identificación de sitios eólicos

12/11/2004 Ing. Gustavo Jiménez 1

IdentificaciIdentificacióón n de de Sitios Sitios EEóólicoslicos

Gustavo Jiménez

IV Foro Regional: Energía Eólica y otras

Renovables en el Futuro

7 y 8 de octubre de 2004Costa Rica,


EnergEnergíía Ea Eóólicalica“La naturaleza, que da igual aliento, ve a

sus hijos con sus juguetes, ve al hombre controlando el viento, y por el viento lo

ve barrido y al garete.”

Matthew Arnold


El cambio en el tiempoEl cambio en el tiempo


¿¿Y desde Y desde cucuáándo se puede ndo se puede contar con el vientocontar con el viento??La energía eólica evoluciona muy

rápidamente y puede decirse que es una fuente de energía renovable que alcanzó

su adultez en los años ochenta y hoy empezamos a ver con su madurez, las

opciones para la humanidad.


¿¿Y cY cóómo identificar Sitios mo identificar Sitios EEóólicos ?licos ?

Pueden considerarse estas dos formas para empezar:

Estudios a nivel de escritorioVisitas de campo


Estudios a nivel de escritorioEstudios a nivel de escritorioAl estudiar opciones de sitios eólicos desde un

escritorio es importante tener en cuenta:

¿De dónde provienen los vientos ?Circulación del aire localmenteRelieve regionalLa potencia del vientoEfecto del entorno sobre los vientosEnergía versus AlturaEfecto de la topografía local


¿¿Y de Y de ddóónde nde provienen los vientos ?provienen los vientos ?

Sistemas globales Sistemas locales


CirculaciCirculacióón del aire versus insolacin del aire versus insolacióónn


Mapas deMapas deRelieveRelieve

Los mapas de relieve

son de mucha

utilidad para

identificar regiones

sin visitar


Mapas deMapas deRelieve IIRelieve II

Se debe comparar el relieve

con la dirección

dominante del viento


Mapas de Relieve IIIMapas de Relieve III

Se puede indagar en

que otros lugares se

han realizado o

se están ejecutando mediciones

del viento


La potencia del vientoLa potencia del viento

( )3***21 VAP ρ=

Donde:

ρ = densidad del aire (kg/m3)V = velocidad del viento (m/s)A = área interceptada (m2)


Efecto del Entorno sobre los vientosEfecto del Entorno sobre los vientos


EnergEnergíía versus Alturaa versus Altura

γ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

2

1

2

1

hh

VV

Factor de rugosidad “ γ“

Area Descubierta …………………….. 0,14 - 0,34

Area boscosa ………………………… 0,35 - 0,60

Area edificada ……………………….. 0,60 - 0,80


Efecto de la topografEfecto de la topografííaaLa orografía del emplazamiento es muy importante para determinar la velocidad del aire en un punto localizado

Las montañas constituyen un importante obstáculo al desplazamiento del aire y su comportamiento ante ellas puede

resultar muy complejo


Visitas de campoVisitas de campo

En las visitas de campo es de interés observar e indagar:

Efectos sobre la vegetaciónEfectos sobre actividades agropecuariasConformación del relieve localUbicación geográficaLa experiencia de los vecinos


Efectos sobre la vegetaciEfectos sobre la vegetacióónn

El El mejormejor medio de identificarlo !medio de identificarlo !


En Busca del viento!En Busca del viento!Entre los pasos preliminares para determinar el potencial

del recurso eólico en un sitio o zona se puede observar la

vegetación local.

Vientos aislados permiten que la vegetación se recupere

pero cuando un árbol crece de esta forma, es porque el

viento es dominante.


Donde el viento domina!Donde el viento domina!Pero con la vegetación

existen algunas consideraciones

adicionales

Por ejemplo las coníferas se

inclinan ante el viento con mayor

facilidad !


En busca de seEn busca de seññalesalesPuede ser que a la

vuelta del camino …

O en medio del campo,se encuentren las marcasdel viento !


Y otras marcasY otras marcasMuchos buenos sitioseólicos no están en el

camino, sino que son losvecinos los que pueden

encontrarlos

Camino a Tejona . . .


Pero no todo lo que brilla es oro !Pero no todo lo que brilla es oro !

Los efectos sobre la vegetación deben tomarse como indicadores, pero se debe tener presente que la vegetación está mostrando el efecto del viento a poca altura comparada con la altura

de los equipos aerogeneradores.Solo el estudio formal del viento a la altura de

un aerogenerador es concluyente.


Equipos de Equipos de medicimedicióónn


Equipos portEquipos portáátiles Itiles I

La solidez de un proyecto eólico descansa en la

selección del sitio y en el profesionalismo de

las mediciones de viento


Equipos Equipos portportáátiles IItiles II

En el mercado existen muchos tipos de

anemómetros portátiles


Torres tubularesTorres tubularesSe caracterizan por el fácil transporte

Y por su instalación rápida


Torres de Torres de celoscelosííaaFacilitan el mantenimiento de sensores y cablesNormalmente son de construcción localSon competitivas en precioSuelen ser más resistentes en sitios de fuertes vientos.


Las torres y los sitiosLas torres y los sitiosLos mejores sitios para instalar son los llanos

Pero el recurso eólico es impredecible.


Los sensores: AnemLos sensores: AnemóómetrosmetrosEl anemometer es el instrumento normalmente usado en la industria de energía de viento. Este debe incluir un certificado de la calibración que verifica que el sensor es identificable en el National Institute of Standards and Technology (USA) (Instituto Nacional de Normas y Tecnología (EE.UU.)). Los anemómetros pueden grabar el viento hasta de 96 m/s (214 mph). Su bajo momento de inercia y sus particulares cojinetes permite una muy rápida respuesta a las ráfagas y calmas. Su umbral de aranque está en el orden de 0,75 m/s.


Reporte de Reporte de calibracicalibracióónn

Permite verificar el estado del anemómetro luego de meses o años de prestar servicio e introducir correcciones en la data si se detecta un desgaste importante en el sensor.


VeletasVeletasLa veleta es el instrumento para medir la dirección de viento, normalmente usada en la industria de energía de viento. El termoplástico y los componentes de acero resisten la corrosión. La veleta se conecta directamente al potenciómetro plástico conductivo localizado en el cuerpo principal.

Un voltaje analógico directamente proporcional a la dirección del viento se produce cuando un voltaje DC de excitación constante se aplica al potenciómetro.


Cajas de registro oCajas de registro o loggerlogger


Almacenamiento de datosAlmacenamiento de datos


Archivo de DatosArchivo de DatosDL9210 Version 02 Filename = 00011130.N00 Metric 15:06:17 01-29-2001------------------------------ Site Information ----------------------------Site Number :0001 # of Sensors :3Serial Number :5523 Interval :10Model Number :9210 Chip Socket :1Firmware Version :03 Left Socket (1):32k chipChip ID :10 Right Socket (2):32k chipSPD 1: Scale = 0.381846, Offset = 0.000000, M/SSPD 2: Scale = 0.381846, Offset = 0.000000, M/SSPD 3: Scale = 0.381846, Offset = 0.000000, M/SDIR 1: Scale = 1.406250, Offset = 0.000000, DegreesDIR 2: Scale = 1.406250, Offset = 0.000000, DegreesANLG : Scale = 1.000000, Offset = 0.000000, Counts--------------------------- Start/Stop Information -------------------------Start Time :07:49 Stop Time :06:00Start Date :11/30/00 m/d/y Stop Date :12/19/00 m/d/yStart Voltage :9.2 Stop Voltage :8.4 ----------------------------- Gust Information -----------------------------

SPD 1 SPD 2 SPD 3Speed : 32 M/S 31 M/S 30 M/S Direction : 18 Degrees 43 Degrees 54 DegreesTime : 22:50 22:40 20:10Date : 12/12/00 m/d/y 12/12/00 m/d/y 12/12/00 m/d/y----------------------------Raw Header Information -------------------------01 00 23 55 10 92 03 10 49 07 30 11 00 6F B7 540D 50 22 12 12 00 52 1F 40 22 12 12 00 51 27 1020 12 12 00 00 06 19 12 00 A8 01 FF FF FF FF FFFF FF FF FF FF FF FF 55

------------------------------ Data Information ----------------------------Spd1, SD1, Dir1, Spd2, SD2, Dir2, Spd3, SD3, Anlg, Gust1, Time, Date13.89, 1.19, 14, 12.89, 1.31, 53, 11.96, 1.50, 194, 17, 0740, 11300013.67, 1.60, 15, 13.17, 1.53, 53, 11.88, 1.84, 194, 17, 0750, 11300015.27, 1.67, 14, 14.56, 1.74, 53, 13.01, 1.89, 194, 18, 0800, 11300014.49, 1.12, 14, 13.79, 1.15, 52, 12.72, 1.36, 194, 17, 0810, 11300013.89, 1.12, 14, 13.08, 1.34, 53, 12.12, 1.58, 194, 16, 0820, 11300013.75, 1.17, 14, 13.13, 1.19, 53, 11.93, 1.48, 195, 17, 0830, 11300015.49, 1.38, 14, 14.68, 1.46, 53, 13.22, 1.67, 195, 18, 0840, 113000

. . . Y así hasta cubrir 100 páginas !!!

De esta forma y configuración, cada archivo puede llegar a manejar más 50,000 datos eólicos !!!


Software para anSoftware para anáálisis de datos Elisis de datos Eóólicoslicos

Pero también se pueden hacer análisis con hoja electrónica hasta con programas muy sofisticados de varios miles de dólares


GrGrááficosficos de Datos Ide Datos I

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73

Mediciones

Velocidad (m/ s )

Promedio chip Promedio General


GrGrááficos de Datos IIficos de Datos II

Potencia - Energía vrs velocidad

0

100

200

300

400

500

600

700

01.5

34.5

67.5

910

.5 12 13

.5 15 16

.5 18 19

.5 21

Velocidad

Kw

-Kw

h *1

0^3

Potencia Energía


Curvas de PotenciaCurvas de PotenciaVestas V52-850

NEG Micon NM 750/48


Integrando datosIntegrando datos


Construyendo datosConstruyendo datosSi bien lo deseable es lograr un record de datos de larga duración, se puede buscar correlacionar series cortas locales con series largas de otro sitio lejano que se asume tienen un comportamiento similar.

En el ejemplo, el azul representa un sitio de larga duración con un promedio muy alto y el rojo representa mediciones preliminares de un sitio de promedio bajo.

Si el tratamiento matemático de correlación da un valor aceptable, entonces la serie corta se podría construir o extender a partir de la serie larga, ahorrando tiempo.


Compra de Datos ECompra de Datos Eóólicoslicos

Entonces preliminarmente se debe adquirir una corta serie de datos del sitio de larga duración que coincida con la local.

En algunos casos de puede hablar de muestras con opción a compra.

Si se logra obtener una correlación muy alta, entonces se puede proceder a la negociación de la serie total de datos.


Estaciones MeteorolEstaciones Meteorolóógicasgicas

Las estaciones meteorológicas de aeropuertos de nivel internacional pueden ser una opción para

adquirir series largas de datos eólicos.


Mapas EMapas EóólicoslicosLo ideal para construir la

curva de viento local es contar con mapas de viento.

Mapa del Recurso Eólico Europeo


Mapa EMapa Eóólico de Costa Ricalico de Costa Rica

Electrowatt Engineering Services LTD.

Zurich – Swizerland, 1983


El desafEl desafíío . . .o . . .“Si la energía eólica no cumple la promesa de

ser la mayor fuente de energía al terminar este siglo, no será un fracaso de la tecnología.

Será un fracaso de la visión por parte de la sociedad, por no haber asumido el

compromiso necesario.”Revista TIME


Muchas Gracias !Muchas Gracias !

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