ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE MINAS Y ENERGÍA UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID Titulación: GRADO EN INGENIERÍA DE LA ENERGÍA Itinerario: Tecnologías Energéticas PROYECTO DE FIN DE GRADO DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ENERGÉTICA ESTIMACIÓN DEL RECURSO EÓLICO Y VIABIILIDAD ECONÓMICA DE UN PARQUE EÓLICO DE 30 MW EN CARABIAS, SEGOVIA NURIA HERNANZ HERNANZ SEPTIEMBRE DE 2020 ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE MINAS Y ENERGÍA UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID Titulación: GRADUADO EN INGENIERÍA DE LA ENERGÍA Itinerario: Tecnologías Energéticas Estimación del recurso eólico y viabilidad económica de un parque eólico de 30 MW en Carabias, Segovia Realizado por: Nuria Hernanz Hernanz Dirigido por: Emilio Migoya Valor Departamento de Ingeniería Energética Índice de contenido Índice de figuras .................................................................................................................. IV Índice de tablas ................................................................................................................... VII Acrónimos utilizados ....................................................................................................... VIII Símbolos utilizados ............................................................................................................. IX Resumen ................................................................................................................................ X Abstract ................................................................................................................................. XI DOCUMENTO 1: MEMORIA ........................................................................................ 1 1. Objetivos y alcance ........................................................................................................ 2 1.1. Metodología utilizada .................................................................................................. 2 2. Introducción..................................................................................................................... 3 2.1.Evolución de la energía eólica y situación actual ...................................................... 3 2.2. Situación actual de la energía eólica a nivel global .................................................. 5 2.3. La energía eólica en el sistema eléctrico español ..................................................... 8 2.4. La energía eólica en Castilla y León .......................................................................... 11 3. Antecedentes: potencial eólico estimado en España ................................................ 13 3.1. Potencial eólico estimado en Castilla y León .................................................. 15 4. Principios de la energía eólica .................................................................................... 17 4.1. Parques eólicos terrestres conectados a red ..................................................... 17 4.1.1. Funcionamiento de un parque eólico terrestre ............................................... 17 4.1.2. Ventajas de los parques eólicos terrestres ...................................................... 18 4.2. Parques eólicos marinos conectados a red ....................................................... 19 4.2.1.Funcionamiento de un parque eólico marino .................................................. 19 4.2.2. Ventajas de los parques eólicos marinos ....................................................... 20 4.3. Funcionamiento de un parque eólico en sistemas aislados de red ................... 20 4.4. Desventajas de la energía eólica ................................................................................. 21 5. Características generales del viento ........................................................................... 22 5.1. Variaciones de viento según escala y variaciones temporales ......................... 22 5.1.1. Turbulencia .................................................................................................... 24 5.2. Distribución de la velocidad del viento .......................................................... 25 5.2.1. Distribución de Weibull ................................................................................. 25 5.3. Distribución de la dirección del viento: rosa de los vientos ............................ 26 5.4. Variación del viento con la altura. Cortadura .................................................. 28 6. Emplazamiento del parque a estudio ......................................................................... 30 6.1. Mapas utilizados para el estudio ............................................................................... 30 I 6.2. Rugosidad del terreno ................................................................................................. 31 6.3. Influencia del relieve y obstáculos en el terreno ..................................................... 32 6.4. Índice RIX .................................................................................................................... 33 7. Producción de energía: Aerogeneradores .................................................................. 36 7.1. Componentes de los aerogeneradores ...................................................................... 36 7.1.1.Rotor eólico .............................................................................................................. 37 7.1.2.Torre .......................................................................................................................... 37 7.1.3.Góndola ..................................................................................................................... 38 7.1.4.Sistema de regulación de potencia ........................................................................ 39 7.2.Tipos de generadores más utilizados en la producción de energía eólica ............ 40 7.3. Descripción técnica ..................................................................................................... 41 7.3.1.Curva de potencia .................................................................................................... 41 7.3.2.Curva de empuje ...................................................................................................... 42 7.4.Producción de potencia y límite de Betz ................................................................. 42 7.5.Funcionamiento de los aerogeneradores .................................................................. 44 7.6. Clase de aerogenerador según emplazamiento ....................................................... 44 7.7.Diferentes aerogeneradores a estudio ........................................................................ 46 7.8. Coste de los aerogeneradores .................................................................................... 49 8. Desarrollo de las simulaciones: utilización de WAsP ............................................. 50 8.1.Ventajas e inconvenientes de la utilización de WAsP ............................................ 51 8.2.Datos de partida ............................................................................................................ 52 8.3.Desarrollo de las simulaciones ................................................................................... 55 8.4.Resultados de las simulaciones .................................................................................. 61 9. Elección de la configuración de parque más favorable ........................................... 65 10. Características detalladas del modelo elegido .......................................................... 68 11. Estudio económico de viabilidad ................................................................................ 71 11.1.Estimación de costes ................................................................................................. 71 11.2. Estimación de ingresos: el mercado energético .................................................... 73 11.3. Cálculo de la rentabilidad económica del parque ................................................. 78 12. Identificación de impactos ........................................................................................... 82 12.1. Impacto ambiental .................................................................................................... 82 12.2. Impacto social ........................................................................................................... 83 12.3. Impacto económico .................................................................................................. 83 13. Líneas futuras de la energía eólica ............................................................................. 85 13.1. Repotenciación del parque eólico español ............................................................. 85 13.2. Transición energética sostenible: el papel de las energías renovables ............... 88 14. Conclusiones ................................................................................................................. 91 15. Referencias .................................................................................................................... 93 16. Bibliografía .................................................................................................................... 94 DOCUMENTO 2: ESTUDIO ECONÓMICO – TEMPORAL .............................. 98 1. Análisis temporal de los estudios iniciales ...............................................................