FUNDAMENTOS DE ENERGÍA EÓLICA.

- ASPECTOS AMBIENTALES -

Ricardo Ignacio Pereira Martínez.Docente Universidad Cooperativa de ColombiaIngeniero Industrial – UCC.Administrador Financiero – IU CESMAGEstudiante de Maestría en Ingeniería Ambiental – Universidad Mariana.

Son aquellas fuentes de energía que se renuevande forma continua en contraposición con loscombustibles fósiles y el uranio, de los queexisten unas determinadas disponibilidadesagotables en un plazo más o menos largo.

Energías renovables:

CSIC, Madrid, 2011.

… el viento es una entidad del paisaje, hijo del sol y de latierra, que es capaz de transferir energía para: agregar valoren la producción, proveer de comodidad y seguridad a lasociedad; y para sustentar el desarrollo local.

El VIENTO

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

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.

¿Dónde buscar?

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 movimientosde masas de aire hay que buscarlos en los gradientes depresión 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 Fuerzade Coriolis.

Viento geostrófico

Vg=(g/2)⋅(1/⋅Ω⋅senϕ)⋅ ∂z/∂n=1/⋅(2⋅Ω⋅senϕ)⋅∂p/∂n

Se estiman adecuadas velocidades medias del viento deentre 3 y 5 m/s con frecuencias ojalá superiores al 60% quese consideran condiciones de viento estables.

LA VELOCIDAD DEL VIENTO es un factor DETERMINANTE

POTENCIA EOLICA

P=1/2dAv3

Espiral de Eckman

El rozamiento superficial afecta a la velocidad

Estabilidad atmosférica

A medida que se asciende en altitud, la temperatura desciende.

Gradiente vertical de temperatura:0.98ºC/100 m - aire seco.

0.65ºC/100 m - atmósfera estándar

Atmósfera Neutra d1=d2

Atmósfera estable d1<d2

Atmósfera inestable d1>d2

Rugosidad del terreno

longitud de rugosidad: Zo=0.5⋅S⋅h/Ah

Variación vertical del viento

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’

Rugosidad --- Sumidero de cantidad de movimiento --- Turbulencia.

Circulación general

Cerca del ecuador, la baja atmósfera secalienta, creando una depresión quesucciona viento de ambos hemisferios. Aambos lados de la zona de baja presiónsoplan los vientos alisios, de componente

ESTE.

Efectos locales

Son vientos muy regulares y se dirigen hacia el ecuador.

Vientos de origen geográfico

ALTOAPROVECHAMIENTO

Vientos de origen Térmico

BAJO APROVECHAMIENTO

- Potencia eólica disponible:

Limitante: Máxima potencia extraíble.

Limitaciones de la máquina

Límite de Betz: 59,25%

Potencia eólica aprovechable

Factor de capacidad de la máquina.

PRODUCTOS ESPERADOS:

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

1. Ruido y turbulencia.2. Afectación a especies migratorias.3. Afectación a avifauna.4. Paisaje.5. Intervención compleja.6. Afectación a flora.7. Procesos erosivos del suelo.

EFECTOS AMBIENTALES ADVERSOS:

El Proyecto URKUWAYRA

…pretende explorar la disponibilidad del recursoenergético eólico, que pudiera ser aprovechable enlos vientos regulares de unas determinadas zonasen el altiplano nariñense.

URKUWAYRA

URKU que significa montañaWAYRA que traduce viento.

Visión general del proyecto

La visión de URKUWAYRA es la de convertirse en una experienciainvestigativa de exploración del recurso eólico, capaz de extendersehacia una mayor cobertura geográfica y de gestar proyectos degeneración de energía eléctrica desde fuentes ambientalmenterenovables y sostenibles en el departamento de Nariño.

La distribución de weillbul es un métodode análisis estadístico para determinar lascaracterísticas del viento.

La exploración se haría con 3 estaciones meteorológicas instaladas a unaaltura de 10 m. capaces de medir parámetros del tiempo climáticorelacionadas con el viento:

- Presión barométrica.- Temperatura.- Altura s.n.m.- Velocidad instantánea del viento.- Dirección del viento.- Higrometría.

INTERVALOS FIJOS DE TIEMPO

DENSIDAD EOLICA

POTENCIA EOLICA

DENSIDAD DE ENERGÍA EOLICA MEDIA ANUAL A 20 Y 50 m.

27 – 6464 – 125 W/m2

216 – 346 W/m2

IDEAM - UPME, Atlas de Viento y Energía Eólica de Colombia.

Distribución horaria de la velocidad del vientoen zonas con mayor aprovechamiento

de potencial eólico

«En el ciclo horario del viento prevalecen intensidades cercanas alos 5 m/s entre las 11 a.m. y 3 p.m., especialmente entre losmeses de julio y septiembre. La dirección predominante de dondesopla el viento es del sur suroeste». (UOME- IDEAM)

GENERACIÓN ELÉCTRICA 62 PLANTAS GRANDES (32 HIDROE. 30 TERMOE)

64% RENOVABLES HIDROÉLECTRICA

33% TERMOELÉCTRICAS.

3% EOLICA, SOLAR Y BIOMASA

TRANSMISION (7 EMPRESAS PUBLICAS SIN)

ISA

EEB

TRANSELCA

DISTASA

DISTRIBUCION

COMERCIALIZACION

EL SECTOR ELÉCTRICO COLOMBAINO

28 compañías puramente comercializadoras22 de distribución y comercialización; 8 que integran generación, distribución y comercialización3 completamente integradas.

Unión Fenosa ( Electrocosta y Electrocaribe), Endesa y EPM

CAPACIDAD INSTALADA

32 PLANTAS HIDROELÉCTRICAS30 PLANTAS TERMOELÉCTRICAS1 PARQUE EOLICO.

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 TWh2010: 56,1

Residencial: 42.2 %Industrial: 31.8 %Comercial: 18 %

Oficial: 3.8 %Otros usos: 4.3%

CRECIMIENTO 4% ANUAL

PRODUCCION ELECTRICA TOTAL

2005: 50,4 TWh2010: 56,9

GENERACIÓN EÓLICA COLOMBIA GENERACIÓN AEROGENERADORES VELOCIDAD APALANCAMIENTO MAYOR POTENCIA

La Guagira 18 GW 10 9 m/s a 50 m 50 U$ bonos de CO2 Primeras horas noche

Jepírachi (Empresa EPM) 20 MW 15 - "

Proyecto Ipapure 200 MW - - "

CASO NARIÑO (Año 2011):

Generación: 162.6 MWh 22,4%Consumo: 491.7 Mwh 67,8%Demanda total: 725.1Mwh 100%

Compra neta (aprox): 562,5 Mwh 77,6%algo menos de $ 64.103 millones

1. CSIC, Energía sin CO2. Ministerio de Ciencia Innovación y Tecnología de España-Consejo Superior de Investigaciones Científicas . La Catarata, Madrid, 2011. P-63ISBN 9788400-093327

2. UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA. Mater Europeo de Energías Renovables. Curso deEnergía 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.

Bibliografía

Datos de contacto

LA FUERZA EÓLICA QUE

MOVERÁ A NARIÑO.

PROYECTO

URKUWAYRA

Ing. Ricardo Ignacio Pereira Martínez.Programa de Ingeniería Industrial.Universidad Cooperativa de Colombia – Pasto.Teléfono: 7336706Celular: 313-675-9187E- mail: ricardo. pereira@campusucc.edu.co