eólicos ípicos usando GWA. Badge e al. (2024) Una ez de e minada la po encia de uso disponible en el si io a u iliza , debe de e mina se la po encia de uso, de acue do con los consumos es imados, pa a inalmen e p ocede a la selección de los equipos adecuados pa a unciona en el á ea a analiza y que pe mi an sa is ace los consumos es imados. Dado que dichos equipos son de ca álogo, es posible que su capacidad exceda los eque imien os de uso, o que su po encia esul e meno a la eque ida; en es e úl imo caso, puede se necesa ia la ins alación de a ios equipos. Pa a de e mina los equipos a se ins alados, puede u iliza se la cu a de po encia ípica de los equipos ae ogene ado es (Powe .o g, 2000). Dicha cu a es p opo cionada po el ab ican e, y debe se co egida si las condiciones de ob ención de dicha cu a di ie en os ensiblemen e de las condiciones p e is as pa a la ins alación del equipo. Dicha cu a po lo gene al elaciona la elocidad del ien o con la po encia del equipo, medida en kW. Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 34 En la Figu a 8 puede obse a se una cu a de po encia ípica, de e minada expe imen almen e: Figu a 8. Cu a de po encia de un ae ogene ado . Powe .o g (2000) 4.3.5 Va iación del ien o con la al u a De acue do con la Ley Exponencial de Hellmann (Manchado, 2017), exis e una co elación en e la elocidad del ien o y la al u a h a la cual luye. Dicha Ley puede exp esa se median e la Ecuación 4: 𝑉ℎ= 𝑉10(ℎ 10 ⁄)𝛼 (4) Donde: - Vh es la elocidad del ien o a una al u a h - h es la al u a donde se ealiza la medición Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 35 - V10 es la elocidad del ien o a una al u a de e e encia de 10 m −  es el exponen e de Hellmann, que se de e mina expe imen almen e. El alo de  se encuen a es echamen e elacionado a la ugosidad del e eno, po lo que es e concep o se encuen a inculado a las ca ac e ís icas o og á icas de la zona. Dicho alo oscila en e 0,08 pa a opog a ía llana, y 0,40 pa a e enos esca pados (Manchado, 2017). En es e caso, se u iliza án pa a los cálculos una elocidad del ien o de e e encia a 10 m de al u a, po lo que Vh=V10 pa a cualquie alo de  Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 36 5 CARACTERIZACION EÓLICA DE ESPAÑA Y LA PROVINCIA DE TOLEDO España se des aca signi ica i amen e en el ámbi o de la ene gía eólica a ni el eu opeo. Ac ualmen e, es el segundo país en Eu opa en é minos de po encia eólica ins alada, solo po de ás de Alemania. A ni el mundial, España ocupa el quin o luga , supe ada únicamen e po China, Es ados Unidos, Alemania e India (Asociación Emp esa ial Eólica, s. .). En 2023, la ene gía eólica ue la p incipal uen e de gene ación eléc ica en España, cub iendo más del 24 % de la demanda eléc ica del país. Con más de 30.000 MW de po encia ins alada y más de 22.000 ae ogene ado es en uncionamien o, España ha log ado gene a más de 61.000 GWh de ene gía eólica. En cuan o a su plan de desa ollo sos enible, España ha es ablecido obje i os ambiciosos en su Plan Nacional In eg ado de Ene gía y Clima (PNIEC). Es e plan con empla alcanza los 62 GW de po encia eólica ins alada pa a 2030. No obs an e, desde 2023 se ha egis ado un descenso compa a i o en el i mo de gene ación eólica. Pa a cumpli con el PENIEC, po consiguien e, deben ac i a se la gene ación de unos 5.500 MW/año has a el in de la década (Page, 2023). 5.1 Po encial eólico en Cas illa – La Mancha Cas illa-La Mancha es una de las comunidades au ónomas con mayo po encia eólica ins alada en España. Ac ualmen e, ocupa la e ce a posición en capacidad eólica ins alada (Gobie no de Cas illa-La Mancha, 2022), gene ando de es a o ma casi el Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 43 Figu a 12. Á eas eólicas en Cas illa – La Mancha. Aymamí e al. (2011) Se esal a el á ea de los Mon es de Toledo pe enecien e a la p o incia de Cuenca. Más de alladamen e, en la Figu a 13 se mues an las zonas de los Mon es de Toledo que p esen an mayo es elocidades (de e minadas a 10 m de al i ud): Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 44 Figu a 13. Velocidades medias del ien o en los Mon es de Toledo (0-10 m de al u a sob e el e eno). Elabo ación p opia (GWA) Pa a ob ene la Figu a 13, que pe mi e ob ene un pano ama gene al del compo amien o eólico en la zona de los Mon es de Toledo, se consul ó en el so wa e e e ido (GWA) la localidad de Robledo de Mazo, desplegándose pos e io men e el mapa eólico de la egión de Mon es de Toledo a una escala ampliada. Pa a la al u a de diseño escogida (10 m) pueden obse a se en onalidades de na anja a ojo las egiones con mayo elocidad de ien o. El pun o e e enciado (a unos 12 km al no e de la población de Anchu as) ep esen a la localización con mayo elocidad media de la egión (9,04 m/s). Las onalidades de na anja a ojo ep esen an las egiones con mayo elocidad media. Adicionalmen e, puede ap ecia se que las egiones de mayo in e és eólico en e 0 y 10 m de al u a sob e el e eno se concen an en la egión cen o occiden al de los Mon es de Toledo. El modelo u ilizado po GWA conside a los e ec os de la ugosidad del e eno pa a calcula la po encia eólica en un pun o de e minado. U iliza un modelo de mic oescala que e leja cómo las elocidades y di ecciones del ien o se modi ican po ca ac e ís icas del e eno, como colinas y mon añas, y di e en es ipos de ege ación (Global Wind A las, s. .). GWA adicionalmen e p opo ciona in o mación sob e las líneas de al a ensión p esen es en la zona. Es o puede se e e encia de una di icul ad po encial en el suminis o eléc ico con encional, que pod ía di icul a se po conside aciones de alejamien o geog á ico. Puede obse a se que la egión puede conside a se limi ada de Es e a Oes e po sendas líneas de al a ensión (en e 110 kV y 500 kV), po lo que la egión cen al de los Mon es de Toledo esul a écnicamen e la más complicada de se se ida po líneas de suminis o o áneas. Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 45 Realizando una explo ación más de allada, se de inen pa a es e abajo las siguien es egiones de in e és, las cuales se mues an en la Figu a 14: Figu a 14. Á eas de análisis seleccionadas. Elabo ación p opia (GWA) Las á eas seleccionadas se encuen an en una egión de 3 x 3 km de ancho, cuyos cen os p esen an las elocidades opes encon adas en la egión de es udio, e e enciándose en la Tabla 1 los da os e e enciales más esal an es de los pun os de in e és: AREA DE INTERÉS ELEVACIÓN ESTIMADA PUNTO DE REFERENCIA COORDENADAS DEL CENTRO (o) VELOCIDAD MEDIA DEL VIENTO (msnm) N E (m/s) A 1.318 Robledo del Mazo 39,549853 -4,818192 9,04 B 1.176 Los Na alucillos 39,541858 -4,650513 8,49 C 1.224 Hon ana 39,597223 -4,517441 8,61 D 1.173 San Pablo de los Mon es 39,525230 -4,297028 8,19 Tabla 1. Da os geog á icos y eólicos de los pun os seleccionados. Elabo ación p opia (GWA) Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 46 A con inuación, se p esen an los pa áme os eólicos más signi ica i os en las egiones de inidas, y la osa de los ien os de la ene gía en cada zona (Figu as 15, 16, 17 y 18): ÁREA A: Po encia eólica - Velocidad: 1084 W/m2 - 7,49 m/s Figu a 15. Rosa de los ien os de ene gías en el á ea A. Elabo ación p opia (GWA) De acue do con la g á ica an e io , el ae ogene ado debe coloca se en una di ección en e NNE y NE. La p obabilidad de que exis an pa áme os de ien os en esa di ección pa a un ap o echamien o óp imo de la po encia eólica en el á ea es de un 44 %. ÁREA B: Po encia eólica - Velocidad: 1300 W/m2- 7,82 m/s Figu a 16. Rosa de los ien os de ene gía en el á ea B. Elabo ación p opia (GWA) Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 47 En es e caso, el ae ogene ado ambién debe coloca se en una di ección en e NNE y NE, lo que ga an iza que puede ob ene se una po encia óp ima el 31 % del iempo de ope ación del equipo. ÁREA C: Po encia eólica – Velocidad: 997 W/m2- 7,46 m/s Figu a 17. Rosa de los ien os de ene gía en el á ea C. Elabo ación p opia (GWA). En es e escena io, la di ección p e e en e debe se SO-SSO, con una p obabilidad del 25 %. ÁREA D: Po encia eólica - Velocidad: 465 W/m2 - 5,96 m/s Figu a 18. Rosa de los ien os de ene gía en el á ea D. Elabo ación p opia (GWA) En es e caso, no exis e una dominancia ma cada de la di ección del ien o, en é minos ene gé icos, esul ando las di ecciones SO-SSO con un po encial lige amen e supe io (19 % de p obabilidad). Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 48 En i ud de que los escena ios A y B co esponden a un mayo po encial eólico, y que las di ecciones más a o ables p esen an una mayo ecuencia que en los casos C y D, los cálculos ecno-económicos sucesi os se o ien a án a ambos escena ios. 5.4.2 Po encia eque ida pa a au oconsumo esidencial De acue do con Bo nay (s. .), se p esen a en la Tabla 2 una es imación del consumo eléc ico de una i ienda aislada, que end ía a se ep esen a i a de un en o no u al. kWh Consumos Po encia (W) Can idad Tiempo de uso (ho as/día) Dia io Mensual Anual Iluminación 13 8 2 0,208 6,24 74,88 Iluminación 10 5 5 0,250 7,50 90,00 F igo í ico 180 1 24 4,320 129,60 1555,20 La ado a 750 1 1 0,750 22,50 270,00 Tele isión 250 2 4 2,000 60,00 720,00 O denado 180 2 8 2,880 86,40 1036,80 O os 500 1 2 1,000 30,00 360,00 TOTAL 6,24 187,14 2245,68 Tabla 2. Consumo es imado de una i ienda aislada. Bo nay (s. .) En es a úl ima abla, se supone una i ienda con p oducción de agua calien e abas ecida median e gas na u al, y cale acción median e chimenea de leña, lo cual no gene a un consumo eléc ico a ene en cuen a. En el apa ado “o os” se incluyen equipos de bajo consumo y de uso ocasional, como pod ían se elemen os como el mic oondas, ho no, en ilado es pa a épocas de al as empe a u as e c. Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 49 5.4.3 Selección de equipos y ecnología. Den o del uni e so de p o eedo es de sis emas de ae ogene ación se escoge án los ab ican es españoles, en i ud de que se es ima que el c i e io de ce canía geog á ica pe mi i ía una mejo a en la a ención al clien e, lo que impac a ía posi i amen e en la asis encia a planes de man enimien o, disponibilidad de epues os y aseso ía écnica en gene al. Adicionalmen e, o o c i e io de selección ha sido la disponibilidad de in o mación écnica su icien e en línea, que pe mi a selecciona el equipo ap opiado y de ini sus ca ac e ís icas écnicas. Finalmen e, se conside a án en la selección de los equipos, sólo ae ogene ado es de eje ho izon al, en unción de las limi aciones expues as an e io men e. De acue do a odo lo an e io , y u ilizando los c i e ios de selección an e io men e mencionados, se ha encon ado en la ed in o mación écnica su icien e elacionada con los p oyec is as que se mencionan a con inuación: • Bo nay Ae ogene ado es S.L.U. • Enai Seguidamen e, se ealiza á la selección de los equipos de las ma cas desc i as, en unción de la elocidad del ien o ya de inida an e io men e pa a cada á ea. Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 50 - Bo nay ae ogene ado es SLU. En unción del consumo eque ido, se p esen a el equipo seleccionado de acue do con la cu a del ab ican e y la elocidad en los si ios de análisis, como se mues a en la Figu a 19: Figu a 19. Cu as de po encia y Pun os de abajo del ae ogene ado Bo nay modelo 13 +, en las localizaciones A y B. Bo nay (s. .). Como puede ap ecia se, el modelo seleccionado cumple con su iciencia con los eque imien os de kWh pa a los si ios de análisis (2245,68 kWh anuales), pa a las elocidades de diseño co espondien es, ya que pa a la elocidad exis en e en el si io iene una capacidad de gene ación de 3200 kWh anuales (Localización A) y 3400 kWh anuales (Localización B). En cuan o al cos o del ae ogene ado escogido, de acue do con Bo nay (2024), el cos e co espondien e al equipo Bo nay 13 + es de 4.150,00 ϵ (IVA incluido). A B Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 51 Las ca ac e ís icas écnicas del ae ogene ado Bo nay 13 + se mues an en la Figu a 20: Figu a 20. Hoja écnica del ae ogene ado Bo nay 13+. Bo nay (s. .). - Enai . El modelo escogido (Enai 30PRO) ambién cumple con su iciencia los ni eles de po encia eque idos pa a las elocidades de diseño que exis en en ambas localizaciones, como puede deduci se de la Figu a 21: Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 52 Figu a 21. Cu as de po encia y Pun os de abajo del ae ogene ado Enai 30PRO en las localizaciones A y B. RyseEne gy (s. .) En la Figu a 22 pueden ap ecia se las ca ac e ís icas écnicas p incipales del equipo Enai E30P o: A B Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 59 AÑO INVERSIÓN MANTENIMIENTO COSTOS EVITADOS RESULTADO FLUJO DE CAJA 0 4797,69 42,50 502,08 459,58 437,69 1 42,50 502,08 459,58 416,85 2 42,50 502,08 459,58 397,00 3 42,50 502,08 459,58 378,10 4 42,50 502,08 459,58 360,09 5 42,50 502,08 459,58 342,94 6 42,50 502,08 459,58 326,61 7 42,50 502,08 459,58 311,06 8 42,50 502,08 459,58 296,25 9 42,50 502,08 459,58 282,14 10 42,50 502,08 459,58 268,71 11 42,50 502,08 459,58 255,91 12 42,50 502,08 459,58 243,72 13 42,50 502,08 459,58 232,12 14 42,50 502,08 459,58 221,06 15 42,50 502,08 459,58 210,54 16 42,50 502,08 459,58 200,51 TOTALϵ 5181,31 VAN ϵ 383,62 Tabla 8. Análisis del VAN en ϵ (Localización B) de acue do con la po encia disponible, pa a un pe íodo de 16 años (3500 kWh anuales). Elabo ación p opia. 5.4.5 Viabilidad écnica y económica de la minieólica en Toledo. Con o me los esul ados an e io es, se deduce que al ap o echa la capacidad ins alada exceden e la in e sión puede conside a se en able a pa i del año 16. Cabe des aca que de acue do con GTE (2023), la ida ú il de un equipo ae ogene ado domés ico oscila en e 20 y 25 años, lo que ga an iza que el equipo puede es a en uncionamien o pa a el pe íodo de iempo conside ado en el análisis. O a al e na i a de al o in e és puede ep esen a la posibilidad de ende al p o eedo de ene gía eléc ica la capacidad exceden e. Es a posibilidad se encuen a Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 60 con emplada en el Plan de desa ollo de la Comunidad de Cas illa – La Mancha. En es e escena io, el pe íodo de e o no de la in e sión se educi á en o ma p opo cional al p ecio de en a. Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 61 6 CONCLUSIONES GENERALES Y FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN En elación con el abajo ealizado, pueden es ablece se las siguien es conclusiones gene ales: 6.1 Conclusiones gene ales Los esul ados ob enidos pe mi en ex ae a ias conclusiones ele an es que des acan el po encial de la ene gía minieólica pa a con ibui al desa ollo sos enible y la au osu iciencia ene gé ica en la egión. - Viabilidad Técnica y Po encial Eólico: El análisis del ecu so eólico en la p o incia de Toledo ha iden i icado zonas con condiciones a o ables pa a el ap o echamien o de la ene gía minieólica. Los da os ecopilados sob e la elocidad del ien o y su a iabilidad indican que, en los si ios seleccionados, la implemen ación de ae ogene ado es de pequeña escala puede se écnica y económicamen e iable, siemp e y cuando se u ilicen ecnologías adap adas a las condiciones locales. - Impac o Económico y Bene icios Ambien ales: La in e sión en un sis ema minieólico en las á eas es udiadas p esen a una opo unidad pa a educi los cos os ene gé icos en el la go plazo, mejo ando la sos enibilidad económica de las comunidades u ales. Además, la sus i ución de uen es de ene gía con encionales po ene gías eno ables disminuye las emisiones de gases de e ec o in e nade o, con ibuyendo posi i amen e al cumplimien o de los obje i os ambien ales y las polí icas de cambio climá ico. Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 62 - Limi aciones y Desa íos: Aunque el po encial eólico es adecuado, se iden i ica on algunos desa íos que deben abo da se pa a asegu a el éxi o del p oyec o. Es os incluyen la necesidad de supe a ba e as egula o ias, la adecuación de la in aes uc u a de ed pa a ges iona la gene ación dis ibuida, y la impo ancia de in oluc a ac i amen e a las comunidades locales pa a ga an iza su acep ación y pa icipación en el p oyec o. - Fac o es Socioeconómicos: La adopción de ene gía minieólica puede gene a un impac o posi i o en el desa ollo socioeconómico de la p o incia de Toledo, c eando empleos locales y p omo iendo la pa icipación de la comunidad en p oyec os de ene gías eno ables. Es o des aca la impo ancia de in eg a es a egias que incluyan a la población local en la plani icación y ejecución de los p oyec os ene gé icos. En esumen, la implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo es una solución iable y sos enible que puede ayuda a educi la dependencia de uen es de ene gía no eno ables y omen a un desa ollo económico local más sos enible. Sin emba go, pa a maximiza los bene icios, se á necesa io abo da los desa íos iden i icados y ga an iza que el p oyec o es é alineado con las polí icas y no ma i as ene gé icas ac uales. Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 63 6.2 Fu u as líneas de in es igación Pa a o alece la implemen ación de sis emas de ene gía minieólica y abo da las limi aciones encon adas, se p oponen las siguien es líneas de in es igación u u a: - Op imización de la In eg ación con la Red Eléc ica: In es iga es a egias de in eg ación de la ene gía minieólica con la ed eléc ica exis en e en á eas u ales, incluyendo el uso de sis emas híb idos (po ejemplo, combinando minieólica con sola o o ol aica). Se ecomienda es udia el impac o en la es abilidad de la ed y las mejo es p ác icas pa a op imiza la ges ión de la gene ación dis ibuida. - Desa ollo de Tecnologías Adap adas a Condiciones Locales: E alua y desa olla ae ogene ado es especí icamen e diseñados pa a ope a de mane a e icien e bajo las condiciones climá icas pa icula es de la p o incia de Toledo, donde los ien os pueden se de in ensidad mode ada. La in es igación pod ía cen a se en mejo a la e iciencia de las u binas en ien os bajos o a iables. - Análisis de Polí icas de Incen i o y Modelos de Negocio: In es iga polí icas de incen i o y modelos de negocio que a o ezcan la adopción de la ene gía minieólica en zonas u ales. Es o incluye es udia esquemas de a i as eguladas, incen i os iscales y p og amas de subsidios que puedan hace más a ac i a la in e sión pa a pequeños p oduc o es y comunidades. Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 64 - Impac o Social y Pa icipación Comuni a ia en P oyec os Ene gé icos: Realiza es udios sob e los bene icios sociales y las mejo es p ác icas pa a la inclusión de las comunidades locales en el diseño, implemen ación y ope ación de p oyec os de ene gía minieólica. Es o ayuda ía a iden i ica es a egias pa a aumen a la acep ación social y el comp omiso con el uso de ene gías eno ables. - Moni o eo y Mejo a Con inua del Desempeño de Sis emas Minieólicos: Desa olla mé odos de moni o eo a anzado pa a op imiza el endimien o de los sis emas de minieólica, u ilizando ecnologías como el In e ne de las Cosas (IoT) y la in eligencia a i icial (IA) pa a la p edicción de allos y el man enimien o p e en i o. - Es udios de Impac o Ambien al en P o undidad: Amplia la in es igación sob e el impac o ambien al de la ins alación de sis emas minieólicos, conside ando no solo las emisiones de ca bono e i adas, sino ambién el impac o sob e la auna local, el uso del suelo y el paisaje. La iden i icación de mejo es p ác icas pa a mi iga cualquie posible impac o nega i o se á cla e pa a el desa ollo sos enible. Al abo da es as á eas de in es igación, se espe a mejo a la e iciencia, sos enibilidad y acep ación de los sis emas de ene gía minieólica, y con ibui al desa ollo de soluciones ene gé icas más a anzadas y adap adas a las necesidades de las comunidades u ales en la p o incia de Toledo y en o as zonas. Escuela Poli écnica Supe io . G ado en Ingenie ía Mecánica. Ál a o Ruiz Va gas. Implemen ación de un sis ema de ene gía minieólica en la p o incia de Toledo. 65 7 BIBLIOGRAFÍA - Asociación Emp esa ial Eólica (AEE) (s. .). La eólica en España. Aeeolica.o g. La eólica en España - Asociación Emp esa ial Eólica (aeeolica.o g) - Ae ogene ado es.ne (s. .). Ae ogene ado es de eje ho izon al: la ene gía eno able y ecológica del u u o. Ae ogene ado es de eje ho izon al: la ene gía eno able y ecológica del u u o : AEROGENERADORES.NET - Agencia Andaluza de la Ene gía (2011). 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