FUNDAMENTOS DE ENERGÍA EÓLICA.
- ASPECTOS AMBIENTALES -
Ricardo Ignacio Pereira Martínez.
Docente Universidad Cooperativa de Colombia
Ingeniero Industrial – UCC.
Administrador Financiero – IU CESAMAG
Estudiante de Maestría en Ingeniería Ambiental – Universidad Mariana.
Energías renovables:
Son aquellas fuentes de energía que se renuevan
de forma continua en contraposición con los
combustibles fósiles y el uranio, de los que
existen unas determinadas
disponibilidades
agotables en un plazo más o menos largo.
CSIC, Madrid, 2011.
El VIENTO
… el viento es una entidad del paisaje, hijo del sol y de la
tierra, que es capaz de transferir energía para: agregar valor
en la producción, proveer de comodidad y seguridad a la
sociedad; y para sustentar el desarrollo local.
El viento se produce por el movimiento de las masas
de aire en la troposfera.
FACTORES:
Posición de continentes y océanos.
Relieves de los continentes.
Efecto Coriolis.
1. FACTORES RELATIVOS Al VIENTO
¿Dónde buscar?
Los movimientos de masas de aire hay
que buscarlos en los gradientes de
presión existentes, debidos a los
gradientes térmicos originados por la
radiación solar recibida sobre la tierra.
VARIABLES A CONSIDERAR:
-
Origen del viento.
Gradiente horizontal de presión (isobaras - fuerza de Corolis).
Rugosidad del terreno.
Estabilidad atmosférica.
Variación vertical del viento.
Circulación general (zonas terrestres)
Efectos locales de producción de viento (Térmico – geográfico)
El gradiente horizontal de Presión: Los movimientos
de masas de aire hay que buscarlos en los gradientes de
presión existentes – (Isobaras – isohipsas).
…a mayor gradiente de presión, mayor velocidad de viento...
La fuerza de presión
por unidad de masa
perpendicular a las
isobaras
-1/ρ⋅∂p/∂n=-2⋅Ω⋅sen ϕ⋅v
Fuerza
de Coriolis.
Viento geostrófico
Vg=(g/2)⋅(1/⋅Ω⋅senϕ)⋅ ∂z/∂n=1/⋅(2⋅Ω⋅senϕ)⋅∂p/∂n
LA VELOCIDAD DEL VIENTO es un
factor DETERMINANTE
POTENCIA
EOLICA
P=1/2dAv3
Se estiman adecuadas velocidades medias del viento de
entre 3 y 5 m/s con frecuencias ojalá superiores al 60% que
se consideran condiciones de viento estables.
Espiral de Eckman
El rozamiento superficial afecta a la velocidad
Estabilidad atmosférica
A medida que se asciende en
altitud, la temperatura desciende.
Atmósfera Neutra d1=d2
Atmósfera estable d1<d2
Atmósfera inestable d1>d2
Gradiente vertical de temperatura:
0.98ºC/100 m - aire seco.
0.65ºC/100 m - atmósfera estándar
Rugosidad del
terreno
Variación vertical
del viento
Rugosidad --- Sumidero de cantidad de
movimiento --- Turbulencia.
longitud de rugosidad: Zo=0.5⋅S⋅h/Ah
Se supone atmósfera neutra y se estima una longitud
de rugosidad, y a partir de las medidas de viento a
un nivel z, y estimar los resultados a otra altura z’
Circulación general
Cerca del ecuador, la baja atmósfera se
calienta, creando una depresión que
succiona viento de ambos hemisferios. A
ambos lados de la zona de baja presión
soplan los vientos alisios, de componente
ESTE.
Efectos locales
Vientos de origen
Térmico
BAJO
APROVECHAMIENTO
Vientos de origen
geográfico
ALTO
APROVECHAMIENTO
Son vientos muy regulares y se
dirigen hacia el ecuador.
PRODUCTOS ESPERADOS:
- Potencia eólica disponible:
Potencia eólica aprovechable
Limitaciones de la máquina
Factor de capacidad
de la máquina.
Limitante: Máxima potencia extraíble.
Límite de Betz: 59,25%
PLANTA DE ENERGIA EOLICA
Se estima que el recurso total de que dispone la tierra, y
que es técnicamente recuperable, ronda los 53.000
TWh/año.
2 Veces la demanda estimada mundial para 2020
EFECTOS AMBIENTALES ADVERSOS:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Ruido y turbulencia.
Afectación a especies migratorias.
Afectación a avifauna.
Paisaje.
Intervención compleja.
Afectación a flora.
Procesos erosivos del suelo.
El Proyecto URKUWAYRA
…pretende
explorar la disponibilidad del recurso
energético eólico, que pudiera ser aprovechable en
los vientos regulares de unas determinadas zonas
en el altiplano nariñense.
URKUWAYRA
URKU que significa montaña
WAYRA que traduce viento.
Visión general del proyecto
La visión de URKUWAYRA es la de convertirse en una experiencia
investigativa de exploración del recurso eólico, capaz de extenderse
hacia una mayor cobertura geográfica y de gestar proyectos de
generación de energía eléctrica desde fuentes ambientalmente
renovables y sostenibles en el departamento de Nariño.
La exploración se haría con 3 estaciones meteorológicas instaladas a una
altura de 10 m. capaces de medir parámetros del tiempo climático
relacionadas con el viento:
-
Presión barométrica.
Temperatura.
Altura s.n.m.
Velocidad instantánea del viento.
Dirección del viento.
Higrometría.
La distribución de weillbul es un método
de análisis estadístico para determinar las
características del viento.
INTERVALOS FIJOS DE
TIEMPO
DENSIDAD EOLICA
POTENCIA EOLICA
DENSIDAD DE ENERGÍA EOLICA MEDIA ANUAL A 20 Y 50 m.
27 – 64
64 – 125 W/m2
216 – 346
W/m2
IDEAM - UPME, Atlas de Viento y Energía Eólica de Colombia.
Distribución horaria de la velocidad del viento
en zonas con mayor aprovechamiento
de potencial eólico
«En el ciclo horario del viento prevalecen intensidades cercanas a
los 5 m/s entre las 11 a.m. y 3 p.m., especialmente entre los
meses de julio y septiembre. La dirección predominante de donde
sopla el viento es del sur suroeste». (UOME- IDEAM)
EL SECTOR ELÉCTRICO
COLOMBAINO
GENERACIÓN ELÉCTRICA 62 PLANTAS GRANDES (32 HIDROE. 30 TERMOE)
64% RENOVABLES
HIDROÉLECTRICA
TRANSMISION (7 EMPRESAS PUBLICAS SIN)
ISA
33% TERMOELÉCTRICAS.
3% EOLICA, SOLAR Y
BIOMASA
EEB
TRANSELCA
DISTASA
DISTRIBUCION
COMERCIALIZACION
28 compañías puramente
comercializadoras
22 de distribución y
comercialización;
8 que integran generación,
distribución y comercialización
3 completamente integradas.
Unión Fenosa ( Electrocosta y
Electrocaribe), Endesa y EPM
CAPACIDAD INSTALADA
32 PLANTAS HIDROELÉCTRICAS
30 PLANTAS TERMOELÉCTRICAS
1 PARQUE EOLICO.
PRODUCCION
ELECTRICA TOTAL
2005: 50,4 TWh
2010: 56,9
HENERGÁ HIDRÁULICA DE GRAN TAMAÑO: 63,92%
ENERGÍA HIDRÁULICA DE PEQUEÑO TAMAÑO: 3,08%
ENERGIA TERMICA DE GAS: 27,41%
ENERGIA TERMICA CARBON: 5,2%
PLANTAS MINIGENERADORAS A GAS: 0,17%
COGENERACIÓN: O,15%
EOLICA:0,07%
DEMANDA
2005: 48,8
TWh
2010: 56,1
Residencial: 42.2 %
Industrial: 31.8 %
Comercial: 18 %
Oficial: 3.8 %
Otros usos: 4.3%
CRECIMIENTO 4% ANUAL
GENERACIÓN EÓLICA COLOMBIA GENERACIÓN AEROGENERADORES VELOCIDAD
La Guagira
18 GW
10
9 m/s a 50 m
Jepírachi (Empresa EPM)
20 MW
15
Proyecto Ipapure
200 MW
-
APALANCAMIENTO MAYOR POTENCIA
50 U$ bonos de CO2 Primeras horas noche
"
"
CASO NARIÑO (Año 2011):
Generación:
Consumo:
Demanda total:
Compra neta (aprox):
162.6 MWh
491.7 Mwh
725.1Mwh
22,4%
67,8%
100%
562,5 Mwh
77,6%
algo menos de $ 64.103 millones
Bibliografía
1. CSIC, Energía sin CO2. Ministerio de Ciencia Innovación y Tecnología de EspañaConsejo Superior de Investigaciones Científicas . La Catarata, Madrid, 2011. P-63
ISBN 9788400-093327
2. UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA. Mater Europeo de Energías Renovables. Curso de
Energía Eólica. Departamento de Ingeniería Eléctrica. Zaragoza España año 2004.
3. CEDENAR. GENERACION. [En línea] 2007. [Citado el: 17 de 06 de 2010.]
4. UPME: UNIDAD DE PLANEACION MINERO ENERGETICO COLOMBIANO. SISTEMA DE
INFORMACION ELECTRICO COLOMBIANO. Estadisticas. [En línea] 31 de 12 de 2007.
5. CONFIS - CONCEJO DE POLOTICA FISCAL. MINISTERIO DE HACIENDA. DGPPN 12 Futuras Compra de Energía CEDENAR. [En línea] 20 de Mayo de 2008.
6. UPME: UNIDAD DE PLANEACION MINERO ENERGETICO COLOMBIANO. SISTEMA DE
INFORMACION ELECTRICO COLOMBIANO. Estadisticas. [En línea] 31 de 12 de 2007.
Bibliografía
6. ACOLGEN Asociacion Colombiana de Generadores Eléctricos. ACOLGEN. Costo de la
energía un nuevo dilema para el gobierno. [En línea] 21 de 06 de 2010.
7. CEPAL.Esclafon de la competitividad de los departamentos de Colombia. Bogotá : s.n.,
2002.
8. EPM Empresas Públicas de Medellín. Infraestructura. Parque Eólico Jipírachi. [En línea]
2007.
9 .MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA-INEA. Manual de aplicación de la energía eólica.
Bogotá 1997. P 20.
10. UNIVERSIDAD DE LOS ANDES. Fuentes energéticas alternativas. En: Revista de
Ingeniería. Noviembre 2008, no. 28, p 64 – 112.
PROYECTO
URKUWAYRA
LA FUERZA EÓLICA QUE
MOVERÁ A NARIÑO.
Datos de contacto
Ing. Ricardo Ignacio Pereira Martínez.
Programa de Ingeniería Industrial.
Universidad Cooperativa de Colombia – Pasto.
Teléfono: 7336706
Celular: 313-675-9187
E- mail: ricardo. [email protected]
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