Tesis Energia Eolica Ing Ignacio Sagardoy

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Análisis de Ciclo

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Análisis de Ciclo

Análisis de Ciclo de Vida Aerogeneradorde Vida Aerogenerador IVS 4500 IVS 4500 Ignacio SagardoyIgnacio Sagardoy

"El mundo al revés nos enseña a padecer la realidad en lugar de cambiarla, "El mundo al revés nos enseña a padecer la realidad en lugar de cambiarla,

a olvidar el pasado en lugar de escucharlo y a aceptar el futuro en lugar de imaginarlo (…). a olvidar el pasado en lugar de escucharlo y a aceptar el futuro en lugar de imaginarlo (…).

Pero esta visto que no hay desgracia sin gracia, ni cara que no tenga su contracara, Pero esta visto que no hay desgracia sin gracia, ni cara que no tenga su contracara,

ni desaliento que no busque su aliento. ni desaliento que no busque su aliento.

Ni tampoco hay escuela que no encuentre su contraescuela". Ni tampoco hay escuela que no encuentre su contraescuela". Eduardo Galeano. Patas Arriba, la escuela del mundo al re Eduardo Galeano. Patas Arriba, la escuela del mundo al revés.vés.

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Análisis de Ciclo

"El mundo al revés nos enseña a padecer la realidad en lugar de cambiarla, "El mundo al revés nos enseña a padecer la realidad en lugar de cambiarla,

a olvidar el pasado en lugar de escucharlo y a aceptar el futuro en lugar de imaginarlo (…). a olvidar el pasado en lugar de escucharlo y a aceptar el futuro en lugar de imaginarlo (…).

Pero esta visto que no hay desgracia sin gracia, ni cara que no tenga su contracara, Pero esta visto que no hay desgracia sin gracia, ni cara que no tenga su contracara,

ni desaliento que no busque su aliento. ni desaliento que no busque su aliento.

Ni tampoco hay escuela que no encuentre su contraescuela". Ni tampoco hay escuela que no encuentre su contraescuela". Eduardo Galeano. Patas Arriba, la escuela del mundo al re Eduardo Galeano. Patas Arriba, la escuela del mundo al revés.vés.

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Análisis de Ciclo

Aerogenerador

Aerogenerador IVS 4500 IVS 4500 en funcionamiento en la estepa santacruceña.en funcionamiento en la estepa santacruceña. Fotografía: Ignacio Sagard Fotografía: Ignacio Sagardoy.oy.

San Carlos de Bariloche, abril de 2012 San Carlos de Bariloche, abril de 2012

Trabajo Final de la carrera Ingeniería Ambiental Trabajo Final de la carrera Ingeniería Ambiental

Pontificia Universidad Católica Argentina Santa María de los Buenos Aires Pontificia Universidad Católica Argentina Santa María de los Buenos Aires Autor: Ignacio Sagardoy

Autor: Ignacio Sagardoy

Tutores: Ing. Néstor Názer e Ing. Sebastián Gortari Tutores: Ing. Néstor Názer e Ing. Sebastián Gortari

iii iii

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Análisis de Ciclo de Vida Aerogenerador IVS 4500 Ignacio Sagardoy

Prefacio

Este trabajo, el último para obtener el título de Ingeniero Ambiental, fue concebido sobre un colectivo circulando por las calles porteñas mientras trabajaba en el grupo de investigación Aerogeneradores UCA.

La pasión por el desarrollo de fuentes de energías renovables se encontró con una búsqueda personal de coherencia e interés genuino por el cuidado del medio ambiente, donde el mejor aporte que pudiera hacer para defender una opción fuera analizarla críticamente, a riesgo de encontrarme equivocado.

Antes siquiera de imaginar cual sería finalmente el tema de este trabajo, ya me encontraba seguro de que el mismo debería ser aplicado a la realidad, y con el objeto de intentar transformarla para mejor.

Por otro lado, también deseaba que la beneficiaria de este trabajo pudiera ser, en términos generales, la sociedad entera. Esto último me motivó a pensar como objeto del estudio al aerogenerador IVS 4500 fabricado por INVAP Ingeniería S.A., empresa de desarrollo de tecnología nacional, cuyo objeto de existencia no es el lucro privado de unos pocos ya que la misma es propiedad del Estado.

La búsqueda del desarrollo o el progreso , a su vez, puede y debe ser orientada de manera que sea alcanzada de forma armónica con el medio ambiente, intentando evitar los errores que han cometido otras sociedades tecnológica y económicamente desarrolladas, e incluso cuestionando dicho modelo de desarrollo.

Estamos atravesando un momento de la historia argentina, donde el contexto político y económico ha comenzado a recomponer, de a poco, la trama y la cultura industrial local, luego de décadas de destrucción del aparato productivo nacional. Esto tiene implicancias que van más allá de la generación de fuentes de trabajo, ya que a través del desarrollo industrial local se pone en marcha un proceso creativo del que participa en cierta medida la sociedad entera. La búsqueda de soluciones tecnológicas para las necesidades locales implica una mirada introspectiva, una evaluación de lo que somos y lo que queremos ser, implica un cambio de paradigma en momentos donde la creación de valor pareciera haberse alejado de las manos y de las almas de las personas. Implica, o al menos es mi deseo, la producción con un significado que trascienda el mero hecho de consumir.

Estos son las ideas que me motivaron a encarar este trabajo. Y éste es mi humilde aporte hacia la consecución de lo que considero debe ser una sociedad sustentable y sostenible.

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Resumen

El presente trabajo consta de un análisis del balance energético del aerogenerador IVS 4500 fabricado por INVAP Ingeniería S.A. en la ciudad de Neuquén, mediante la utilización del Análisis de Ciclo de Vida (ACV) como metodología. En otras palabras, se realizó una comparación entre la energía que se consume para fabricar y utilizar un sistema de aprovechamiento eólico, con la que dicho sistema entrega a lo largo de su vida útil.

Para llevar adelante esta tarea se realizó un Inventario de Ciclo de Vida, el cual requirió una visita a la fábrica y posteriores intercambios de información con el fin de recabar suficiente y acabada información sobre los materiales y componentes que forman parte de la máquina y la instalación. Del mismo modo se inventariaron los procesos que se realizan para fabricar, instalar, mantener y desmantelar el sistema.

Se establecieron los límites y escenarios del estudio buscando reflejar la realidad, por lo que no se incluyó la última fase del Ciclo de Vida (desinstalación) dado su nivel de incertidumbre. Fue incluido, sin embargo, en los análisis de sensibilidad desarrollados. También es necesario mencionar que el estudio no incluyó el análisis de sistemas de almacenamiento de energía (p.e. bancos de baterías), por diversos motivos que son fundamentados en el alcance del trabajo. Los resultados del inventario fueron a su vez traducidos en energía mediante un análisis mixto que incluyó por un lado la utilización de datos bibliográficos para la energía de transporte y de algunos procesos dentro de la órbita de INVAP Ingeniería S.A. Para el cálculo de la energía para producir los materiales primarios (metales, plásticos, etc.) se utilizó un software específico para ACVs que cuenta con una amplia base de datos de procesos específicos que incluyen, a su vez, la cadena de energía desde la extracción de recursos naturales.

Por otro lado, se estimó la producción eléctrica del aerogenerador para unas condiciones determinadas de viento representativa de instalaciones que se realizan para generación eólica y se incluyeron pérdidas típicas por transporte y regulación eléctrica. También fueron contemplados tiempos en los cuales el sistema no se encuentra funcionando por paradas regulares para mantenimiento o por desperfectos que pueda sufrir a lo largo de los 20 años de vida útil, de modo de obtener valores representativos de una instalación real.

Mediante la utilización de indicadores energéticos, y los cálculos de la energía consumida y generada se obtuvieron resultados que dan cuenta de la sostenibilidad energética de este tipo de producción eléctrica. En términos comparativos, se observó que la energía producida a lo largo de la vida útil de la máquina equivale a más de 9 veces la energía invertida. Por otro lado, puede estimarse en 2,2 años el tiempo en que el sistema retorna la energía que se consume durante las distintas etapas del Ciclo de Vida.

Finalmente, se condujeron análisis de sensibilidad respecto de variables consideradas clave, los cuales mostraron la fuerte influencia en los indicadores energéticos que tiene la velocidad del viento en el sitio de instalación y también el tipo de transporte utilizado para los distintos traslados. Otras variables como la vida útil del sistema y el desmantelamiento de la instalación (con recupero energético mediante reciclado de material) resultaron poseer menor influencia en los resultados globales del estudio. En todos los casos, incluso en los escenarios menos favorables, el balance energético del sistema dio ampliamente positivo.

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Indice

Prefacio …... iv

Resumen ... v

1. Introducción ... 1

2. Meta del estudio …... 3

3. Alcance del estudio …... 4

3.1 La Función ... 5

3.2 La Unidad Funcional ... 5

3.3 Componentes y límites del sistema ... 6

3.3.1 Etapas del Ciclo de Vida ... 7

3.3.1.1 Fabricación ... 8

3.3.1.2 Instalación ... 9

3.3.1.3 Mantenimiento y operación ... 10

3.3.1.4 Desinstalación y fin de la vida útil ... 10

3.3.2 Cobertura tecnológica ... 10

3.3.3. Cobertura temporal y geográfica ... 11

3.3.4 Recolección de datos e integridad de la información …... 11

3.4 Criterios para determinar los límites del análisis …... 13

3.5 Supuestos ... 13

3.5.1 Vida útil del aerogenerador y componentes del sistema …... 13

3.5.2 Producción energética ... 13

3.5.3 Entrada de materiales ... 14

3.5.4 Características de la instalación y mantenimiento …... 14

3.5.5 Tratamiento de los materiales al fin de la vida útil …... 15

3.5.6 Componentes electrónicos ... 15

3.5.7 Transporte ... 15

3.5.8 Desperdicios de material en el proceso de fabricación …... 17

3.6 Asignaciones ... 18

3.7 Análisis de sensibilidad ... 18

3.8 Análisis de inventario y modelos usados para los análisis …... 19

3.9 Categorías de impacto utilizadas …... 19

3.10 Revisión crítica ... 20

4. Inventario de materiales y procesos ... 21

4.1 Inventario de materiales ... 21

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Análisis de Ciclo de Vida Aerogenerador IVS 4500 Ignacio Sagardoy 4.1.2 Generador ... 24 4.1.3 Pieza soporte ... 24 4.1.4 Orientación y control ... 25 4.1.5 Torre ... 25 4.1.6 Sistema eléctrico ... 26 4.1.7 Electrónica ... 26

4.1.8 Otros insumos y mantenimiento ... 27

4.2 Inventario de procesos ... 27

4.2.1 Procesos primarios ... 27

4.2.2 Procesos secundarios o dentro del alcance de INVAP Ingeniería S.A. ….. 29

5. Análisis de impacto ... 30

5.1 Resultados absolutos ... 30

5.2 Resultados relativos a la Unidad Funcional ... 32

6. Balance energético ... 35

7. Análisis de sensibilidad ... 37

7.1 Vida útil del aerogenerador ... 37

7.1.1 Disminución de la vida útil del aerogenerador …... 37

7.1.2 Incremento de la vida útil del aerogenerador …... 37

7.2 Escenarios de viento ... 38

7.3 Variaciones en distancias y transporte ... 39

7.3.1 Modificación en la distancia total al sitio de instalación …... 40

7.3.2 Modificación en las distancias recorridas por tipo de transporte …... 40

7.3.3 Modificación en la rutina de mantenimiento …... 41

7.4 Fin de vida útil – Reciclado ... 41

8 Interpretación y conclusiones ... 43

Anexo A. Descripción general de los componentes del aerogenerador …... 45

A.1 Rotor Eólico ... 46

A.2 Generador ... 46

A.3 Orientación y control ... 46

A.4 Electrónica ... 47

A.5 Sistema eléctrico ... 47

A.6 Pieza soporte ... 47

Anexo B. Producción energética ... 48

Anexo C. Modelo de transporte ... 53

C.1 Energía específica para el transporte ... 54

C.2 Transporte de aerogenerador y torre ... 54

C.2.1 Transporte entre Buenos Aires y Neuquén …... 54

C.2.2 Transporte entre Neuquén y agente distribuidor …... 55

C.2.3 Transporte entre agente distribuidor y sitio de instalación …... 55

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C.3 Transporte de los elementos para el hormigón …... 55

C.4 Transporte de personal ... 56

Anexo D. Software utilizado …... 57

D.1 HOMER …... 57

D.2 GaBi …... 58

Bibliografía ... 59

Índice de tablas

Tabla 1. Producción de energía estimada, disponible para su utilización según lo establecido en la definición de Unidad Funcional. …... 14

Tabla 2. Cuadro de distancias y características de transporte consideradas en el ACV. ... 17

Tabla 3. Resumen de pesos por componente del sistema. ... 21

Tabla 4. Resumen de pesos por material. ... 22

Tabla 5. Resumen de materiales y pesos para el conjunto Rotor eólico. …... 24

Tabla 6. Resumen de materiales y pesos para el conjunto Generador. …... 24

Tabla 7. Resumen de materiales y pesos para el conjunto Pieza soporte. …... 25

Tabla 8. Resumen de materiales y pesos para el conjunto Orientación y control. …... 25

Tabla 9. Resumen de materiales y pesos para el conjunto Torre. …... 25

Tabla 10. Resumen de materiales y pesos para el conjunto Sistema eléctrico. …... 26

Tabla 11. Resumen de materiales y pesos para el conjunto Electrónica. …... 26

Tabla 12. Resumen de materiales y pesos para el conjunto Otros insumos y mantenimiento. ... 27

Tabla 13. Inventario de máquinas para producción de aerogeneradores incluidas en el análisis. ... 29

Tabla 14. Energía para la fabricación de los materiales que forman parte de los componentes del sistema. ... 30

Tabla 15. Energía por fase del Ciclo de Vida. ... 31

Tabla 16. Energía para la fabricación de los componentes del sistema expresada en términos relativos respecto de la Unidad Funcional. …... 32

Tabla 17. Energía por fase del Ciclo de Vida expresada en términos relativos respecto de la Unidad Funcional. ... 34

Tabla 18. Energía producida anualmente por el sistema, disponible para su utilización. ... 38

Tabla 19. Indicadores de desempeño energético para distintos escenarios de viento. ... 38

Tabla 20. Indicadores de desempeño energético para distintos escenarios de distancia entre la fábrica de aerogeneradores y el sitio de instalación. …... 40

Tabla 21. Indicadores de desempeño energético para distintos escenarios de distancia entre el centro de distribución y el sitio de instalación del aerogenerador. ... 40

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Tabla 22. Indicadores de desempeño energético para distintos escenarios de

mantenimiento de instalaciones. ... 41

Tabla 23. Recupero de energía por reciclaje al fin de la vida útil del sistema. …... 42

Tabla 24. Consumo de energía para traslado de aerogenerador y torre para reciclado. ... 42

Tabla 25. Caracterización de aerogeneradores en función de la velocidad de viento. .. 49

Tabla 26. Sitios utilizados para el cálculo estimado de producción energética. …... 49

Tabla 27. Estimación de la producción energética realizada con el software HOMER para un sitio con una velocidad media anual de 7,55 m/s, a 1.041 m.s.n.m. y constantes de Weibull k=1,85 y=8,06. …... 50

Tabla 28. Energía para el transporte de los materiales para producir el aerogenerador y la torre. ... 55

Tabla 29. Energía para el transporte del aerogenerador y la torre. …... 55

Tabla 30. Energía para el transporte del aerogenerador y la torre. …... 55

Tabla 31. Energía para el transporte del cemento para el hormigón. …... 56

Tabla 32. Energía para el transporte del cemento, arena y grava para el hormigón. … 56 Tabla 33. Energía para el transporte del personal. ... 56

Índice de imágenes

Imagen 1. Alcance del Análisis de Ciclo de Vida. …... 4

Imagen 2. Curva de potencia aerogenerador IVS 4500 . …... 5

Imagen 3. Límite del sistema físico en estudio. ... 6

Imagen 4. Etapas del Ciclo de Vida. ... 7

Imagen 5. Procesos para la producción de los materiales necesarios para la fabricación de los componentes del aerogenerador …... 9

Imagen 6. Radio aproximado cubierto por una distancia de 1500 km en rutas y caminos. ... 16

Imagen 7. Porcentajes de pesos por componentes. …... 22

Imagen 8. Porcentajes de pesos por componentes sin incluir grava, arena y agua. … 23 Imagen 9. Porcentajes de pesos por principales materiales. …... 23

Imagen 10. Porcentajes de pesos por principales materiales sin incluir grava, arena y agua. ... 23

Imagen 11. Energía para fabricar los materiales que forman parte de los componentes del sistema. ... 31

Imagen 12. Energía por fase del Ciclo de Vida. ... 32

Imagen 13. Energía para la fabricación de los componentes del sistema expresada en términos relativos respecto de la Unidad Funcional. …... 33

Imagen 14. Energía por fase del Ciclo de Vida expresada en términos relativos respecto de la Unidad Funcional. ... 33

Imagen 15. Esquema ilustrativo de los componentes del aerogenerador. …... 45

Imagen 16. Modelo de transporte del Análisis del Ciclo de Vida. …... 53

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Índice de ecuaciones

Ecuación 1. Tiempo de Retorno de Energía, expresado en años. …... 35

Ecuación 2. Tiempo de Retorno de Energía Primaria, expresado en años. …... 36

Ecuación 3. Factor de Rendimiento Energético. …... 36

Ecuación 4. Potencia captada de la energía del viento. …... 48

Ecuación 5. Pérdida de potencia en conductores por transmisión de corriente. …... 51

Ecuación 6. Resistencia Ohmica de un conductor. …... 51

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Análisis de Ciclo de Vida AerogeneradorIVS 4500 Ignacio Sagardoy

1. Introducción

Con el auge que han experimentado durante las últimas décadas las energías alternativas en general, y la eólica en particular, han surgido diversos debates acerca de sus beneficios y los impactos ambientales que se generan con su uso.

La construcción y utilización de aerogeneradores para la producción eléctrica traen aparejados -como prácticamente toda actividad humana lo hace- impactos negativos sobre el medio ambiente. Estos últimos deben ser identificados y estudiados para ser eliminados o minimizados.

Los mayores beneficios obtenidos por el uso de la energía eólica radican en las bajas emisiones contaminantes asociadas y el uso de un recurso renovable durante su funcionamiento, mientras se transforma la energía cinética del viento en energía eléctrica. Sin embargo, como toda máquina, los aerogeneradores precisan de materiales y energía para su construcción, y en ese aspecto es en donde se han dirigido algunas de las críticas de los detractores de este tipo de conversión energética.

Durante mucho tiempo se ha cuestionado la sostenibilidad del aprovechamiento de la energía eólica mediante el uso de aerogeneradores argumentando que la energía consumida para la fabricación de dichas máquinas es superior a la entregada posteriormente durante su funcionamiento. En otras palabras, si se aceptara como verdadera esta afirmación, la utilización moderna de esta fuente renovable de energía implicaría un balance objetable en términos de impactos ambientales, siendo aconsejable su uso sólo en ciertas circunstancias (por ejemplo, la existencia de un excelente recurso eólico sobre otras fuentes de energía renovables o un contexto claramente desfavorable para la utilización de motores de combustión interna para obtención de electricidad).

En la última década se han realizado importantes estudios sobre los impactos ambientales de aerogeneradores de alta potencia, conducidos muchos de ellos mediante metodologías de Análisis de Ciclo de Vida (ACV). Estos estudios llevaron a la identificación de muchos aspectos negativos en la fabricación y operación de aerogeneradores, algunos de los cuales se han logrado mejorar y otros continúan bajo estudio. Asimismo, estudios1 _{de turbinas eólicas}

comercializadas en la actualidad han refutado el argumento de la no sostenibilidad energética, llegando algunos resultados a mostrar que en aproximadamente ocho meses de funcionamiento las máquinas generan la energía consumida durante su fabricación.

Ese tipo de estudios fueron realizados, en su gran mayoría, por fabricantes de turbinas eólicas de alta potencia dado que las críticas iban dirigidas principalmente a ellos y, considerando el importante crecimiento que experimentó el mercado eólico a nivel mundial, contaban con sobrados recursos económicos como para afrontar los costos que implican.

Por otro lado, la energía eólica de baja potencia, pese a ser utilizada comercialmente desde comienzos del siglo XX, no ha generado los recursos o intereses suficientes como para que sean estudiados en profundidad sus impactos ambientales, sociales y los eventuales balances energéticos, en la medida que estos últimos aspectos cobraron relevancia.

1 _{Por ejemplo, el resultado d el Análisis de Ciclo de Vida realizado para una turbina eólica Vestas V80 2.0 MW Onshore indica}

que se recupera la energía consumida durante todo el ciclo de la máquina en 7,7 meses de funcionamiento. Fuente:”Lifecycle Assessment of offshore and onshore sited wind farms” p or Elsam Engineering y Vestas Wind Systems A/S, octubre de 2004.

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El presente trabajo tiene por objetivo identificar todos los procesos y materiales y las respectivas energías empleadas en la fabricación de un aerogenerador IVS 4500 de INVAP

Ingeniería S.A. mediante la realización de un Análisis de Ciclo de Vida. Para llevar adelante esta tarea se realizará un inventario exhaustivo de los componentes y procesos de fabricación de la máquina, así como otras tareas efectuadas a lo largo del ciclo de vida de la máquina. Posteriormente, se utilizará como herramienta fundamental un software específico para ACVs denominado GaBi2_{, siendo complementado el estudio con estimaciones y cálculos manuales.}

Precisada la energía consumida durante el ciclo de vida del aerogenerador, se utilizará el software de simulación HOMER3_{, para estimar la energía que genera la turbina durante su vida}

útil en un sitio con un potencial eólico adecuado para el aprovechamiento de este tipo de recurso.

Finalmente, se compararán ambos resultados para obtener dos índices del desempeño energético de la máquina. Por un lado se obtendrá el tiempo estimado en el que el aerogenerador producirá la energía que consume durante su ciclo de vida; y por otro lado, se calculará la relación que existe entre el total de energía producida durante la vida útil de la turbina, con el total de energía consumida durante el ciclo de vida. De este modo, se buscará dar respuesta a la hipótesis central sobre la cual versa este trabajo: la sostenibilidad energética de esta industria.

Un estudio de Análisis de Ciclo de Vida -en especial en este caso en que únicamente se evaluará el aspecto energético- es una gran herramienta para la evaluación ambiental de un producto o servicio, sin embargo no es la única. Otros aspectos ambientales (en un sentido amplio del término, incluyendo también cuestiones económicas y/o sociales) pueden ser evaluados para una comprensión más acabada de las implicancias de esta actividad mediante estudios como Evaluaciones de Impacto Ambiental.

2 _{PE, LBP: GaBi 4 Software-System and Databases for Life Cycle Engineering. www.gabi-software.com. Más información en}

el Anexo D. Software utilizado.

3 _{HOMER, Energy Modeling software for Hybrid Renewable Energy Systems. homerenergy.com. Más información en el} Anexo D. Software utilizado.

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2. Meta del estudio

Con este trabajo, se espera lograr una primera aproximación al desempeño ambiental, en términos energéticos, del aerogenerador IVS 4500 . Esto comprende la estimación de la energía

consumida en la producción de los componentes que forman parte de la máquina, en la fabricación, instalación y en el mantenimiento durante la vida útil esperable.

Mediante la realización de este estudio se espera producir información objetiva que le permita a la empresa fortalecer su política de comunicación en relación a los aspectos ambientales de la generación de energía eólica mediante sus productos.

Se busca también comenzar a incorporar, en el desarrollo de éste y otros productos, conceptos ligados al Ciclo de Vida y Diseño para el Medioambiente.

Algunas aplicaciones de este trabajo pueden ser el dotar de nuevas herramientas e información a la división eólica de INVAP Ingeniería S.A. para la toma de decisiones, así como identificar oportunidades de mejora en el proceso de fabricación, tanto en términos ambientales como en términos económicos. También se espera que el trabajo iniciado aquí sea utilizado en el futuro para realizar un ACV completo de la máquina, teniendo en cuenta categorías de impacto ambiental que aquí no han sido consideradas (p.e. agotamiento de recursos, generación de residuos, calentamiento global, etc.).

La audiencia principal a quién está dirigida este trabajo es, dado que no habrá en esta instancia una revisión crítica4 _{del documento, los miembros de la división eólica y de niveles gerenciales}

de INVAP Ingeniería S.A. También podrá ser utilizado este documento por otros sectores de la empresa interesados en aplicar metodologías de Análisis de Ciclo de Vida así como terceros que en el futuro lleven adelante estudios de estas características para la firma. En función del carácter público de este documento, es esperable también su lectura por otras personas con interés en la industria eólica y en estudios de ACV.

4 _{Entendiendo revisión crítica como el proceso de evaluación del grado de cumplimiento con lo establecido en las Normas}

IRAM-ISO referidas al Análisis de Ciclo de Vida.

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3. Alcance del estudio

Este trabajo se enmarca dentro de la metodología de ACV e incluye aspectos desde la fabricación de los materiales que componen la máquina hasta el fin de la vida útil, con restricciones debidas al carácter introductorio del estudio y a los recursos con que se cuenta para realizarlo.

Como fuera mencionado en la introducción, este ACV involucra únicamente un aspecto ambiental de la fabricación del aerogenerador, en este caso en particular, el aspecto energético. Entre los aspectos que serán evaluados en este trabajo se encuentran la estimación de la energía consumida para la fabricación de los materiales que componen la máquina; la estimación de la energía consumida en el transporte de las partes hasta la fábrica ubicada en la ciudad de Neuquén; la estimación de la energía utilizada en el proceso de fabricación; y la estimación de la energía consumida en la instalación y mantenimiento del aerogenerador.

Una cuestión que será abordada en forma parcial será el balance de energía incluyendo la fase final del producto, es decir luego que el aerogenerador haya cumplido con su vida útil. Esto se debe en parte a que aun no existen máquinas que hayan llegado a esa instancia y, a su vez, INVAP Ingeniería S.A. no cuenta por el momento con un protocolo establecido para la desinstalación y desmantelamiento de los aerogeneradores que fabrica.

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3.1 La Función

El aerogenerador IVS 4500 tiene como única función la producción de energía eléctrica

mediante el aprovechamiento de la energía cinética contenida en el viento. Sus características generales de funcionamiento se determinan por algunos parámetros básicos como son la potencia nominal5_{, la velocidad de arranque y la velocidad de corte (velocidades entre las}

cuales la máquina entrega electricidad). Estos parámetros son resumidos a través de un gráfico que relaciona velocidad del viento con potencia generada, conocido como curva de potencia.

Imagen 2. Curva de potencia aerogeneradorIVS 4500 .

3.2 Unidad Funcional

La Unidad Funcional en un ACV representa una medida del desempeño del sistema o producto en estudio, de forma que los resultados del análisis son referidos a dicha unidad 6_{. De esta}

forma, utilizando unidades funcionales análogas entre sistemas/productos que cumplen una misma función, es posible realizar comparaciones entre ellos.

En el caso de los aerogeneradores, como fuera detallado previamente, su función primordial es la producción de energía eléctrica. Entonces, dado que estas máquinas son fabricadas con distintas características (p.e. potencia nominal, rendimiento, vida útil, etc.), la Unidad Funcional utilizada en estudios de ciclo de vida es la unidad de energía, expresada en kWh, entregada al usuario o a la red7 _{y generada durante la vida útil del aerogenerador bajo ciertas condiciones de}

viento.

5 _{Esta es la potencia que entrega el generador eléctrico cuando el aerogenerador se encuentra bajo la acción de la velocidad}

nominal del viento. Comúnmente, para describir las características de aerogeneradores comerciales de baja potencia se utiliza como velocidad nominal 11 o 12 m/s, pudiéndose encontrar otras al no estar normado.

6 _{La Norma ISO 14040:1999 define a la Unidad Funcional como “ Desempeño cuantificado de un sistema producto para usarlo}

co-mo una unidad de referencia en un estudio de análisis de ciclo de vida”.

7 _{En trabajos como“Life Cycle Assessment of Electricity Production from a Vestas V112 Turbine Wind Plant”, publicado por} PE North West Europe ApS en 2011, la Unidad Funciona l está referida a 1 kWh de energía entregada a la red por la planta operando bajo condiciones de viento medio (Clase II según las Normas IEC).

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En este ACV la Unidad Funcional es definida por lo tanto como 1 kWh de electricidad entregado al usuario, para su almacenamiento o bombeo de agua, por el aerogenerador operando bajo condiciones de viento leve (IEC Clase III)8 .

De esta manera, el consumo energético que se registre para las distintas etapas del ciclo de vida del aerogenerador IVS 4500 (producción, instalación, operación y mantenimiento, y final de

vida útil9_{) será referido a dicha cantidad de energía.}

3.3 Componentes y límites del sistema

Imagen 3. Límite del sistema físico en estudio.

Para este trabajo el sistema físico o instalación está compuesto por el aerogenerador, la torre y el cableado hasta el lugar donde se almacena o consume la energía. Esto quiere decir que si bien el sistema se asume como un sistema de generación aislada, los cuales en su mayoría

8 _{Más información sobre las clasificaciones en el Anexo B, Producción energética.}

9 _{La vida útil del aerogenerador INVAP Ingeniería S.A. IVS 4500 considerada en este ACV es de 20 años, sin em bargo, ésta es} una fecha estimada dado que los equipos se fabrican desde 2002 y ninguno ha alcanzado aun dicho tiempo en servicio. Este valor es el establecido como mínimo por la norma IEC 61400-1: Wind Turbines – Part 1: Design requiremen ts.

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cuentan con almacenamiento de energía en baterías, para este estudio no serán contemplados los consumos energéticos relacionados con dicho almacenamiento. Este límite al sistema se debe a varios motivos: uno de los objetivos del trabajo es que pueda servir para la comparación con otros sistemas de generación aislada (p.e. solar), los cuales también precisan de almacenamiento10; este equipo y otros fabricados en la actualidad pueden utilizarse también sin

almacenamiento (ya sea conectándose a la red o a bombas de agua); existen varias alternativas de almacenamiento con importantes diferencias en sus características por lo que escoger una en forma arbitraria podría dificultar la comparación con otros sistemas con almacenamiento; finalmente, incorporar el sistema de almacenamiento dentro de los límites del trabajo excedería el alcance y los recursos para realizarlo ya que habría que trabajar con otras empresas fabricantes de dicho equipamiento.

El cableado será el utilizado en forma habitual por la empresa para realizar una instalación típica y se contemplarán las pérdidas que existen en los mismos al transportar la energía.

3.3.1 Etapas del Ciclo de Vida

Las etapas por las que atraviesan durante su ciclo de vida los equipos para generación eléctrica a partir del recurso eólico, ya sea que se trate de un equipo o de un parque eólico, pueden caracterizarse en forma general como cuatro: fabricación; instalación; mantenimiento y operación; desinstalación y fin de la vida útil.

En el caso de la energía eólica de baja potencia, las primeras tres etapas abarcan conceptos similares que la energía eólica de alta potencia, llevados a una escala menor. Sin embargo, en la etapa de desinstalación, los conceptos, acciones y recursos contemplados son considerablemente distintos entre eólica de baja y alta potencia. Esto se debe principalmente al hecho de que las empresas no cuentan con programas de recuperación o tratamiento final de las máquinas. Por éste último motivo, el destino de los materiales y la forma en que se lleva a cabo el desmantelamiento de la instalación queda frecuentemente bajo la responsabilidad del usuario.

Imagen 4. Etapas del Ciclo de Vida. La última etapa no se encuentra incluida en este ACV, sin embargo se evalúan sus implicancias en los análisis de sensibilidad realizados.

10 _{Incluso alternativas de generación mediante grupos electrógenos, los cuales pueden entregar energía en forma directa al}

usuario sin necesidad de almacenamiento, están comenzando a utilizarse en forma complementaria con almacenamiento para un uso más eficiente del combustible. Para esto utilizan equipos que cumplen una doble función: cargan el banco de baterías alimentándose del grupo electrógeno y por otro lado transforman la energía almacenada en las baterías para poder ser consumida por el usuario.

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Análisis de Ciclo

También, en cuanto al fin de la vida útil de los aerogeneradores de baja potencia, existe la También, en cuanto al fin de la vida útil de los aerogeneradores de baja potencia, existe la posibilidad de realizar un recambio únicamente del aerogenerador, continuando utilizando el posibilidad de realizar un recambio únicamente del aerogenerador, continuando utilizando el cableado y torres existentes. Esto podría redundar en importantes beneficios ambientales dada cableado y torres existentes. Esto podría redundar en importantes beneficios ambientales dada la energía puesta no sólo

la energía puesta no sólo en la instalación sino también en la en la instalación sino también en la producción de los materiales.producción de los materiales. En función de lo expuesto anteriormente, para este trabajo no se incluirá la fase final del ciclo En función de lo expuesto anteriormente, para este trabajo no se incluirá la fase final del ciclo de vida del producto. Esta

de vida del producto. Esta última únicamente será analizada en forma aproximada en la secciónúltima únicamente será analizada en forma aproximada en la sección de análisis de sensibilidad.

de análisis de sensibilidad.

3.3.1.1 Fabricación 3.3.1.1 Fabricación

Esta etapa incluye la energía consumida para extraer la materia prima y fabricar los materiales Esta etapa incluye la energía consumida para extraer la materia prima y fabricar los materiales que formarán parte del aerogenerador

que formarán parte del aerogenerador. En . En el trabajo no se el trabajo no se incluye una evaluación especíincluye una evaluación específfica ica dede los desempeños energéticos de las industrias que generan los materiales que abastecen a los desempeños energéticos de las industrias que generan los materiales que abastecen a INVAP Ingeniería S.A. sino que se utilizan parámetros y factores de procesos industriales INVAP Ingeniería S.A. sino que se utilizan parámetros y factores de procesos industriales est

estándándar ar que que ininclucluyen yen la la eneenergírgía a conconsumsumidida a papara ra la la fabfabricricaciación ón de de disdistintintos tos matmaterierialales.es. Tampoco se contemplan en forma específica la energía de transporte de las materias primas o Tampoco se contemplan en forma específica la energía de transporte de las materias primas o materiales que utilizan las fábricas que abastecen al proceso de fabricación de la turbina materiales que utilizan las fábricas que abastecen al proceso de fabricación de la turbina eólica.

eólica.1111

En el caso las piezas metálicas que son cortadas por terceros a pedido de la fábrica de En el caso las piezas metálicas que son cortadas por terceros a pedido de la fábrica de aerogenera

aerogeneradores, se realizará una dores, se realizará una estimación de la energía estimación de la energía que consumen para realizar dichosque consumen para realizar dichos cortes. Esto se debe a

cortes. Esto se debe a que se considera que dicho proceso tiene un peso que se considera que dicho proceso tiene un peso no despreciable en lano despreciable en la energía consumida en la fabricación de la máquina y pese a que se realiza fuera de las energía consumida en la fabricación de la máquina y pese a que se realiza fuera de las instalaciones de INVAP Ingeniería S.A. se considera apropiado incorporarlo dentro de los límites instalaciones de INVAP Ingeniería S.A. se considera apropiado incorporarlo dentro de los límites del sistema en estudio.

del sistema en estudio.

La energía consumida para la fabricación de los aerogeneradores en la planta ubicada en la La energía consumida para la fabricación de los aerogeneradores en la planta ubicada en la ciudad de Neuquén es estimada únicamente mediante las horas de proceso declaradas por el ciudad de Neuquén es estimada únicamente mediante las horas de proceso declaradas por el fabricante. No será contemplada la energía total consumida por las instalaciones en concepto fabricante. No será contemplada la energía total consumida por las instalaciones en concepto de electricidad o gas natural dado que en las mismas se producen otras máquinas y servicios y de electricidad o gas natural dado que en las mismas se producen otras máquinas y servicios y por el alcance de este trabajo no se realizará la tarea de dirimir los porcentajes de energía por el alcance de este trabajo no se realizará la tarea de dirimir los porcentajes de energía asignables a cada línea

asignables a cada línea de producción.de producción.

No se ha incluido en este trabajo la energía consumida por actividades asociadas a la No se ha incluido en este trabajo la energía consumida por actividades asociadas a la fabricación del aerogenerador como la comercialización, publicidad, servicios financieros e fabricación del aerogenerador como la comercialización, publicidad, servicios financieros e investigació

investigación realizada por n realizada por Ia empresa o Ia empresa o terceros.terceros.

11

11 _{Para realizar esta estimación habría que rastrear el origen de las materias primas y los centros industriales donde se procesan y}_{Para realizar esta estimación habría que rastrear el origen de las materias primas y los centros industriales donde se procesan y}

producen los materiales que luego formarán parte de los componentes estudiados. Esto, considerando la meta y los recursos producen los materiales que luego formarán parte de los componentes estudiados. Esto, considerando la meta y los recursos dispuestos para el trabajo, se cree que excede el alcance del trabajo. De todas formas, teniendo en cuenta que como mínimo el dispuestos para el trabajo, se cree que excede el alcance del trabajo. De todas formas, teniendo en cuenta que como mínimo el 96% de los materiales (incluyendo aceros, hierros y los compuestos para el hormigón) son de producción nacional, su

96% de los materiales (incluyendo aceros, hierros y los compuestos para el hormigón) son de producción nacional, su exclusión no debería afectar

exclusión no debería afectar sensiblemente los resultados. También, en el caso de materiales que sensiblemente los resultados. También, en el caso de materiales que se producen en otros países yse producen en otros países y se transportan presumiblemente en barcos, otras fuentes consultadas dan cuenta de una considerable mayor eficiencia

se transportan presumiblemente en barcos, otras fuentes consultadas dan cuenta de una considerable mayor eficiencia energética para el transporte mediante dicho medio en comparación con otros medios de transporte para distancias menores. energética para el transporte mediante dicho medio en comparación con otros medios de transporte para distancias menores.

(20)

Análisis de Ciclo

Imagen 5. Procesos para la producción de los materiales necesarios para la fabricación de los Imagen 5. Procesos para la producción de los materiales necesarios para la fabricación de los

componentes del aerogenerador. componentes del aerogenerador. 3.3.1.2 Instalación

3.3.1.2 Instalación La

La etetapapa a ininclcluyuye e lalas s acactitivividadadedes s de de trtrananspspororte te dedel l aeaerorogegeneneraradodor r y y lolos s elelememenentotoss complementarios (p.e. la torre) hasta el sitio de instalación y las actividades de instalación complementarios (p.e. la torre) hasta el sitio de instalación y las actividades de instalación pro

propiapiamenmente te dicdichahas. s. EstEstas as últúltimaimas s incincluyluyen en el el prepreparparado ado del del terterrereno, no, la la rearealizlizaciación ón dede excavaciones para ubicar los anclajes de los tensores de la torre, cableado y el izamiento de la excavaciones para ubicar los anclajes de los tensores de la torre, cableado y el izamiento de la torre junto con el aerogenerador.

torre junto con el aerogenerador.

9 de 60 9 de 60

(21)

Análisis de Ciclo

Pa

Para ra eseste te trtrababajajo, o, se se esestitimamarárán n lolos s coconsnsumumos os enenerergégétiticocos s de de ununa a ininststalalacacióión n lo lo mámáss representativa posible de la realidad, pese a que pueden existir variaciones en función de las representativa posible de la realidad, pese a que pueden existir variaciones en función de las necesidade

necesidades del usuario y s del usuario y de otras características propias de cada trabajo.de otras características propias de cada trabajo. Esta tarea requiere del trabajo de

Esta tarea requiere del trabajo de dos técnicos de INVAP Ingeniería S.A., los cuales transportandos técnicos de INVAP Ingeniería S.A., los cuales transportan el equipamiento para la instalación en la camioneta en que se trasladan.

el equipamiento para la instalación en la camioneta en que se trasladan.

3.3.1.3 Mantenimiento y

3.3.1.3 Mantenimiento y operaciónoperación

Las tareas de mantenimiento consisten en la inspección completa de la instalación mediante el Las tareas de mantenimiento consisten en la inspección completa de la instalación mediante el registro de parámetros de funcionamiento, la revisión del sistema eléctrico y la veri

registro de parámetros de funcionamiento, la revisión del sistema eléctrico y la verifficación de icación de lala integridad de los componentes del aerogenerador, así como su funcionamiento. Para esta integridad de los componentes del aerogenerador, así como su funcionamiento. Para esta última tarea se baja a nivel del suelo el equipo mediante el mecanismo retráctil que posee la última tarea se baja a nivel del suelo el equipo mediante el mecanismo retráctil que posee la torre. También forman parte del protocolo de mantenimiento el lubricado de bujes, reajuste de torre. También forman parte del protocolo de mantenimiento el lubricado de bujes, reajuste de bulones y tensado de las riendas.

bulones y tensado de las riendas.

Incluyen también las actividades de mantenimiento el cambio de piezas por desgaste y/o

Incluyen también las actividades de mantenimiento el cambio de piezas por desgaste y/o rotura.rotura. Para la estimación de la energía empleada en la etapa de mantenimiento se contemplan los Para la estimación de la energía empleada en la etapa de mantenimiento se contemplan los viajes que realizan los técnicos desde un centro de distribución genérico hasta el sitio de viajes que realizan los técnicos desde un centro de distribución genérico hasta el sitio de instalación.

instalación.

3.3.1.4 Desinstalación y fin de la vida útil 3.3.1.4 Desinstalación y fin de la vida útil La última fase del ciclo de

La última fase del ciclo de vida consiste en términos generales en las actividades de desarmadovida consiste en términos generales en las actividades de desarmado de la instalación, recomposición del terreno y tratamiento de los materiales (p.e. reciclado o de la instalación, recomposición del terreno y tratamiento de los materiales (p.e. reciclado o disposición final en rellenos sanitarios).

disposición final en rellenos sanitarios).

Para este trabajo no se incluirá en el balance energético del ACV la energía consumida en la Para este trabajo no se incluirá en el balance energético del ACV la energía consumida en la desinstalación del aerogenerador. Esto es debido a los factores de incertidumbre que hay al desinstalación del aerogenerador. Esto es debido a los factores de incertidumbre que hay al respecto, los cuales fueron mencionados previamente. Sin embargo, se elaborará en la

respecto, los cuales fueron mencionados previamente. Sin embargo, se elaborará en la secciónsección correspondiente al análisis de sensibilidad, una estimación en cuanto al valor que supondría correspondiente al análisis de sensibilidad, una estimación en cuanto al valor que supondría una

una desdesinsinstaltalaciación ón prpráctácticaicamenmente te comcomplepleta ta (ae(aerogrogeneneraeradodor r y y tortorre) re) y y la la eneenergírgía a quque e sese recuperaría si se reciclaran los principales materiales de los componentes del sistema.

recuperaría si se reciclaran los principales materiales de los componentes del sistema.

3.3.2 Cobertura tecnológica 3.3.2 Cobertura tecnológica

El presente trabajo ha sido realizado siguiendo las normas específicas sobre Análisis de Ciclo El presente trabajo ha sido realizado siguiendo las normas específicas sobre Análisis de Ciclo de Vida, priorizando las versiones más actualizadas. De forma análoga, se ha intentado usar de Vida, priorizando las versiones más actualizadas. De forma análoga, se ha intentado usar com

como o refrefereerencincia a parpara a la la rearealizlizaciación ón del del estestudiudio o los los últúltimoimos s ACVACVs s de de aeaerogrogeneneraeradodoresres disponibles.

disponibles. En cuanto a

En cuanto a los indicadores utilizados para calcular los contenidos energéticos de los materialeslos indicadores utilizados para calcular los contenidos energéticos de los materiales y procesos involucrados en la producción del aerogenerador, se intentó utilizar también fuentes y procesos involucrados en la producción del aerogenerador, se intentó utilizar también fuentes de información actualizadas y aplicables a los métodos

de información actualizadas y aplicables a los métodos de producción nacionales. Sin embargo,de producción nacionales. Sin embargo, dada la ausencia de una base de datos nacional, se han utilizado fuentes extranjeras. El dada la ausencia de una base de datos nacional, se han utilizado fuentes extranjeras. El software utilizado es una de sus últimas versiones disponible para la realización de Análisis de software utilizado es una de sus últimas versiones disponible para la realización de Análisis de Ciclo de Vida y ha sido utilizado para la confección de estudios recientes de aerogeneradores Ciclo de Vida y ha sido utilizado para la confección de estudios recientes de aerogeneradores de alta potencia

de alta potencia1212_{. Con motivo de verificar los resultados también se han comparado las}_{. Con motivo de verificar los resultados también se han comparado las}

12

12 _““_{Life Cycle Assessment of Electricity Production}_{Life Cycle Assessment of Electricity Production from a V80-2.0}_{from a V80-2.0 MW Gridstreamer Wind Plant.” Ves}_{MW Gridstreamer Wind Plant.” Vestas Wind Systems A/S.}_{tas Wind Systems A/S.} Diciembre de 2011.

(22)

energías obtenidas con el software para la producción de algunos materiales clave como acero y cemento con algunas fuentes bibliográficas encontrándose diferencias dentro de lo esperable. La estimación de la producción energética se realizó también con un software con numerosas referencias y fue corroborado mediante el uso de otra aplicación disponible en internet. 13

3.3.3 Cobertura temporal y geográfica

La recolección de los datos para la realización de este trabajo se llevó a cabo entre 2011 y 2012 mediante una visita en forma personal a la fábrica y mediante comunicaciones con el sector encargado de la producción de los aerogeneradores.

Mucha de la información recolectada había sido generada durante los años de producción del

IVS 4500 y fue brindada para la realización de este trabajo. Para la realización de futuros ACVs

con mayor alcance y recursos se debería establecer con el sector de producción un protocolo de recolección de datos para homogeneizar y asegurar la calidad de la información.

En cuanto a la cobertura geográfica del trabajo, la única planta de producción del aerogenerador es la ubicada en la ciudad de Neuquén. La ubicación de la instalación del aerogenerador para la cual se realizarán las estimaciones energéticas por transporte es un sitio teórico. La distancia a la que se encuentra este último de la fábrica de INVAP Ingeniería S.A. se considera como suficientemente conservadora para ser representativa de las instalaciones que realiza la empresa.

La distancia de transporte de los materiales y partes utilizadas en el proceso de fabricación se calcula por defecto como procedente de la Ciudad Autónoma de Buenos Aires a menos que se aclare en forma específica para algún elemento.

3.3.4 Recolección de datos e integridad de la información

La principal fuente de información para este estudio fue el sector de la planta de INVAP Ingeniería S.A. dedicado a la fabricación del aerogenerador IVS 4500 . La mayor parte de los

datos se recolectaron personalmente y tuvieron los siguientes orígenes:

• Los pesos de las principales piezas metálicas del aerogenerador y otras de la torre se

obtuvieron a partir del software utilizado para el diseño de las mismas.

• El peso de elementos de fabricación estandarizada (p.e. los tubos utilizados como

segmentos de torre o bulones de distintos tamaños) fueron estimados mediante tablas de información que brindan los fabricantes de dichos elementos o las Normas bajo las cuales se fabrican.

• Algunos elementos menores, de fabricación propia y materiales plásticos o similares

fueron pesados manualmente.

• La información del proceso de fabricación fue obtenida en primer lugar a partir de los

registros con los que ya contaba el área de producción. Dicha información fue complementada con el registro de la maquinaria utilizada en los procesos de fabricación

13 _{Más información en el Anexo B. Producción energética.}

(23)

y sus correspondientes potencias eléctricas. En los casos en que no se pudo obtener en forma precisa esta última información, se utilizaron valores de maquinarias de características similares.

• Otra información referida a la energía utilizada en procesos y al origen de materiales y/o

piezas obtenidas de terceros por la empresa también fue solicitada a proveedores cuando se consideró necesario. En caso de no obtener respuesta se obtuvo información mediante el contacto con otros proveedores de productos con similares características o mediante catálogos.

• La información para el cálculo de la energía producida por el aerogenerador a lo largo de

su vida útil fue obtenida a partir de la curva de potencia estimada por el fabricante y el Mapa Eólico Nacional14_.

En cuanto a la calidad e integridad de la información también pueden mencionarse los siguientes aspectos:

• Precisión: debido a la heterogeneidad de fuentes utilizadas en la realización del

Inventario de Ciclo de Vida (ICV), y el hecho de que la principal fuente de información (INVAP Ingeniería S.A.) no cuenta con una norma interna que especifique estándares de calidad para la recolección de los datos recolectados para este trabajo, no se establecieron requisitos en relación a la variabilidad de los datos incluidos.

• Integridad: para asegurar que todos los materiales, procesos y salidas relevantes hayan

sido incluidos en el ICV se utilizó principalmente la bibliografía referida a análisis de ciclo de vida de aerogeneradores como guía metodológica y referencia.

• Representatividad: la información y datos incluidos en el ICV y ACV han tenido como

premisa ser lo más representativo de instalaciones realizadas por INVAP Ingeniería S.A. y de los procesos de fabricación que se llevan a cabo en su planta. Estos datos deben cumplir a su vez con los criterios de cobertura tecnológica, temporal y geográfica enunciados anteriormente.

• Consistencia: la metodología marco, guiada por la serie de Normas IRAM/ISO 14040, ha

sido puesta en práctica para todas las fases del estudio pese a que se han utilizado distintos modelos para el cálculo de los contenidos energéticos en secciones particulares del ACV. Se evaluó que la única sección donde debía prevalecer una única metodología es la que establece la energía contenida en los materiales.

• Reproducibilidad: uno de los objetivos de este trabajo es que pueda ser objeto de una

revisión crítica para asegurar la objetividad y calidad de los resultados. Por este motivo se ha buscado documentar todo el proceso de recolección, análisis y generación de datos para que puedan ser reproducidos por una tercera parte independiente.

• Fuentes de información: la información utilizada en el trabajo debe provenir de fuentes

confiables y ser registradas para su evaluación.

(24)

3.4 Criterios para determinar los límites del análisis

Este Análisis de Ciclo de Vida se enfoca únicamente en el aspecto energético, por lo que el criterio para incluir o excluir algún componente o proceso fueron los siguientes:

• En términos de masa, si algún elemento representa un valor menor al 1% de la masa

total del aerogenerador y elementos complementarios del sistema puede ser excluido siempre y cuando no sea un material relevante en el conjunto por sus características energéticas u otras cualidades singulares que ameriten su inclusión.

• En términos de energía, un proceso que represente menos del 1% del total de la energía

utilizada en los procesos de fabricación también puede ser excluido.

• La sumatoria de componentes excluidos no pueden superar el 5% de la masa total o de

la energía total del sistema.

En los casos en que no se haya podido obtener información de algún material o proceso realizado por terceros para INVAP Ingeniería S.A. se lo incluyó mediante una aproximación, o se lo excluyó por estimarlo poco significativo. En cualquiera de estos casos la decisión será registrada.

3.5 Supuestos

3.5.1 Vida útil del aerogenerador y componentes del sistema

La vida útil establecida para la turbina eólica, como fuera mencionado previamente, es de 20 años. Este valor es el utilizado normalmente por la industria eólica para los equipos pese a que persiste cierto grado de incertidumbre al respecto debido a que muchos equipos, incluido el IVS 4500 , se fabrican desde un lapso de tiempo menor.

Por otro lado, también están siendo evaluados los efectos que tienen en la extensión de la vida útil de la instalación el recambio de algunos componentes e incluso la posibilidad de cambiar completamente el aerogenerador manteniendo el resto de la instalación (p.e. la torre y las conexiones eléctricas).

En la sección de Análisis de Sensibilidad de este ACV se evaluará el efecto de la extensión de la vida útil del sistema sobre el balance energético.

3.5.2 Producción energética

El cálculo de la energía que se estima será producida por el aerogenerador anualmente se realizará en función de una velocidad media anual de aproximadamente 7,5 m/s a 10 metros de altura sobre el suelo. Se considera que esta velocidad es representativa de las instalaciones que realiza INVAP Ingeniería S.A., las cuales se encuentran principalmente en la región patagónica.

(25)

En la producción a lo largo de los 20 años se hayan contempladas las pérdidas relacionadas con la transmisión de la energía, la eficiencia de equipamiento electrónico y el tiempo en que el aerogenerador no se encuentra en condiciones de funcionar. Esto último, conocido en la industria eólica como disponibilidad , se puede deber a paradas programadas para el

mantenimiento de la instalación, o debido a fallas o roturas imprevistas y el tiempo que se precisa para su reparación y se asume para este trabajo como 95% .15

Debido a la complejidad del tema y la poca información que existe al respecto en este trabajo se asume que no hay merma en la eficiencia de la máquina/sistema debido al desgaste natural de sus componentes a lo largo de la vida útil.

Velocidad media

anual de viento aproximadaUbicación Longitud conexióneléctrica Producción netaanual Producción neta en20 años 7,6 m/s Piedra del Águila,_Neuquén 30 m 14.208 kWh 170.493 kWh

Tabla 1. Producción de energía estimada, disponible para su utilización según lo establecido en la definición de Unidad Funcional. Fuente: elaboración propia a partir de datos del fabricante y Mapa Eólico Nacional.

3.5.3 Entrada de materiales

Para la realización de este estudio se asumió que todo el material utilizado proviene de fuentes primarias ya que no fue posible determinar en forma confiable el porcentaje de material reciclado contenido en los componentes de la máquina. Si bien la industria del acero, cobre y plásticos (entre otras) recuperan material y lo incluyen en sus procesos productivos, ante la falta de datos concretos se prefirió adoptar una posición conservadora al respecto.

3.5.4 Características de la instalación y mantenimiento

El límite del sistema eléctrico bajo estudio, es decir el lugar en donde se entrega la energía eléctrica al usuario, se encuentra a unos 20 metros de la base de la torre del aerogenerador 16_.

Es decir que para el cálculo de las pérdidas en la transmisión de la energía se debe sumar a ese valor el tramo entre el aerogenerador y la base de la torre, totalizando entonces unos 30 metros.

La instalación se realiza mediante dos técnicos que trasladan el equipo completo hasta el sitio de instalación y realizan el trabajo en dos días. Se asume que el trabajo de preparación del terreno fue realizado previo a su llegada y que los pozos para las fundaciones y anclajes fue realizado manualmente.

En cuanto a la energía invertida en la instalación se contemplan energías de herramientas eléctricas para la realización de la instalación eléctrica principalmente. La energía en el izamiento de la torre, la cual se realiza con un mecanismo de poleas jalado por una camioneta es despreciable.

15 _{Para más información sobre los cálculos de producción de en ergía, pérdidas y escenarios evaluados referirse al Anexo B.}

Producción energética.

16 _{Podría considerarse que esta distancia debería ser mayor en función del tamaño del aerogenerador, sin embargo se cree que 20}

metros es una distancia representativa. Asimismo, una extensión sensiblemente mayor no afectaría d e forma significativa los resultados del trabajo.

(26)

Durante la fase de mantenimiento de la instalación, además de considerar la energía para el transporte de los técnicos hasta el sitio, se tendrá en cuenta un eventual recambio de varias piezas metálicas como bulones, bujes, tuercas y otras partes por un peso total propuesto de 10 kg de acero. Asimismo, se contemplará también un recambio de las palas.

3.5.5 Tratamiento de los materiales al fin de la vida útil

Como fuera descripto anteriormente, existe un alto grado de incertidumbre respecto al tratamiento de los materiales que forman parte de la instalación una vez que se cumpla la vida útil de la máquina. Principalmente existe una falta -en prácticamente toda la industria eólica de baja potencia- de protocolos o procedimientos para la recuperación de los materiales una vez que hayan dejado de cumplir su función. Por este motivo, si bien con excepción de las fundaciones y los anclajes de hormigón la mayoría de los materiales son potencialmente reciclables, no se realizará en principio un “crédito” energético al finalizar el ciclo de vida de la máquina. Se hará, no obstante, un análisis de sensibilidad que incluya el reciclado de los principales componentes del aerogenerador.

3.5.6 Componentes electrónicos

En términos de masa los componentes electrónicos son una fracción muy pequeña del total, y por su tamaño, variedad y características de fabricación es muy complejo determinar en forma exacta los materiales y procesos utilizados para su fabricación.

Durante la elaboración del Inventario de Ciclo de Vida se procuró identificar los componentes principales y sus materiales. En algunos casos se pudo obtener información a través de los catálogos de producto. Para cubrir los casos en que no fue posible determinar las características de componentes electrónicos, se realizó una estimación conservadora y se propuso la inclusión teórica de electrónica de comunicación y control genérica mediante el agregado de un peso de 1 kg de aluminio, utilizando su correspondiente proceso productivo. Esta aproximación se cree que asegura una inclusión mínima de la carga energética relacionada con los componentes electrónicos.17

3.5.7 Transporte

Las distancias de transporte de los materiales que serán incluidas en este trabajo son varias. Por un lado, se asume que el total de los materiales que utiliza INVAP Ingeniería S.A. para la construcción de los aerogeneradores proviene de la ciudad de Buenos Aires. Esto se postula que es realizado mediante camiones para transporte de carga de larga distancia.

De acuerdo a lo establecido por el fabricante, un escenario representativo del transporte para la distribución e instalación del aerogenerador es el que se describe a continuación.

El aerogenerador y los otros elementos de la instalación se trasladan desde la fábrica en Neuquén hacia un centro o agente de venta, instalación y mantenimiento que se encuentra a

17 _{En todos los ACV consultados las cargas energéticas y ambientales de los componentes electrónicos se logran mediante}

estimaciones, llegando incluso a excluir la parte energética algunos de ellos. Las aproximaciones más precisas encontradas incluyen “electrónica genérica”, cuyas características no han podido ser encontradas para ser utilizadas como referencia en este trabajo. La elección del aluminio como referencia para el consumo energético se debe a que es por lejos uno de los procesos de mayor consumo de energía en el caso de producción primaria.

(27)

una distancia de 1.000 km. Este transporte es realizado mediante camiones de carga para largas distancias. Posteriormente, se utiliza una camioneta tipo pick up doble cabina con motor

diesel para realizar el transporte de la máquina y la torre hasta el sitio de instalación, ubicado a 500 km del representante de INVAP Ingeniería S.A.

El consumo energético es calculado entonces en función del tipo de transporte y la carga, abarcando para este escenario un radio de 1.500 km desde la ciudad de Neuquén, lo cual cubre un radio considerable de la región con mejores aptitudes para el aprovechamiento eólico.

Los únicos materiales que no son transportados de esta forma son los elementos que componen el hormigón armado de la base de la torre y de los anclajes para las riendas. Para estos se asume que el cemento es transportado 2.600 km en camión de larga distancia hasta la localidad más cercana al sitio de instalación del aerogenerador donde se obtienen a su vez los áridos necesarios. Estos elementos son finalmente transportados en camión de carga para distancias cortas por una distancia de 100 km. Esta diferenciación se realiza no sólo porque se busca representar lo mejor posible la realidad, sino también porque los elementos que componen el hormigón conforman el conjunto de mayor peso en términos de masa de la instalación.

(28)

A continuación se presenta una tabla con el resumen de distancias, materiales y forma de transporte.

Componente / Tarea Distancia Tipo de transporte Aerogenerador, torre y elementos

complementarios para instalación con excepción de los componentes del hormigón (incluyendo 20% de material

extra por desperdicios en procesos)

1.200 km Camión para transporte de carga de larga_{distancia (carga aproximada 40 t)}

Aerogenerador, torre y elementos complementarios para instalación con

excepción de los componentes del hormigón

1.000 km Camión para transporte de carga de larga_{distancia (carga aproximada 40 t)} 500 km Camioneta tipo_{cabina (carga aproximada 0,8 t)}pick up diesel doble Cemento (incluyendo 20% de material

extra por desperdicios en procesos)

2.600 km Camión para transporte de carga de larga_{distancia (carga aproximada 40 t)} 100 km Camión para transporte de carga de corta_{distancia (carga aproximada 20 t)} Arena y grava (incluyendo 20% de

material extra por desperdicios en

procesos) 100 km

Camión para transporte de carga de corta distancia (carga aproximada 20 t) Regreso instalación y mantenimiento 10.500 km Camioneta tipo_{cabina (carga aproximada 0,2 t)}pick-up diesel doble

Tabla 2. Cuadro de distancias y características de transporte consideradas en el ACV.18

Se supone también un viaje anual para mantenimiento y/o reparaciones con dos técnicos a lo largo de los veinte años de vida útil estipulada para la máquina, realizado desde el centro de distribución. También se contempla que se coordinan los viajes de manera de incluir como mínimo el mantenimiento de dos instalaciones por cada salida de 1.000 km (incluyendo ida y regreso). Dicha suposición, además de haber sido recomendada por el fabricante, se considera conservadora, siendo esperable que los viajes de mantenimiento sean coordinados de manera de incluir más de dos instalaciones. Las implicancias de estos criterios se pueden observar en la sección de análisis de sensibilidad.

3.5.8 Desperdicios de material en el proceso de fabricación

En cualquier proceso productivo es esperable que se produzcan pérdidas o desperdicios de materiales, ya sea por errores humanos, de las máquinas, o porque el proceso mismo genera indefectiblemente residuos. En el caso de la producción de aerogeneradores esto puede observarse por ejemplo en los procesos de torneado de piezas metálicas que se realizan tanto dentro de las instalaciones de INVAP Ingeniería S.A., como en talleres que realizan cortes u otros trabajos para los primeros. Muchos de estos residuos pueden ser recuperados, pero este aspecto no ha sido profundizado en este trabajo.

Para este trabajo no se ha podido reunir información exacta de la fracción de material residual ni su destino. Se propone entonces incluir en el Análisis de Ciclo de Vida una pérdida del 20% de la masa total del aerogenerador y elementos complementarios de la instalación, repartidos proporcionalmente por cada material.

18 _{Más información sobre distancias, energías y e l modelo de transporte en e l Anexo C. Modelo de transporte.}