Acción Rural 3ª Nota
ACUMULACIÓN
En nuestra nota del numero anterior prometimos continuar con el tema del epígrafe para dar paso al tercer concepto de una Usina Autónoma Rural, la conversión, que posibilita obtener electricidad en forma ininterrumpida a un habitante apartado de la línea de Servicio Publico. De mas esta decir que nos estamos refiriendo a energia eléctrica de las mismas características de las de dicha línea, tanto en frecuencia como en tensión, con el agregado que es trifásica y monofásica, 3 x 220 Voltios 50 o 60 Hz. Recordemos que el proceso de acumulación era necesario para contrarrestar la intermitencia, inconveniente que tenían, tanto la generación con combustibles fósiles, no renovables, como con los renovables, tanto sea por radiación solar directa como por sus consecuencias, el viento o el agua de los manantiales, arroyos o ríos de montaña. Dejaremos para mas adelante la demostración de que la acumulación en baterías es el sistema más económico conocido, postergando las inquietudes de algunos lectores que nos consultaron sobre otras posibilidades como acumulación de agua en un tanque elevado, aire comprimido, vapor o agua caliente, y hasta disociación de agua para obtener hidrógeno.
Partiendo de la base de esta conclusión, y continuando con el tema, habíamos quedado en la inquietud sobre la cantidad y calidad de la electricidad acumulada. Habíamos dicho ya que la cantidad de energia a acumular dependía del lapso durante el cual la fuente productora de energia esta detenida. Los días sin viento en el caso de un aero, o el tiempo que pasa entre dos marchas consecutivas de un grupo generador, aunque estas sean voluntarias. Así, por ejemplo, 5 días sin viento previstas por estadísticas eólicas de la zona, implica una acumulación equivalente a 5 veces el consumo diario máximo del año. Llevemos un ejemplo. Si 10 Kwhora es el consumo diario máximo estimado, y nuestra fuente de energia depende del viento solamente, será necesario acumular 50 Kwhora, independientemente de la tensión de acumulación.
De aquí ya surge la primera conclusión importante: si la fuente fuera con un grupo motor / alternador o turbina a gas, el lapso entre cargas es posible manejarlo a voluntad con lo cual los 50 se reducirían a solo 10 si todos los días se pone en marcha el grupo o el día que no haya viento si el sistema es híbrido, con eólica y térmica. Los Kwhora acumulados resultan ser el producto de la tensión de acumulación por los amperes hora de capacidad de las baterías, de tal forma de cumplir con la ecuación:
Energia acumulada (watioshora)= Voltios x Amperes hora
Y por consiguiente, despejando nuestra incógnita,
Amperes hora = watioshora / Voltios
Supongamos que acumulamos en 12,5 Voltios. Necesitaremos, para los 50 Kwhora,
Amperes hora = 50.000 / 12,5 = 4000 Amperes hora,
o sea unas 40 baterías de 100 Ah. o 20 de 200 Ah. colocadas en paralelo.
Si el voltaje elegido es 250 Voltios ( 20 baterías colocadas en serie), la capacidad será:
Amperes hora = 50.000/ 250 = 200 Amperes hora
Como conclusión, da lo mismo para la acumulación o 20 baterías en serie para alcanzar 250 volt con 200 Ahora o 20 baterías en paralelo para con 12,5 lograr los 4000 Ahora. Bajo el punto de vista económico el costo es similar. Sin embargo, es bien sabido que potencia es el producto tensión por corriente y que la corriente es la que provoca la caída de tensión en los cables que la conducen. Nadie ignora que transportar electricidad en bajo voltaje implica perdidas inaceptables, tanto que esta limitada a las distancias existentes en un automotor.
Entre los 250 Voltios del ejemplo y los 12,5 la diferencia de corriente es 20 veces y peor aun, la caída porcentual o relativa es 400 veces, igual al cuadrado de la relación de tensiones.
Generar vía eólica implica transportar la electricidad generada desde un lugar apartado del reparo de las viviendas o de los árboles que con el fin de generar ese reparo fueron plantados adrede. Las reglas del buen arte obligan a colocar el aero a no menos de 6 veces la altura de las plantas o 10 veces la altura de los edificios.
Un eucaliptus de 30 metros de altura exige la ubicación del aerogenerador a no menos de 180 metros de distancia del mismo y obvio, el transporte de la energia generada también desde ese lugar La figura adjunta, que contempla la influencia de los obstáculos frente a la velocidad, potencia y turbulencia del viento es de por si elocuente Si la electricidad es hidroeléctrica ocurre otro tanto: nunca la turbina estará tan cerca como para darnos el lujo de generar en bajo voltaje. ( ver *lo que no se va en chicha...pag 105 de nuestro CD1). Admitiendo este concepto, absolutamente racional, solo nos queda elegir cuan alto será el voltaje de generación, pero ya quedan excluidos todos aquellos viejos sistemas de 12 o 24 Vcc. Aun con generadores de imán permanente no se concibe la generación en bajo voltaje. En definitiva, el paso siguiente es adoptar una tensión tal que nos permita la utilización de generadores estándar, fabricados en serie y no una bastarda que obligue a bobinados especiales. O bien adoptamos 220 Volt o 380, pero ya las opciones están acotadas.
Mas aun, veremos en la próxima nota al hablar de los conversores, otra ventaja importante que se insinúa al utilizar acumulación en alta tensión. Como conclusión, surge de este análisis que es lo mismo, económicamente hablando, acumular en cualquier tensión que se nos ocurra. Depende de la energia pero para nada de la tensión de acumulación. Esto desvirtúa opiniones sin fundamento a la que son sometidos los 22 o 24 acumuladores que componen el sistema de acumulación en alto voltaje. Nuestras MURAS portátiles tiene solo 2 Kwhora acumulados pero 275 Voltios nominales. Por supuesto que el Aero que la alimenta, aun insignificante, genera trifásica 3 x 220 Vca, tal cual lo hacen todos, desde los 2,5 a 8 metros de diámetro de hélice. En la próxima nota trataremos el ultimo escalón que componen las Usinas Autónomas, la conversión, que permite transformar en corriente alterna la electricidad acumulada en tensión continua, posibilitando de esa forma el uso de todos los artefactos domésticos e industriales, monofásicos y trifásicos de uso cotidiano en la ciudad.
ACUMULACIÓN
En nuestra nota del numero anterior prometimos continuar con el tema del epígrafe para dar paso al tercer concepto de una Usina Autónoma Rural, la conversión, que posibilita obtener electricidad en forma ininterrumpida a un habitante apartado de la línea de Servicio Publico. De mas esta decir que nos estamos refiriendo a energia eléctrica de las mismas características de las de dicha línea, tanto en frecuencia como en tensión, con el agregado que es trifásica y monofásica, 3 x 220 Voltios 50 o 60 Hz. Recordemos que el proceso de acumulación era necesario para contrarrestar la intermitencia, inconveniente que tenían, tanto la generación con combustibles fósiles, no renovables, como con los renovables, tanto sea por radiación solar directa como por sus consecuencias, el viento o el agua de los manantiales, arroyos o ríos de montaña. Dejaremos para mas adelante la demostración de que la acumulación en baterías es el sistema más económico conocido, postergando las inquietudes de algunos lectores que nos consultaron sobre otras posibilidades como acumulación de agua en un tanque elevado, aire comprimido, vapor o agua caliente, y hasta disociación de agua para obtener hidrógeno.
Partiendo de la base de esta conclusión, y continuando con el tema, habíamos quedado en la inquietud sobre la cantidad y calidad de la electricidad acumulada. Habíamos dicho ya que la cantidad de energia a acumular dependía del lapso durante el cual la fuente productora de energia esta detenida. Los días sin viento en el caso de un aero, o el tiempo que pasa entre dos marchas consecutivas de un grupo generador, aunque estas sean voluntarias. Así, por ejemplo, 5 días sin viento previstas por estadísticas eólicas de la zona, implica una acumulación equivalente a 5 veces el consumo diario máximo del año. Llevemos un ejemplo. Si 10 Kwhora es el consumo diario máximo estimado, y nuestra fuente de energia depende del viento solamente, será necesario acumular 50 Kwhora, independientemente de la tensión de acumulación.
De aquí ya surge la primera conclusión importante: si la fuente fuera con un grupo motor / alternador o turbina a gas, el lapso entre cargas es posible manejarlo a voluntad con lo cual los 50 se reducirían a solo 10 si todos los días se pone en marcha el grupo o el día que no haya viento si el sistema es híbrido, con eólica y térmica. Los Kwhora acumulados resultan ser el producto de la tensión de acumulación por los amperes hora de capacidad de las baterías, de tal forma de cumplir con la ecuación:
Energia acumulada (watioshora)= Voltios x Amperes hora
Y por consiguiente, despejando nuestra incógnita,
Amperes hora = watioshora / Voltios
Supongamos que acumulamos en 12,5 Voltios. Necesitaremos, para los 50 Kwhora,
Amperes hora = 50.000 / 12,5 = 4000 Amperes hora,
o sea unas 40 baterías de 100 Ah. o 20 de 200 Ah. colocadas en paralelo.
Si el voltaje elegido es 250 Voltios ( 20 baterías colocadas en serie), la capacidad será:
Amperes hora = 50.000/ 250 = 200 Amperes hora
Como conclusión, da lo mismo para la acumulación o 20 baterías en serie para alcanzar 250 volt con 200 Ahora o 20 baterías en paralelo para con 12,5 lograr los 4000 Ahora. Bajo el punto de vista económico el costo es similar. Sin embargo, es bien sabido que potencia es el producto tensión por corriente y que la corriente es la que provoca la caída de tensión en los cables que la conducen. Nadie ignora que transportar electricidad en bajo voltaje implica perdidas inaceptables, tanto que esta limitada a las distancias existentes en un automotor.
Entre los 250 Voltios del ejemplo y los 12,5 la diferencia de corriente es 20 veces y peor aun, la caída porcentual o relativa es 400 veces, igual al cuadrado de la relación de tensiones.
Generar vía eólica implica transportar la electricidad generada desde un lugar apartado del reparo de las viviendas o de los árboles que con el fin de generar ese reparo fueron plantados adrede. Las reglas del buen arte obligan a colocar el aero a no menos de 6 veces la altura de las plantas o 10 veces la altura de los edificios.
Un eucaliptus de 30 metros de altura exige la ubicación del aerogenerador a no menos de 180 metros de distancia del mismo y obvio, el transporte de la energia generada también desde ese lugar La figura adjunta, que contempla la influencia de los obstáculos frente a la velocidad, potencia y turbulencia del viento es de por si elocuente Si la electricidad es hidroeléctrica ocurre otro tanto: nunca la turbina estará tan cerca como para darnos el lujo de generar en bajo voltaje. ( ver *lo que no se va en chicha...pag 105 de nuestro CD1). Admitiendo este concepto, absolutamente racional, solo nos queda elegir cuan alto será el voltaje de generación, pero ya quedan excluidos todos aquellos viejos sistemas de 12 o 24 Vcc. Aun con generadores de imán permanente no se concibe la generación en bajo voltaje. En definitiva, el paso siguiente es adoptar una tensión tal que nos permita la utilización de generadores estándar, fabricados en serie y no una bastarda que obligue a bobinados especiales. O bien adoptamos 220 Volt o 380, pero ya las opciones están acotadas.
Mas aun, veremos en la próxima nota al hablar de los conversores, otra ventaja importante que se insinúa al utilizar acumulación en alta tensión. Como conclusión, surge de este análisis que es lo mismo, económicamente hablando, acumular en cualquier tensión que se nos ocurra. Depende de la energia pero para nada de la tensión de acumulación. Esto desvirtúa opiniones sin fundamento a la que son sometidos los 22 o 24 acumuladores que componen el sistema de acumulación en alto voltaje. Nuestras MURAS portátiles tiene solo 2 Kwhora acumulados pero 275 Voltios nominales. Por supuesto que el Aero que la alimenta, aun insignificante, genera trifásica 3 x 220 Vca, tal cual lo hacen todos, desde los 2,5 a 8 metros de diámetro de hélice. En la próxima nota trataremos el ultimo escalón que componen las Usinas Autónomas, la conversión, que permite transformar en corriente alterna la electricidad acumulada en tensión continua, posibilitando de esa forma el uso de todos los artefactos domésticos e industriales, monofásicos y trifásicos de uso cotidiano en la ciudad.
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