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Energía eólica.

Proyecto Génesis.

Index: Ing. Sergio Rene Roko - 12/10/2009

1. Objetivo.

2. Definiciones.

3. Antecedentes.

3.1 Internacionales.

3.2 Nacionales.

4. Lugares y ventajas comparativas.

5. Producción de electricidad con energía eólica.

6. Formación de un campo de generación eólica.

7. Escala de proyecto.

7.1 Escala física.

7.2 Escala de los generadores.

8. Proyecto Génesis.

8.1 Primera etapa.

8.2 Segunda etapa.

8.3 Tercera etapa.

9. Resumen.

9.1 Conclusiones

1. Objetivo:

Este proyecto que lo he denominado “Génesis”, tiene por objetivo fundamentar las bases y

exponer una síntesis de lo que podría ser un gran proyecto de inversión en recursos de energía

eólica en Argentina.

2. Definiciones:

El parlamento europeo en su documento “Official Journal of the European Communities”, emitido

27-10-2001 pronuncia la siguiente definición.

Fuentes de energía renovables: no siendo una fuente de energía de “origen fósil”.

Significa renovable (viento, solar, geotérmica, hidráulicas, olas, mareas, biomasa, plantas

de tratamiento de residuos de gas o biomasa).

3. Antecedentes:

3.1 Internacionales.

El Parlamento Europeo y el consejo de la Unión Europea, entre otros conceptos destacados

mencionan los siguientes:

El potencial de explotación de las fuentes de energía renovables no ha sido usado por la

comunidad en el presente.

La comunidad reconoce que necesita promover las fuentes de energía renovables como una

medida de prioridad, para proteger el medio ambiente y el desarrollo sustentable. En adhesión a

esto, ello puede crear empleo local, tiene un impacto positivo en la cohesión de la sociedad,

contribuye a una provisión y hace posible alcanzar las metas fijadas en el protocolo de Kyoto más

rápidamente. Esto es sin embargo necesario, para garantizar que el potencial sea explotado de una

mejor manera dentro de un esquema de trabajo interno del mercado eléctrico.

El incremento del uso de las fuentes de energía renovables, contribuye en una parte importante del

paquete de medidas necesarias para cumplir con el protocolo de Kyoto de la convención de trabajo

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en UN (Naciones Unidas) sobre el cambio climático, y el paquete de políticas para alcanzar los

compromisos fijados.

Los Estados miembros que operan a nivel nacional diferentes mecanismos en apoyo al uso del las

fuentes de energía renovables, incluyendo: (**) certificados de mercado, ayudas en inversiones,

excepciones de impuestos o reducciones, reintegro de impuestos, y esquemas directos de soportes

de precios. Esta directiva es significativamente importante para alcanzar este objetivo, y el

correcto funcionamiento de estos mecanismos en el esquema de trabajo de la comunidad, en orden

de mantener a los inversores con confianza.

Existen muchos otros documentos y recientes exposiciones internacionales, donde se

estimula a la comunidad internacional de Naciones a encarar este tema a la brevedad, también hace

un pedido a todos los países que adopten las medidas necesarias que pudiesen implementar para

incrementar el uso de fuentes de energía renovables, todo esto con el apoyo de las UN (Naciones

Unidas).

Entre las recientes exposiciones, podemos recordar las del “cambio climático”, realizadas

por el ex vice-presidente de los EEUU, Al Gore, al cual se le otorgo el premio Nobel de la paz

2007. De la misma manera, en la campaña de las últimas elecciones presidenciales en EEUU, han

mostrado planes de fuertes inversiones en el campo de la generación de energía con recursos

renovables, sobre todo en eólica.

3.2 Nacionales.

La Republica Argentina debe incorporar rápidamente estas políticas internacionales, que

son sustentadas por un esquema de trabajo y reglas internacionales ya establecidas por la

comunidad internacional con sus ventajas directas.

Uno de los trabajos recientes en el marco del desarrollo sustentable energético es el

expuesto por el Dr. Rodolfo Terraneo, en su “proyecto bicentenario”, compartido por la mayoría

de los distintos estratos políticos del país, y recibiendo una amplia aprobación de los mismos.

Es evidente que no queda mucho margen en el tiempo para adoptar algunas de estas

medidas como “políticas de Estado” menciona dicho documento, y que las inversiones próximas

en recursos de energía renovables quedaran definitivamente bajo un mismo “paraguas”,

indistintamente del resto de las políticas aplicadas.

Finalmente, otro antecedente fue un documento elaborado en conjunto por los ex

secretarios de energía de la República Argentina, los ex funcionarios: Daniel Montamat, Alieto

Guadagni, Enrique Devoto, Julio César Aráoz, Jorge Lapeña, Emilio Apud, Roberto Echarte y

Raúl Olocco, donde advirtieron en el documento que hay "serios problemas estructurales sin

soluciones a la vista" y pocas inversiones, entre otros puntos. Expuesto en la UBA (Universidad

de Buenos Aires), y difundido en un programa televisivo de renombre. En este documento los

miembros firmantes, “urgen” a la aplicación de políticas de estado con reglas claras que estimulen

la inversión en el campo de las fuentes de energía renovables, mencionado que el país en los

últimos 8 años comenzó a importar hidrocarburos dejando de ser exportador como lo era antes.

Todos sabemos que existen muchos otros antecedentes que podrían ser mencionados, sin

embargo este proyecto, simplemente remite algunos de ellos como síntesis.

Los antecedentes mencionados arriba, establecen las bases y necesidades que abren el camino a

establecer estrategias de mercado, para instalar un programa de inversión en producción de

energía de generación eólica en Argentina.

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4. Lugares y ventajas comparativas:

Argentina es vista por grandes consorcios y empresas como el lugar ideal para este tipo de

emprendimiento.

En los últimos años hemos sabido de la intencionalidad de varias empresas extranjeras en lograr

este objetivo, porque esto?, la respuesta esta en el grafico G1 (mapa de viento).

Partiendo del régimen ideal para que una turbina alcance su máxima eficiencia en generación,

sería con vientos aproximados de 13 m/s (m=metros/s=segundo), y que su constancia tenga un

régimen anual, esto convierte a la Argentina en un potencial eólico de generación.

El gráfico G1 muestra las áreas en color

marrón en la zona patagónica Argentina, como

zonas mayoritarias de rango de vientos de 9

m/s o superiores.

(Ver escala grafica en m/s)

Conseguir registros históricos y precisos de

vientos en las zonas de interés seria ideal, pero

aproximaciones generales como G1 donde las

medidas fueron tomadas con una cuadrilla de

5 kilómetros cuadrados, representa un mapa

muy bueno para la generación eólica.

En el siguiente grafico G2, podemos apreciar

con mayor detalle una zona con medición

puntual, cerca de la ciudad de Comodoro

Rivadavia.

G1 (mapa de viento)

G2 (mapa medición puntual zona Comodoro Rivadavia)

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Finalmente en G3, otra medición puntual cerca de la ciudad de Neuquén Argentina.

G3 (mapa medición puntual zona Neuquén)

Argentina cuenta en la actualidad con los siguientes campos eólicos instalados o “windfarm”, en

muchos de estos casos son solo 1 (uno) generador aislado administrado por el municipio local.

La lista es la siguiente:

Barrick (2000 kW, 1 turbine)

Claromeco (750 kW, 1 turbine)

Comodoro Rivadavia (17060 kW, 26 turbines)

Cutal-Co (400 kW, 1 turbine)

Darregueira (750 kW, 1 turbine)

General Acha (1800 kW, 2 turbines)

Mayor Buratovich (1200 kW, 2 turbines)

Pico Truncado (2400 kW, 4 turbines)

Punta Alta (2200 kW, 4 turbines)

Rada Tilly (400 kW, 1 turbine)

Tandil (800 kW, 2 turbines)

La suma total de la potencia instalada eólica en estas 11 estaciones o “windfarm” en Argentina es

de: 29760 kW, o equivalente a 29.76 MW. Lo cual para el potencial eólico del país es una suma

insignificante.

Para mayor información visite la siguiente página:

www.thewindpower.net/11-south-america-windfarms.php

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5. Producción de electricidad con energía eólica:

La electricidad generada proviene de fuentes de energía renovables, el viento.

Esta producción asistiría al sistema eléctrico interconectado Argentino a un cambio de no

dependencia de los precios internacionales de los combustibles fósiles o hidrocarburos.

La contribución hecha por estos generadores eólicos o turbinas, pueden ser medidos en el

siguiente ejemplo:

Tomaremos primeramente 48 turbinas eólicas de 660 kW (kilo vatios) c/u, formando un

conjunto total de capacidad instalada de 31.68 MW (Mega vatios).

Estas turbinas producirán anualmente, suficiente energía eléctrica para 16100 hogares

(considerando como base de consumo de estas de 8000 KWh anual).

Estimando un ahorro anual equivalente a su energía generada por gas es de $18.857.000 pesos

(dieciocho millones ochocientos cincuenta y siete mil pesos). Es decir, si tuviéramos que generar la

misma cantidad de energía, deberíamos comprar o gastar en combustibles fósiles (gas) el

equivalente a la suma en pesos mencionada en el párrafo anterior. Y finalmente considerar que el

precio de los combustibles fósiles es incierto, o con tendencia a al suba.

Asimismo evita la emisión de 83000 toneladas anuales de CO2 (dióxido de carbono) o conocidos

como “Carbon dioxide” o gases de efecto invernadero evaluados en el documento conocido como

cambio climático mundial.

En un sistema interconectado, la generación eólica contribuye en los momentos de alta demanda

energética o picos de consumo, al ahorro de agua en las estaciones hidráulicas (ej: Yaciretá, Salto

Grande, El Chocón, etc), ya que estas últimas se ven comprometidas al no poder reestablecer su

nivel de dique, por cubrir estos altos picos de demanda energética.

Las continuas sequías y deshielos (zona cordillerana o andina), consecuencia nuevamente de los

llamados gases invernaderos o conocidos como “greenhouse gas emission”, hacen que en muchas

estaciones hidráulicas como “El Chocón”, su nivel de dique demore muchas veces meses en

restablecerse.

Todos estos factores mencionados anteriormente son bien conocidos al momento de su evaluación.

Debemos diferenciar entre la potencia “instalada” y “generada” por la turbina, para ello ver grafico

debajo:

MW/Turbine 2

100% CF 17.52

kWh/household/yr 5500 m/s kW

4 77

Capacity Factor GWh/yr kWh/yr No. Households 5 190

45% 7.884 7884000 1433 6 353

40% 7.008 7008000 1274 7 581

35% 6.132 6132000 1115 8 886

30% 5.256 5256000 956 9 1273

10 1710

11 2145

12 2544

13 2837

14 2965

15 2995

16 3000

17 3000

18 3000

19 3000

20 3000

21 3000

22 3000

23 3000

24 3000

25 3000

Vestas 3 MW Turbine

Wind velocity [m/s]

Power output kW

V90 3.0MW

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Serie2

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En el gráfico vemos la curva de distribución de potencia de una turbina Vestas de 3 MW con

respecto al viento.

El eje horizontal representa el la velocidad del viento en m/s (metros/segundos), y el eje vertical la

potencia en kW de la turbina Vestas. Observamos que con vientos de entre 13 m/s a 14 m/s

estaríamos muy cerca de la máxima eficiencia y potencia de la turbina. Pasando los 14 m/s y hasta

los 25 m/s no hay variación de potencia, se mantendría en su máximo valor nominal, y superando

vientos de 25 m/s la turbina se apaga, cierra sus aspas y deja de girar. Reconectando su producción

nuevamente cuando el viento este en rango de trabajo.

Otro dato interesante es que la turbina comienza a generar electricidad con vientos de 4 m/s.

Haciendo un promedio de los flujos de vientos en todo un año, encontramos el CF (capacity

factor) o factor de capacidad, el cual nos indica que la potencia real que entregaría a la red.

En ese ejemplo figura un CF de 45%, es decir un 45% de la potencia Instalada es la potencia

entregada al sistema. Ejemplo: 45% de 3 MW (potencia instalada) es 1.35 MW (potencia

generada).

También se aprecia el número de casas que podría alimentar con un promedio de consumo de las

mismas de 5500 kW/h anual.

Este CF en zonas ventosas y de buen promedio como las zonas en Argentina, seria superiores al

45%.

6. Formación de un campo de generación eólica:

La formación de un denominado campo de generación eólica o “wind farm”, esta principalmente

compuesto de:

Construcción de los caminos de acceso y operaciones, y del edificio de mantenimiento.

Instalación de las turbinas y torres según número predeterminado en esa etapa.

Trabajos y puesta en marcha de las turbinas según número predeterminado en esa

etapa.

Instalación de infraestructura eléctrica.

7. Escala de proyecto:

7.1 Escala física:

Son torres de entre 70 a 90 metros de altura, generalmente tubulares de acero y con el generador

eléctrico en su cima. Consta de 3 aspas que cubren un diámetro que oscila entre 48 a 110 metros.

Debe construirse una base de hormigón armado según especificaciones del proveedor.

Evidentemente no son aptos para instalar en zonas urbanizadas.

7.2 Escala de los generadores:

Cuando se evalúa un proyecto de estas características, la tendencia actual es instalar una cantidad

„X‟ de potencia instalada en MW (Mega Vatios) en una primera etapa, generalmente con turbinas

de: 2.1 MW o 3 MW cada una.

La razón de ello es el costo implícito, ya que con el correr de los años un gran número de turbinas

pequeñas tendría un costo de mantenimiento mayor, y al momento de la instalación inicial de la

red, o cables de transmisión el costo seria también mayor. Sin embargo otros factores son

considerados que no entran en esta síntesis.

Los mayores proveedores de estas turbinas de alta performance al momento 2009, son los

globalmente conocidos: Siemens, Suzlon, Vestas, entre otros.

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Debemos recordar también que comprar una turbina de estas características tiene un régimen

internacional de normas y regulaciones establecidas por los proveedores, como ejemplo: es casi lo

mismo que comprar un avión “Boeing 737”, Es decir, Ud. es dueño de ese valor y lo explota, pero

no podrá hacer cambios técnicos que no estén previamente concensuados con el proveedor, ya que

aquí entra en juego el costo de los seguros, que se extienden a más de 10 años y hasta 20 años

dependiendo de las condiciones de contratación.

Consecuencia de ello, es que el mercado de generadores de segunda mano esta creciendo y los

proveedores certifican su utilidad al momento de una venta, que la compañía desea hacer en el

mercado.

8. Proyecto Génesis:

La mayoría de los proveedores mencionados en el punto anterior 7.2, tienen paquetes y propuestas

de inversión, datos precisos y programas de modelo de financiación, retorno de capital, costo de

mercado, tendencia y proyección, factibilidad, logística de transporte, seguros, entre muchas otras

más.

Es posible, audaz y conveniente ser uno de los primeros a gran escala en el mercado Argentino.

Para esto es importante impulsar desde el Estado Nacional los recursos de consentimientos, como

los mencionados es el punto 3.1 Internacionales (**).

El proyecto Génesis, se puede hacer en 3 etapas:

8.1 Primera etapa:

Plazo de ejecución: 2 a 3 años

Potencia instalada: 36 MW (Mega vatios) equivalente a 12 turbinas de 3 MW cada una.

Capital inicial primera etapa: U$ 65 millones. (Sesenta y cinco millones de dólares americanos)

Esto se desdobla de la siguiente manera:

Turbinas:

U$ 45.56 millones (cuarenta y cinco millones quinientos sesenta mil dólares

americanos)

Fundaciones de hormigón + obras civiles:

U$ 7.3 millones (siete millones trecientos mil dólares americanos)

Redes y líneas de transmisión:

U$ 5.1 millones (cinco millones cien mil dólares americanos)

Consultarías, inspecciones e Ingeniería :

U$ 3 millones (tres millones de dólares americanos)

Servicios legales + contratos provinciales/Nacionales por arrendamientos de tierras:

U$ 4 millones (cuatro millones)

Estos costos incluyen los mencionados en el punto 6. Formación de un campo de generación

eólico.

Como podemos observar esta primera etapa, la potencia instalada es mayor que la actual en todo el

territorio nacional (ver final de punto 4), convirtiéndose la empresa o consorcio que lo administre

en líder del sector.

- Los valores mencionados son los tenidos en cuenta en el año 2009, como ejemplo de un campo

eólico recientemente establecido en la isla sur de Nueva Zelandia.

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8.2 Segunda Etapa:

Plazo de ejecución: 3 a 4 años

Potencia Instalada: 105 MW (Mega vatios) equivalente a 35 turbinas de 3 MW cada una.

Capital inicial Segunda etapa: U$ 180 millones. (Ciento ochenta millones de dólares americanos)

El análisis de costo es proporcional al de la primera etapa, pero se debe considerar quizás costos

menores, ya que el personal estaría capacitado, la financiación de esta etapa contempla como

antecedente la primera, los costos de seguros son algo menor por la cantidad de turbinas etc.

Un factor importante a tener en cuenta, es si esta segunda etapa se conforma en la misma zona del

campo eólico anterior (primera etapa), o se lo distribuye en zonas o provincias distintas, si este

fuese el caso entonces requiere de otro tipo de análisis de mercado con mayor profundidad donde

juegan otros factores.

8.3 Tercera Etapa:

Expansión de la empresa a otros estados provinciales/municipios con potencial eólico, esto puede

tener mayor rentabilidad, ya que la energía en muchos casos no entraría en el sistema

interconectado Nacional, generando solo en la red eléctrica local o del estado provincial, donde el

precio por kW/h generalmente es mayor.

Esto hace generalmente una rentabilidad mayor, ya que el municipio o red local es dependiente de

las fuentes energéticas locales.

Existen zonas que tienen un desarrollo vertiginoso y están fuera de la contemplación de un sistema

de red interconectados, esto se explica fácilmente por el costo de tendido de las redes de alta

tensión y las grandes distancias de la Argentina.

Estos municipios o estados provinciales, requieren de un consorcio que pueda crear trabajo local,

capacitar, y generar estos bienes desde una administración centralizada.

Llevar a cabo una política de expansión a otros municipios, mostrando los beneficios de la no

polución, con un programa de soporte directo a la comunidad (escuelas, parques nacionales y

provinciales, soporte a guardaparques, programas con intereses locales etc), “estas políticas son

aplicadas por casi todas las empresas del mundo que son generadoras eólicas”.

Una ambiciosa tercera etapa, seria similar en inversión a la segunda, de 105 MW también.

Es importante citar ejemplos, ya que personalmente he tenido la suerte de ver estos cambios en

una empresa en Nueva Zelandia, una empresa que hace algo más de 10 años comenzó a

incursionar en energía eólica, con el desconocimiento de algo nuevo e innovador, de un mercado

a formar, de nuevas estrategias y alianzas.

Esta empresa al presente tiene 103 turbinas eólicas instaladas funcionando, con una potencia

instalada de más de 161 MW, y hoy lleva adelante una temeraria inversión en Australia.

Adjunto datos de la empresa a la cual hago referencia:

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No quedan dudas que la generación eólica es rentable una vez que las condiciones y necesidades

son establecidas.

La tecnología de estas turbinas ha avanzado muchísimo al presente, con tendencia a ser cada vez

de mayor potencia.

El hecho y visión del mundo real, es que este mercado de generación eólica esta en expansión, ya

que la mayoría de los países esta despertando a la no dependencia de los hidrocarburos.

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9. Resumen.

En enero del 2001 La empresa española “SCPL Gamesa” que formó el campo eólico en Comodoro

Rivadavia (actual mas grande de Argentina). Obtuvo subsidios y otros consentimientos del estado

Nacional y Provincial, por U$1 por cada kW INSTALADO (esto no significa generado)

y aplazamientos de impuestos por 15 años, también obtuvo ventajas de la ley del lado del estado

provincial con un aporte de U$0.5 por cada kW INSTALADO (esto no significa generado)

Abajo texto en ingles de dicha información:

Argentine utility SCPL and Spanish wind developer Gamesa Eolica will start installation February 16 of

wind turbines at the 6.5MW Antonio Moran wind farm near southern Argentine province Chubut capital

Comodoro Rivadavia, SCPL operations head Pedro Cerageoli told BNamericas.com.

The turbines will increase the wind farm's capacity to 11.2MW, Cerageoli said. SCPL will buy all the

power generated to serve Comodoro Rivadavia, a Gamesa source added. Ten turbines were installed at the

plant in 2000. The federal government promotes wind power by paying subsidies of US$1/installed kW, and

deferring tax payments for 15 years. SCPL and Gamesa are able to take advantage of a provincial law that

pays US$0.50 for every kW wind power installed as the turbines' towers were built in Comodoro Rivadavia.

The rest of the generation equipment was made in Spain.

Para más información ver:

www.bnamericas.com/news/electricpower/SCPL,_Gamesa_to_Install_16_Wind_Turbines_Feb,

Recordar diferencia entre potencia instalada y generada punto 5.

Otro dato de interés es el costo unitario de las turbinas, cuyo valor es de aproximadamente U$1.2

millones de dólares americanos el MW, es decir una turbina de 3 MW estaría en el orden de los

U$3.65 millones de (dólares americanos). Este valor esta sujeto a las condiciones de financiación,

garantías, y potencial de retorno por factor de productividad. Generalmente 1/3 (un tercio) del

valor unitario de cada turbina es el valor de las Aspas, es decir cada aspa ronda un precio U$

400.000 (dólares americanos).

Finalmente, Génesis es una síntesis de proyecto que pretende establecer los primeros pasos de un

gran proyecto nacional de generación eólica. El consorcio nacional que establezca estas pautas con

alianzas fuertes en el mercado y otros consorcios será líder del sector energético en energía

renovable.

9.1 Conclusiones:

Aprovechar el potencial eólico, en distintos puntos de la Patagonia,, preferentemente cerca de

represas hidráulicas y/o de redes disponibles para el traslado de la energía. Esto se vería reflejado

como un complemento de la generación base como lo son las Hidráulicas.

Recordemos parte fundamental de la generación eólica:

a) “El viento no es acumulable”, a diferencia de la hidráulica que si acumula energía en los

embalses.

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b) Deben proyectarse campos eólicos en diferentes lugares estratégicos de la Patagonia, con

preferencia de no ser mayores a 500 Mw. de potencia instalada. Idealmente cercanos a otras

estaciones de base ya existentes (hidráulicas), con Subestaciones transformadoras.

c) La Potencia generada por los generadores eólicos es 3 veces mayor con el doble de velocidad de

viento, esto hace que la regulación de Potencia sea de un rango mayor comparando con las

estaciones Bases.

d) Previo aprobación del proyecto, la instalación de cada generador eólico demanda solo pocas

semanas.

e) Patagonia es el lugar ideal para la instalación de estos proyectos, no hace falta hacerlos “off-

shore” (instalación en el mar), ya que su costo es muy superior.

f) Existen innumerables ventajas en realizar estos proyectos en Patagonia comparando otras

regiones del planeta, quizás como Argentinos debamos comenzar a valorar más nuestros recursos

naturales: como el viento en Patagonia y los poderosos ríos que tenemos, recursos envidiados de

muchas otras Naciones.

g) Como el viento es intermitente la potencia generada también es intermitente, por lo cual hay

problemas con la estabilidad dinámica y por lo tanto la reserva rotante debe absorber las

fluctuaciones de potencia en el Sistema Interconectado, causadas por la generación eólica-

h) Por lo tanto son fundamentales los estudios previos de planificación y operación para la

inserción de los parques eólicos, ya que la potencia instalada del mismo está en referencia con la

potencia del sistema eléctrico de potencia a conectarse. El estudio del pronóstico del viento es

fundamental para el predespacho del parque eólico.

i) La en energía eólica es una energía limpia, pero es complementaria de la energía base, por lo

tanto no es sustitutiva. Existen distintos grados de inserción de los parques eólicos, dependiendo

de las características topológicas de la red al cual se va a insertar, y además de la posición

geográfica del consumo. No posee regulación primaria, ni secundaria de frecuencia, pero

evidentemente debe trabajar en conjunto con centrales de Base, Semibase y de Pico, con lo cual

contribuyen al ahorro de combustibles no renovables como los de base a hidrocarburos; y al

manejo del agua acumulada en los embalses, conservándola para las horas de pico y épocas de

baja hidraulicidad.

Atentamente.

Ing. Sergio Rene Roko.

Eléctrico Industrial (MP2722)

Fuentes de datos:

Suzlon ; The windpower ; www.winpower.org ; Vestas ; TrustPower