97232042 energia eolica en cochabamba autor gustavo soria castellon
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ENERGIA EOLICA EN LA CIUDAD DE COCHABAMBA
Gustavo Soria Castellón Página 1
1. Introducción o Antecedentes
1.1. El recurso Eólico mundial
Una de las preguntas más a menudo realizadas sobre la energía eólica es "lo que ocurre
cuando el viento no sople”. A nivel local, esto es principalmente una cuestión de integración
de la red, pero el panorama del viento es un gran recurso sin explotar capaz de suministrar la
electricidad del mundo muchas veces. En términos prácticos óptimos, el futuro de la energía
limpia, el viento será una parte importante de una mezcla de tecnologías de energía
renovable, jugando un papel dominante en algunas regiones. Sin embargo, vale la pena dar
un paso atrás por un minuto y considerar la magnitud de los recursos [3].
Grafica 1. Capacidad mundial acumulativa del viento
Los investigadores de la Universidad de Stanford de Climatología Global y Energía hicieron
una evaluación del potencial mundial de la energía eólica, con cinco años de datos de los
EE.UU., junto con el Centro Nacional de Datos Climáticos y el Laboratorio de Sistemas de
previsiones, donde se estimo que los recursos eólicos del mundo pueden generar más que
suficiente para poder satisfacer la demanda mundial de energía total de electricidad.
Después de recoger las mediciones de 7500 superficies del globo y 500 estaciones de control
de lanzamiento mundial, para determinar las velocidades del viento a 80 metros sobre el
nivel del suelo, se dieron cuenta de que casi el 13% tenía una velocidad media del viento por
encima de 6,9 metros por segundo (clase 3), suficiente para que el viento genere energía [3].
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Grafico 2. Capacidad mundial anual acumulativa del viento
1.2. La Energía Eólica y el cambio climático
La energía eólica no emite ningún inductor al cambio climático, como ser el dióxido de
carbono ni otros contaminantes del aire que se encuentran degradando las principales
ciudades del mundo y costando miles de millones en costos adicionales para la salud y los
daños a la infraestructura. Dentro de tres a seis meses de funcionamiento, una turbina eólica
ha compensado todas las emisiones causadas por su construcción, para ejecutarse
prácticamente libre de emisiones de carbono para el resto de sus 20 años de vida. Además,
cada vez más en un mundo limitado de carbono, la energía eólica es libre de riesgos de
seguros a largo plazo contra la baja intensidad de carbono de las inversiones [3].
Dado el crucial plazo hasta el año 2020 durante el cual las emisiones mundiales deben
empezar a disminuir, la velocidad de despliegue de los parques eólicos es de importancia
clave en la lucha contra el cambio climático. La construcción de una central eléctrica
convencional puede tomar 10 o 12 años o más, y hasta que se termine, ningún poder se está
generando. El despliegue de la energía eólica se mide en meses y completado el parque
eólico sólo se necesitara una pequeña planta de energía, comenzando a generar ingresos y
poder tan pronto como los primeros aerogeneradores están conectados a la red. La
industria eólica mundial se ha fijado una meta de ahorro de 1,5 millones de toneladas de
CO2 por año para el 2020, que ascienden a un total de 10 mil millones de toneladas
guardadas en este período [3].
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Grafico 3. Reducción acumulativa de CO2
Si bien la evolución en 2008 muestra que el sector va por buen camino para cumplir este
objetivo, una fuerte señal por parte de los gobiernos es necesaria para demostrar que son
serios acerca de alejarse de los combustibles fósiles y darle un visto bueno a la protección del
clima. Como resultado positivo de las negociaciones sobre el clima a lo largo del año
pasado, se dio un nuevo acuerdo global en Copenhague en diciembre, que es de
fundamental importancia y se enviará el tipo de señal de que la industria, los inversores y el
sector financiero necesario para la energía eólica alcancen su pleno potencial [3].
Grafica 4. Reducción anual de CO2
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1.3. Reporte 2008 de Energía Eólica
En otro año del registro para las nuevas instalaciones, la capacidad de energía del viento
global surgió por 28.8% en 2008. EE.UU. pasó a Alemania para volverse el número uno del
mercado en poder del viento, y la capacidad del total de China se dobló durante el cuarto
año. Mundialmente se alcanzo una capacidad de 120.8 GW al final de 2008, más de 27 GW
que se estimo para el 2008, representando un 36% de crecimiento en el mercado anual. Esto
muestra que en las figuras hay una demanda global grande y creciente casi por todas
partes para el poder del viento emisión-libre que puede instalarse rápidamente en el mundo.
La energía del viento se ha hecho un jugador importante en la energía del mundo
comercializada, con el 2008 el mercado para el valor de instalaciones de turbinas con 36.5
mil millones de euros. La industria del viento también crea muchos nuevos trabajos; más de
400,000 personas son ahora empleados en esta industria, y se espera que ese número esté en
los millones en un futuro cercano [8].
Grafica 5. Instalaciones hechas en el 2008
Si nosotros queremos tener cualquier esperanza de evitar los peores impactos del cambio del
clima, los 120.8 GW de capacidad del viento global instalado a finales de 2008 producirán
260 TWh de electricidad y ahorrara 158 millones de toneladas de CO2 todos los años. Tres
regiones continúan manejando el desarrollo del viento a nivel global: América del Norte,
Europa y Asia, con la mayoría de las nuevas instalaciones uniformemente distribuidas entre
ellos el 2008 [8].
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2. Área Temática
El área temática elegida en la cual nos adentraremos es en la de la Ingeniería, tomando de
acá a la Ingeniería Ambiental, de esta carrera tomaremos la rama de Energía, y su sub-rama
Energías renovables y por ultimo elegiremos la división de Energía Eólica, relacionada con el
aprovechamiento de la fuerza del viento, para generar energía eléctrica a través de molinos
de viento o aerogeneradores.
3. Justificación
3.1. Justificación Ambiental
La utilización del viento para generar electricidad, para ayudar al bombeo de agua o
simplemente para hacer funcionar cualquier tipo de maquinaria es útil en el sentido de que
la energía eólica es un tipo de energía limpia; la energía eólica al ser una energía renovable,
aporta a disminuir el efecto del calentamiento global y a desacelerar el cambio climático
causado por el uso de los recursos no renovables y sus desechos contaminantes.
3.2. Justificación Económica
La energía producida por el viento, aparte de ser una energía limpia es un tipo de energía
gratuita, lo que hará disminuir los costos de electricidad actuales en la ciudad de
Cochabamba, beneficiando así a la economía de las familias o comunidades que utilicen
este recurso.
4. Planteamiento del Problema
4.1. Formación del problema
Determinar las características Eólicas necesarias que posee la ciudad de Cochabamba,
para así implementar aerogeneradores a pequeña o gran escala con el fin de generar
energía limpia y gratuita.
4.2. Necesidad del Problema
El problema es necesario ya que tener los beneficios de generar Energía Eólica en la ciudad
de Cochabamba: con un enfoque ambiental, disminuir el uso de los combustibles y energías
no renovables utilizadas actualmente; con un enfoque económico, podremos ver que la
Energía Eólica es gratuita, haciendo que la economía de las comunidades o familias que
utilicen este recursos pueda mejorar.
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4.3. Alcance de la Investigación
Se contara con tres tipos de alcances:
Exploratorio.
Descriptivo.
Explicativo.
5. Preguntas de investigación
¿Cochabamba cumple con los mínimos estándares, para el aprovechamiento de
Energía Eólica a gran o a pequeña escala?
¿Cuáles son los lugares en los que se podría aprovechar de la Energía del viento?
¿Cuánta seria la cantidad de energía generada, por los molinos? ¿Sería esta suficiente
para abastecer a una comunidad en Cochabamba o solo a pequeña escala?
¿Cuánto seria el costo de la implementación de molinos, su mantenimiento y posible
refacción? ¿La energía generada compensaría el gasto del proyecto?
6. Delimitación de la Investigación
6.1. Objetivo general
Implementar el uso de Energía Eólica en el departamento de Cochabamba, mediante el
uso de molinos de viento o aerogeneradores, para el aprovechamiento de energía
limpia y renovable.
6.2. Objetivos específicos
Verificar si Cochabamba cumple con los mínimos estándares de fuerza de viento, para la
creación de molinos a pequeña escala o a gran escala (parques Eólicos).
Ubicación de un área o zona, donde se pueda aprovechar el poder del viento.
Determinar si la cantidad de energía eléctrica generada por los molinos o
aerogeneradores, sería suficiente para abastecer a una comunidad en Cochabamba o
para abastecer a pequeña escala (Hogares).
Determinar si los costos de los molinos o aerogeneradores y su construcción,
mantenimiento, además de su posible refacción, serian compensados por la generación
de energía eléctrica.
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7. Marco Teórico
7.1. Energía Eólica y sus usos
La primera utilización de la capacidad energética del viento la constituye la navegación a
vela. En ella, la fuerza del viento se utiliza para impulsar un barco. Los egipcios, los fenicios y
más tarde los romanos tenían que utilizar también los remos para contrarrestar una
característica esencial de la energía eólica, su discontinuidad. Efectivamente, el viento
cambia de intensidad y de dirección de manera impredecible, por lo que había que utilizar
los remos en los periodos de calma o cuando no soplaba en la dirección deseada. Hoy, en
los parques eólicos, se utilizan los acumuladores para producir electricidad durante un
tiempo, cuando el viento no sopla [6].
Otra característica de la energía producida por el viento es su infinita disponibilidad en
función lineal a la superficie expuesta a su incidencia. En los barcos, a mayor superficie velica
mayor velocidad. En los parques eólicos, cuantos más molinos haya, más potencia en bornes
de la central. En los veleros, el aumento de superficie velica tiene limitaciones mecánicas (se
rompe el mástil o vuelca el barco). En los parques eólicos las únicas limitaciones al aumento
del número de molinos son las urbanísticas [6].
La energía eólica es la energía obtenida del viento, o sea, la energía cinética generada por
efecto de las corrientes de aire, y que es transformada en otras formas útiles para las
actividades humanas. El término eólico viene del latín “Aeolicus”, perteneciente o relativo a
Eolo, dios de los vientos en la mitología griega. La energía eólica ha sido aprovechada desde
la antigüedad para mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria
de molinos al mover sus aspas [11].
7.2. Ventajas de la Energía Eólica
La energía eólica presenta ventajas frente a otras fuentes energéticas convencionales:
Procede indirectamente del sol, que calienta el aire y ocasiona el viento.
Se renueva de forma continua.
Es inagotable.
Es limpia. No contamina.
Es autóctona y universal. Existe en todo el mundo.
Cada vez es más barata conforme avanza la tecnología.
Permite el desarrollo sin expoliar la naturaleza, respetando el medio ambiente.
Las instalaciones son fácilmente reversibles. No deja huella [4].
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En palabras más correctas y avanzadas podemos decir que:
a) La electricidad producida por un aerogenerador evita que se quemen diariamente
3.150 Kg. de lignito negro en una central térmica.
b) Ese mismo generador produce idéntica cantidad de energía eléctrica que la
obtenida por quemar diariamente 1.000 Kg. de petróleo.
c) Al no quemarse esos Kg. de carbón, se evita la emisión de 4.109 Kg. de CO2,
lográndose un efecto similar al producido por 200 árboles.
d) Se impide la emisión de 66 Kg. de dióxido de azufre -SO2-y de 10 Kg de óxido de
nitrógeno -NOx-principales causantes de la lluvia ácida.
e) La energía eólica no contamina, frena el agotamiento de combustibles fósiles y
contribuye a evitar el cambio climático [4].
7.3. Desventajas de la Energía Eólica
Impacto visual: su instalación genera una alta modificación del paisaje.
Impacto sobre la avifauna: principalmente por el choque de las aves contra las palas,
efectos desconocidos sobre modificación de los comportamientos habituales de
migración y anidación.
Impacto sonoro: el roce de las palas con el aire produce un ruido constante, la casa más
cercana deberá estar al menos a 200 m. (43dB(A))
Posibilidad de zona arqueológicamente interesante.
El aire al ser un fluido de pequeño peso específico, implica fabricar máquinas grandes y
en consecuencia caras. Su altura puede igualar a la de un edificio de diez o más plantas,
en tanto que la envergadura total de sus aspas alcanza la veintena de metros, lo cual
encarece su producción [5], [9].
7.4. Usos de la energía Eólica
7.4.1. Ventiladores o extractores
Línea doméstica 1: Extractores colocados en shunt o
remates de ventilación comunes a varios pisos en edificios,
impide que el viento exterior se filtre por los conductos con
salidas sin movimiento (estáticas), Produciendo una contra
presión. Optimizan la salida de aire logrando que no se
produzca un traslado de olores de un piso a otro (reflujo).
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Línea doméstica 2: Extractores colocados en conductos puntuales de 4"(10cm), 5"(12,5
cm), 6" (15 cm), 8" (20 cm), el fin es producir depresión o salida de aire sobre conductos
de estos diámetros, también impidiendo que el viento exterior se filtre por los mismos.
Los Extractores Eólicos utilizan la energía generada por el viento para ventilar diferentes
recintos gracias a la muy buena relación costo beneficio, ya que con una inversión inicial
relativamente baja (comparada con otros sistemas) y el no consumo de energía, sumados a
la no generación de ruidos nos ofrece una solución Ecológica a los problemas de
hacinamiento en lugares mal ventilados y expuestos al Sol, logrando un bienestar para las
personas que allí habitan o desarrollan sus tareas, evacuando correctamente olores y calor,
colaboran también con la conservación de mercaderías estibadas y el buen funcionamiento
de maquinarias [1].
7.4.2. El Molino
Molino, máquina que transforma el viento en energía aprovechable.
Esta energía proviene de la acción de la fuerza del viento sobre unas
aspas oblicuas unidas a un eje común. El eje giratorio se puede
conectar a varios tipos de maquinaria para moler grano, bombear
agua o generar electricidad. Cuando el eje se conecta a una
carga, como una bomba, recibe el nombre de molino de viento. Si
se usa para producir electricidad se le denomina generador de
turbina de viento o aerogenerador [6].
7.4.3. El Aerogenerador
Un aerogenerador es un generador eléctrico movido por una
turbina eólica accionada por el viento. Sus precedentes directos
son los molinos de viento que se empleaban para la molienda y
obtención de harina. En este caso, la energía eólica, en realidad
la energía cinética del aire en movimiento, proporciona energía
mecánica a un rotor hélice que, a través de un sistema de
transmisión mecánico , hace girar el rotor de un generador,
normalmente un alternador trifásico, que convierte la energía
mecánica rotacional en energía eléctrica [10].
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Existen diferentes tipos de aerogeneradores, dependiendo de su potencia, la disposición de
su eje de rotación, el tipo de generador etc. Los aerogeneradores pueden trabajar de
manera aislada o agrupados en parques eólicos o plantas de generación eólica,
distanciados unos de otros, en función del impacto ambiental y de las turbulencias
generadas por el movimiento de las palas [10].
7.4.3.1. Parques Eólicos
Un parque eólico es una agrupación de aerogeneradores que se utilizan generalmente para
la producción de energía eléctrica. Los parques eólicos se pueden situar en tierra o en el mar
(offshore), siendo los primeros los más habituales, aunque los parques offshore han
experimentado un crecimiento importante en Europa en los últimos años. El número de
aerogeneradores que componen un parque es muy variable, y depende fundamentalmente
de la superficie disponible y de las características del viento en el emplazamiento [12].
Antes de montar un parque eólico se estudia el viento en el emplazamiento elegido durante
un tiempo que suele ser superior a un año. Para ello se instalan veletas y anemómetros. Con
los datos recogidos se traza una rosa de los vientos que indica las direcciones predominantes
del viento y su velocidad. Los parques eólicos proporcionan diferente cantidad de energía
dependiendo de las diferencias sobre diseño, situación de las turbinas, y por el hecho de que
los antiguos diseños de turbinas eran menos eficientes y capaces de adaptarse a los cambios
de dirección y velocidad del viento [12].
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7.4.4. El desalinizador Eólico
Con el problema de abastecimiento del agua, qué
mejor que un sistema que le quite la sal al agua de
mar y que no consuma energía de la red. Este
desalinizador es un sistema que potabiliza el agua
mediante la técnica de ósmosis inversa, que la
realiza aprovechando la acción del aire. Este tipo
de sistemas canalizan a través de un molino la
energía eólica, de forma que siempre que sople
viento, se potabiliza el agua [7].
7.4.5. Turbinas de viento para edificios
La energía eólica está dejando de ser cosa de gigantes, con molinos
que luchen con Don Quijote. La empresa Green Energy Technologies
desarrolló unos túneles de viento que no tienen más de tres metros de
alto, y pueden ser colocados en lo alto de edificios o centros
comerciales, y tendrían la capacidad de alimentarlos por completo
con energía renovable [7].
7.4.6. Puente Peatonal con turbinas Eólicas
Otra forma de aprovechar el viento y transformarlo
en energía se le ocurrió a Michael Jantzen, que es el
inventor del Wind Tunnel Footbridge, puente que
aparte de transportar a la gente de un lado a otro
de las autopistas funciona como generador de
electricidad gracias a sus turbinas de viento [7].
7.4.7. Turbinas de viento para uso hogareño
La energía eólica solía estar alejada del hogar, al contrario
que la solar que uno puede tener acceso con sólo instalar
unos paneles en el techo. Un grupo de ingenieros de Hong
Kong nos muestra unas micro turbinas de viento que pueden
generar electricidad con vientos tan lentos como de dos
metros por segundo. Son tan pequeñas que pueden ser
colocadas en cualquier techo, o incluso en balcones [7].
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7.5. Comparación de generación de Electricidad
Tabla 1. Comparación de diferentes tipos de formas para producir energía eléctrica
Comparación del impacto ambiental de las diferentes formas de producir electricidad (en toneladas
por GWh producido):
Fuente de
energía CO2 NO2 SO2 Partículas CO Hidrocarburos
Residuos
nucleares Total
Carbón 1.05
8,2 2.986 2,971 1,626 0,267 0,102 -
1.066,
1
Gas Natural
(ciclo
combinado)
824 0,251 0,336 1,176 TR TR - 825,8
Nuclear 8,6 0,034 0,029 0,003 0,018 0,001 3,641 12,3
Fotovoltaica 5,9 0,008 0,023 0,017 0,003 0,002 - 5,9
Biomasa 0 0,614 0,154 0,512 11,36
1 0,768 - 13,4
Geotérmica 56,8 TR TR TR TR TR - 56,8
Eólica 7,4 TR TR TR TR TR - 7,4
Solar Térmica 3,6 TR TR TR TR TR - 3,6
Hidráulica 6,6 TR TR TR TR TR - 6,6,
TR= trazas. NOTA: Los valores de emisiones consideran también las emitidas durante el
periodo de construcción de los equipos [5].
7.6. El viento
Viento, aire en movimiento. Este término se suele aplicar al movimiento horizontal propio de
la atmósfera; los movimientos verticales, o casi verticales, se llaman corrientes. Los vientos se
producen por diferencias de presión atmosférica, atribuidas, sobre todo, a diferencias de
temperatura. Las variaciones en la distribución de presión y temperatura se deben, en gran
medida, a la distribución desigual del calentamiento solar, junto a las diferentes propiedades
térmicas de las superficies terrestres y oceánicas. Cuando las temperaturas de regiones
adyacentes difieren, el aire más caliente tiende a ascender y a soplar sobre el aire más frío y,
por tanto, más pesado. Los vientos generados de esta forma suelen quedar muy perturbados
por la rotación de la Tierra [6].
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7.6.1. Origen del Viento
La atmósfera constituida esencialmente por oxígeno, nitrógeno y vapor de agua, se
caracteriza por su presión, que varía con la altura. La radiación solar se absorbe de manera
muy distinta en los polos que en el ecuador, a causa de la redondez de la tierra. Es pues la
energía absorbida en el ecuador mucho mayor a la de la absorbida en los polos [2].
Las variaciones de temperatura, provocan cambios en la densidad de las masas de aire, por
lo que se desplazan en diferentes latitudes, estas traslaciones se realizan desde las zonas en
que la densidad del aire es alta en dirección a las de baja presión atmosférica. Se establece
así, cierto equilibrio por transferencia de energía hacia las zonas de temperaturas extremas,
que sin esto serían inhabitables. Existen otros desplazamientos que se ejercen
perpendicularmente a la dirección del movimiento de las masas de aire, hacia la derecha
en el hemisferio norte, y hacia la izquierda en el hemisferio sur [2].
Sin embargo, estas direcciones, están frecuentemente perturbadas por:
Las tormentas que desvían la dirección dominante, como se hace patente en registros.
Los obstáculos naturales, bosques, cañadas, depresiones, etc... Estos obstáculos
modifican la circulación de las masas de aire en dirección y velocidad.
Las depresiones ciclónicas que pueden desplazarse en cualquier dirección, pero de
hecho, tienen ciertas direcciones establecidas, superponiéndose, al sistema general de
presión atmosférica.
El viento se caracteriza entonces, por dos grandes variables respecto al tiempo: la velocidad
y la dirección. La velocidad incide más directamente que la dirección en el rendimiento de
la estación [2].
7.6.2. Variaciones de la velocidad del viento
7.6.2.1. Fenómenos instantáneos: Ráfagas
Son difíciles de caracterizar; para tener una idea aproximada de estas variaciones, se
necesitan registros meteorológicos de vientos periódicos, de por lo menos 20 años hacia
atrás. Por lo tanto, cuando se quiere utilizar la energía eólica, es importante tener en cuenta
las ráfagas. Así, las variaciones bruscas de la velocidad del viento originan variaciones muy
considerables de la energía aplicada al aeromotor. Un viento presentado en ráfagas,
impondrá condiciones que se deberán tener en cuenta durante la utilización del aeromotor
y en el cálculo de su soporte; casi todos los sistemas de regulación tienen generalmente una
inercia muy superior a la duración de una ráfaga [2].
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7.6.2.2. Fenómenos diarios
Se deben a los fenómenos térmicos producidos por la radiación solar. Las variaciones de
temperatura con la altitud crean corrientes ascendentes. La velocidad media del viento es
más débil por la noche, con pocas variaciones. Aumenta a partir de la salida del sol y
alcanza su máximo entre las 12 pm. y las 16 pm. horas de T.U. En las afueras de la ciudad se
puede hacer tangible esta afirmación, pues a partir de las 12:00 la velocidad del viento
aumenta de manera considerable hasta más o menos con variaciones leves hasta las 23:00.
"El Viento Foehn". Si el viento recorre un sector montañoso se ve obligado a elevarse, lo que
comporta la condensación y la lluvia. El calor perdido por el vapor de agua pasa al aire. En
la otra vertiente de la montaña será seco y cálido. Este caso es particularmente aplicable a
la planicie precedida por los Andes [2].
7.6.2.3. Fenómenos estacionales
Fenómenos mensuales: Las variaciones mensuales dependen esencialmente del lugar
geográfico y solo las estadísticas meteorológicas pueden predecir estas variaciones.
Según el SENAMHI, los meses más ventosos
generalmente, son: septiembre, octubre, noviembre,
diciembre y enero; con velocidades de 6 a 8 m/s. estos
son promedios mensuales, por lo que las velocidades
representadas tiene notable diferencia con las
velocidades reales diarias.
Fenómenos anuales: Las variaciones anuales son
periódicas con buena precisión en los datos, de modo
que de un año a otro, es posible hacer una buena evaluación de la energía eólica
recuperable en un lugar determinado.
Variaciones de velocidad del viento con la altitud: Dependen esencialmente del relieve
del terreno por el cual se mueven las masas de aire.
Se ha determinado que los lugares más interesantes para la recuperación de energía eólica
son los poco o no accidentados. En efecto se beneficia de velocidades elevadas cerca del
suelo y la variación de la velocidad con la altura es mínima. Esto tiene como consecuencia
la disminución de los esfuerzos cíclicos sobre las palas del aeromotor cuando está girando
[2].
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7.6.3. Variaciones de orientación del viento
7.6.3.1. Variaciones instantáneas de dirección: turbulencias
Son características propias de lugares con terreno
accidentado que perturban las masas de aire.
Estas variaciones instantáneas imponen esfuerzos
muy severos a todos los aerogeneradores de eje
horizontal. Los ciclones se producen cuando existe
una corriente tropical al este de una corriente
polar, por efecto de la rotación de la tierra,
tenderán a separarse quedando entre ellas una
zona de vacío que derivará en un sistema de bajas
presiones, si las corrientes son muy potentes se forma un ciclón, de forma que el aire caliente
se dirija al centro en sentido contrario a las manecillas del reloj. El anticiclón procede de una
corriente tropical al oeste de una polar en el que las presiones disminuyen del centro para
afuera y las corrientes que salen lo hacen en sentido igual al de las manecillas del reloj [2].
7.6.3.2. Variaciones estacionales
A cada estación le corresponde una dirección general del viento. Siendo esta muy particular
al lugar en que se estudie tomando en cuenta la latitud y longitud en que se encuentre [2].
7.6.4. Importancia de estos fenómenos para la instalación eólica
El buen funcionamiento de la máquina requiere de un estudio profundo del lugar en función
de los fenómenos antes explicados. En el caso de utilización de aerogeneradores de
pequeña y mediana potencia, la instalación esta adherida a los elementos desfavorables
siendo estos en la mayoría de los casos insuperables [2].
7.6.5. Medición de las velocidades del viento
Antes de comenzar la explotación de una estación de energía eólica,
en un lugar dado, es necesario disponer de un mínimo de datos sobre
las características del viento en dicho lugar. Este estudio debe ser
llevado con datos anteriores a tres años en un determinado lugar [2].
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7.7. Lugares de emplazamiento de los aerogeneradores
Para todo tipo de aeromotor la elección del emplazamiento es un elemento determinante,
los parámetros varían según la potencia del aeromotor.
Para las grandes máquinas (P>100 KW), el número de emplazamientos es casi limitado,
puesto que el criterio esencial de elección es: el coste de la unidad de energía kilowatt
hora (KWh) producida debe ser competitiva con otras fuentes de energía. Es por lo tanto
necesaria una gran cantidad de energía potencial y también un previo estudio profundo
del viento en diferentes partes del lugar de emplazamiento.
Para pequeñas potencia (P<10 KW); el número de emplazamientos es también limitado,
puesto que el criterio esencial es en este caso es la proximidad al usuario. No es
indispensable una gran cantidad de energía potencial [2].
7.7.1. Determinación del emplazamiento
7.7.1.1. Potencial eólico
La evaluación de la energía recuperable en un lugar debe conocerse o estimarse antes de
cualquier otro trabajo. El usuario debe estar seguro de si el viento puede abastecer sus
necesidades energéticas, y que la inversión no será desproporcionada al rendimiento del
aeromotor. Es necesario un pequeño estudio económico cuando en el posible
emplazamiento se dispone de otra fuente de energía; como una línea de distribución, etc.
Aunque este sería un estudio con una aplicabilidad de grandes envergaduras [2].
7.7.1.2. Consideraciones sobre el lugar de instalación cuando no se dispone de
estadísticas apropiadas
Medios para medir las velocidades del viento: existen algunos aparatos
para esta medición, pero el más utilizado es el anemómetro de
cazoletas cuya rotación es más rápida cuanto mayor sea la velocidad
del viento, hallándose en un registrador eléctrico que genera datos
lineales (eoleograma). Las lecturas de velocidad deberán hacerse a
una hora fija (se harán todas las medidas a una misma hora y lugar) [2].
7.7.1.3. Obstáculos de los alrededores
Perturbaciones del viento con el terreno: Cada vector representa la dirección y el valor
de la velocidad a la altura considerada.
a) Colinas de pendientes suaves y cima redondeada: lugar muy favorable, el
incremento de velocidad puede llegar a un 20%.
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b) Colinas de pendientes fuertes y cima acantilada: lugar provocante de la destrucción
del aeromotor en un tiempo breve.
c) Peñón, árbol, edificio, casa, etc. Producen mucha turbulencia.
En el suelo las perturbaciones aumentan con el viento: Cuando se conozca la viabilidad
de la energía eólica, será necesaria una selección del emplazamiento en función de las
distancias a los posibles obstáculos y sobre todo en dirección de los vientos
predominantes [2].
7.7.2. Determinación en relación a elementos favorables
La mínima vegetación posible.
Colinas de poca pendiente, o estrechamientos de valles.
Naturaleza del terreno para los cimientos de la torre. Sería perfecto si el terreno fuera
rocoso.
Medios de acceso fáciles para el mantenimiento y construcción.
Proximidad del usuario o del almacenamiento; cuanto más cortas sean las transmisiones
eléctricas, menos perdidas habrá, por ejemplo la caída de la tensión [2].
7.8. Relaciones de Costo
Si te encuentras en una buena ubicación, la energía eólica puede abastecer tus
necesidades. Puedes recuperar tu inversión en menos de 3 años. Pero te tienes que asegurar
que tienes buen viento a tu favor. Edificios cercanos o arboles altos pueden bloquear el
viento y reducir la efectividad de las turbinas. Una vez comprobado que tienes el viento
necesario, es hora de escoger una turbina, en donde tienes tres opciones:
Un pequeño pero funcional generador por menos de 500 dólares proveerá hasta 400
Watts de energía y son relativamente fáciles de instalar.
Una turbina un poco más grande de alrededor de 1,200 dólares te puede dar hasta 900
Watts, y es suficiente para hacer funcionar la mayoría de los aparatos en tu casa, pero no
al mismo tiempo.
Y por último una turbina para la energía de toda tu casa que te puede costar hasta 5,500
dólares [7].
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7.9. La energía Eólica en Bolivia
La energía de tipo eólica ha dado muy buenos resultados en países desarrollados; este no es
el caso de Bolivia debido a que el aprovechamiento de ese recurso tan disponible e
inagotable como es el viento no ha sido difundido de una manera significativa; pero, la
construcción de un aeromotor casero es sencilla y barata con su consecuente
aprovechamiento económico. Por lo tanto mediante este trabajo se busca el proponer una
posibilidad de obtener electricidad casera, vale decir a mediana escala, para poblaciones
rurales alejadas del cableado eléctrico e incluso para zonas urbanas que deseen un medio
limpio y relativamente sencillo de abastecimiento [2].
Bolivia como país desde el punto de vista económico se encuentra en una posición muy
baja, con respecto al desarrollo del continente en su totalidad. Al ser esta posición
desfavorable, las consecuencias internas son grandes y variadas, e inciden directamente en
la población y sus medios de subsistencia. Uno de estos medios es irreparablemente la
energía eléctrica; en Bolivia el tendido eléctrico es reducido y no abastece la necesidad
humana, por varias razones entre las cuales la más importante quizás sea la densidad del
factor humano (6,48 hab./km), la lejanía entre urbes y la mala distribución del mismo [2].
El desarrollo y la aplicación de la energía del viento, requiere contar con información
especializada sobre el potencial energético de una determinada región. En Bolivia esta
información es escasa y la existente se encuentra dispersa y poco difundida para
aplicaciones en sistemas energéticos. a partir de esta carencia de información,
Transportadora de Electricidad S.A. (TDE) propone, en su primera fase, la elaboración de un
documento de alcance nacional sobre la información eólica procesada y visualizada a
través de "Mapas temáticos de Viento y Energía Eólica de Bolivia" [8].
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7.9.1. Representaciones de Energía Eólica en Bolivia
Mapa temático 1. Energía y velocidad media anual de Bolivia
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Mapa temático 2. Velocidad media anual de Bolivia
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8. Metodología
A continuación se describe la metodología que se utilizo para la recopilación de datos que
llevaron a concluir con nuestro trabajo de investigación sobre la Energía Eólica, cuyas
variables se fundamentaron en la revisión de la literatura y bibliografía. La investigación se la
hizo acerca del departamento de Cochabamba, y con ayuda de un documento que saco
la Transportadora de Electricidad TDE, el cual trata acerca de un mapa Eólico de Bolivia.
8.1. Diseño de la investigación
El diseño se refiere al plan para obtener la información que se desee además de señalar lo
que es necesario hacer para alcanzar los objetivos de estudio y responder las interrogantes
que se hayan planteado.
El diseño o la estrategia que se utilizo dentro de esta investigación fue de tipo no
experimental debido a que no se pudo hacer el proyecto en sí, en la realización de esta
investigación se aplicaron los siguientes instrumentos: la búsqueda de información a través
del internet, bibliografía, atlas eólicos, prefectura departamental de Cochabamba y otros. En
la presente investigación se recolecto información acerca de la Energía Eólica con el objeto
de determinar si es factible implementar proyectos Eólicos en gran, media o pequeña
escala, para así utilizar un tipo de energía limpia y reducir las emisiones contaminantes para
el medio ambiente.
8.2. Recolección de datos (TDE)
La producción de electricidad con aerogeneradores requirió de información Eólica
altamente confiable. Se midió la velocidad del viento con un sistema de Anemómetro y un
registrador de datos (Data Logger). Fue importante el considerar la altura de medición del
viento, debido a la variación de la velocidad con la altura; también fue importante conocer
la exposición del lugar y la presencia de los obstáculos cercanos a los puntos de medición.
Los datos recolectados fueron medidos de seis a diez metros de altura y en terrenos abiertos,
donde se midió las velocidades y direcciones del viento, durante el día en tres horarios: a)
por la mañana a horas 8:00a.m., b) a medio día a horas 14:00 p.m., c) por la tarde a horas
18:00 p.m.
En cuanto al modulo y dirección del viento se utilizo la forma más precisa y sencilla conocida,
la cual se conoce como la Rosa de los vientos, orientada en ocho direcciones principales
ENERGIA EOLICA EN LA CIUDAD DE COCHABAMBA
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distintas de velocidad del promedio anual del viento, la cual llega a constituirse en una
especie de huella meteorológica, muy útil para determinar la ubicación de los
aerogeneradores.
A manera de ejemplo se muestra el resultado de análisis de Rosa de vientos, donde la
velocidad del viento refleja la dirección predominante de Este Sudeste hacia Oeste Noreste.
Figura 1. Resultados de la dirección del viento
En total los datos recolectados y utilizados fueron: la velocidad del viento diario, velocidad
promedio mensual, direcciones del viento diario, temperaturas, humedad relativa y los
valores de latitud, longitud y altitud; a esta información se adiciono los datos meteorológicos
de otras instituciones CINER, JICA y el Vice ministerio de electricidad y energías alternativas
(VMEEA), para la respectiva evaluación y proceso del comportamiento de la velocidad del
viento.
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9. Resultados
Mapa temático 3. Energía y Velocidad media anual en Cochabamba
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Mapa temático 4. Energía y Velocidad media anual en Cochabamba 2
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Tabla 3. Datos técnicos del Departamento de Cochabamba
Las estrellas en la Tabla 3 representan los lugares más adecuados, en los que se puede
implementar algún plan de aprovechamiento de Energía Eólica, a media o a pequeña
escala.
10. Conclusión y Recomendaciones
10.1. Conclusiones
Se determino que Cochabamba no cuenta con los estándares mínimos para el
aprovechamiento de energía Eólica a gran escala, pero si cumple con los requisitos para
proyectos a media o pequeña escala.
Después de analizar la velocidad media en el Departamento de Cochabamba se puede
apreciar que no existen condiciones que demuestren viabilidad para la instalación de
aerogeneradores excepto en las localidades mencionados en la Tabla 3: Cochabamba
AASANA, Mizque Mayra, Pojo, Sacaba, San Benito Villa Tunari y J. Molino – Pilancho, los cuales
garantizan una generación continua de energía eléctrica para aerogeneradores de
pequeña potencia.
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Se determino que con aerogeneradores, que generen más de 1500 watts de electricidad, se
puede abastecer a una casa mediana; en lo que concierne a comunidades, se conoce que
la TDE se encuentra en proyecto para abastecer a las zonas que poseen más capacidad
eólica.
Se determino que con aerogeneradores que generen 1500 watts de electricidad, el dinero a
gastar seria entre los 5000 a 6000 dólares, sin contar las maquinas de transformación de
cambio de electricidad con costos de 1000 dólares, sin contar tampoco con las baterías que
se encargaran de retener la electricidad generada, las cuales cuestan entre 200 y 700
dólares, y de las cuales se necesitarían como 5, lo que nos da un total de 7000 dólares para
tener energía eólica en un hogar. Se estima que recobrar este dinero tardaría entre 3 a 5
años.
10.2. Recomendaciones
Se recomienda la instalación de aerogeneradores en zonas donde no exista la provisión del
servicio convencional de energía eléctrica, como una labor de bienestar social, mejorando
la calidad de vida de familias del área rural, esto tomando en cuenta los costos en la
implementación de esta energía alternativa.
Del mismo modo, se recomienda la instalación de un parque eólico en la zona de la
cordillera del Tunari bordeando los ríos Serketa y Titiri, porque está comprobado que existe
una velocidad media mayor a 8 m/s, que permite el accionamiento de aerogeneradores de
mayor envergadura.
Se debe comentar que los resultados que nos proporciono la TDE no fueron del todo sacados
por ellos, mas aun ellos recolectaron los datos de una empresa ya perdida años atrás, la cual
poseía información en función a los vientos de varias localidades y es importante mencionar
que muchos de los datos y resultados dados en el Mapa Eólico de Bolivia, no son
considerados para el uso de implementar proyectos de energía Eólica.
Se recomienda también el estudio a profundidad del potencial Eólico en las ciudades ya
que la TDE dio a entender que no se tiene datos para el aprovechamiento del viento en las
mismas.
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11. Bibliografía
[1]. ECOAIR. 2009. “Extractores Eólicos de Aire”. En:
http://www.ecoair.com.ar/extractoreseolicos/index.php
(Verificado el 7 de Abril de 2009).
[2]. FISICANET ®. Copyright © 2008-2017. “Generadores Eólicos”. En:
http://www.fisicanet.com.ar/energias/alternativas/en06_maquinas_eolicas.php
(Verificado el 7 de Abril de 2009).
[3]. GLOBAL WIND ENERGY COUNCIL. 2009. En:
http://www.gwec.net
(Verificado el 28 de Abril de 2009).
[4]. Gobierno de España. Ministerio de Educación. 2009. “Energía Eólica”. En:
http://roble.pntic.mec.es/~csoto/eolica.htm
(Verificado el 4 de Abril de 2009).
[5]. INFOEOLICA. 2009. “Factores Ambientales”. En:
http://www.infoeolica.com/
(Verificado el de Abril de 2009).
[6]. Microsoft ® Encarta ® 2008. © 1993-2007. Microsoft Corporation. Derechos Reservados.
[7]. PIEB Bolivia. 2009. “Energía Eólica”. En:
http://www.pieb.com.bo/nota.php?idn=2400
(Verificado el 28 de Abril de 2009).
[8]. TDE. Transportadora de Electricidad S.A. 2008. En:
http://www.tde.com.bo/mapaeolico.asp
(Verificado el 28 de Abril de 2009).
[9]. UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA “La Molina”. 2009. “Energía Eólica”. En:
http://www.lamolina.edu.pe/FACULTAD/AGRICOLA/ler/e_eolica.htm
(Verificado el 7 de Abril de 2009).
[10]. WIKIPEDIA La enciclopedia Libre. 2009. “Aerogenerador”. En:
http://es.wikipedia.org/wiki/Aerogenerador
(Verificado el 4 de Abril de 2009).
[11]. WIKIPEDIA La enciclopedia Libre. 2009. “Energía Eólica”. En:
http://es.wikipedia.org/wiki/Energía_eólica
(Verificado el 4 de Abril de 2009).
[12]. WIKIPEDIA La enciclopedia Libre. 2009. “Parque Eólico”. En:
http://es.wikipedia.org/wiki/Central_eólica
(Verificado el 7 de Abril de 2009).
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12. Anexo
Matriz 1. Estudio completo del tema realizado
Preguntas de la
Investigación Objetivos Resultados Conclusiones
Objetivo General Objetivos Específicos
¿Cochabamba cumple con
los mínimos estándares,
para el aprovechamiento
de Energía Eólica a gran o a
pequeña escala? Implementar el
uso de Energía
Eólica en el
departamento de
Cochabamba,
mediante el uso
de molinos de
viento o
aerogeneradores,
para el
aprovechamient
o de energía
limpia y
renovable.
Verificar si Cochabamba
cumple con los mínimos
estándares de fuerza de
viento, para la creación de
molinos a pequeña escala o a
gran escala (parques Eólicos).
Ver los Mapas Temáticos 3 y 4. Se determino que Cochabamba no
cuenta con los estándares mínimos
para el aprovechamiento de energía
Eólica a gran escala, pero si cumple
con los requisitos para proyectos a
media o pequeña escala.
¿Cuáles son los lugares en
los que se podría
aprovechar de la Energía
del viento?
Ubicación de un área o zona,
donde se pueda aprovechar
el poder del viento.
Ver la Tabla 3. Cochabamba AASANA, Mizque
Mayra, Pojo, Sacaba, San Benito, Villa
Tunari y J. Molino – Pilancho, los cuales
garantizan una generación continua
de energía eléctrica para
aerogeneradores de pequeña
potencia.
¿Cuánta seria la cantidad
de energía generada, por
los molinos? ¿Sería esta
suficiente para abastecer a
una comunidad en
Cochabamba o solo a
pequeña escala?
Determinar si la cantidad de
energía eléctrica generada
por los molinos o
aerogeneradores, sería
suficiente para abastecer a
una comunidad en
Cochabamba o para
abastecer a pequeña escala
(Hogares).
Ver la Tabla 3. Se determino que con
aerogeneradores, que generen más
de 1500 watts de electricidad, se
puede abastecer a una casa
mediana; en lo que concierne a
comunidades, se conoce que la TDE
se encuentra en proyecto para
abastecer a las zonas que poseen
más capacidad eólica.
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Preguntas de la
Investigación
Objetivos Resultados Conclusiones
Objetivo General Objetivos Específicos
¿Cuánto seria el costo de la
implementación de molinos,
su mantenimiento y posible
refacción? ¿La energía
generada compensaría el
gasto del proyecto?
Implementar el
uso de Energía
Eólica en el
departamento de
Cochabamba,
mediante el uso
de molinos de
viento o
aerogeneradores,
para el
aprovechamient
o de energía
limpia y
renovable.
Determinar si los costos de los
molinos o aerogeneradores y
su construcción,
mantenimiento, además de su
posible refacción, serian
compensados por la
generación de energía
eléctrica.
Ver punto 7.8. Relaciones de costo
Se determino que con
aerogeneradores que den 1500 watts
de electricidad, el dinero a gastar
seria entre los 5000 a 6000 dólares, sin
contar las maquinas de
transformación de cambio de
electricidad con costos de 1000
dólares, sin contar tampoco con las
baterías que se encargaran de
retener la electricidad generada, las
cuales cuestan entre 200 y 300
dólares, y de las cuales se
necesitarían como 5, lo que nos da
un total de 7000 dólares para tener
energía eólica en un hogar. Se
estima que recobrar este dinero
tardaría entre 3 a 5 años.