EOLICA

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Manuales sobre energa renovable: Elica/ Biomass Users Network (BUN-CA). -1 ed. -San Jos, C.R. : Biomass Users Network (BUN-CA), 2002. 48 p. il. ; 28x22 cm. ISBN: 9968-904-00-7 1. Energa Renovable. 2. Energa Elica 3. Recursos Energticos - Amrica Central. 4. Conservacin de la Energa. 5. Desarrollo Sostenible. I. Ttulo.

Hecho el depsito de Ley. Reservados todos los derechos.

Copyright 2002, BUN-CA, Setiembre del 2002

1a edicin San Jos, Costa Rica

Este Manual puede ser utilizado para propsitos no-comerciales con el debido reconocimiento al autor.

Esta publicacin ha sido posible gracias a la asistencia financiera del Fondo para el Medio Ambiente Mundial (GEF) e implementado por el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD) en el marco del Programa Operacional #6 del rea Temtica de Cambio Climtico del GEF. Las opiniones expresadas en este documento son del autor y no necesariamente reflejan el parecer del Fondo para el Medio Ambiente Mundial o del Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo.

Tabla de Simbologa

Amperio Corriente alterna Amperio-hora Blanco y negro Unidad trmica britnica ( 1 Btu = 1055.06 J) BUN-CA Biomass Users Network Centroamrica CO Monxido de carbono Dixido de carbono CO2 CD Corriente directa EPDM Ethylene Propoylene Diene Monomer G Giga (109) GEF/FMAM Fondo para el Medio Ambiente Mundial Gls Galones GTZ Cooperacin alemana para el desarrollo Gw Giga vatio (109 vatios) GWh Giga vatios hora HCs Hidrocarburos HR Humedad relativa Hz Hertz J Joule (0,239 calora 9,48 x 10-4, unidades trmicas britnicas, Btu) J/s Joules por segundo K Kilo (103) Km/s Kilmetros por segundo kW (1000 vatios) -unidad de potencia2 Kilovatios por metro kW/m cuadrado

A CA Ah B/N Btu

kWh kWh/m2 LPG lts M m2 m3 mm m/s MW C ONG Psig PNUD PV PVC T TCe TM US$ UV V W

Wp W/m2

Kilovatio hora Kilovatio hora por metro cuadrado Gas de petrleo lquido Litros Mega (106) Metro cuadrado Metros cbicos Milmetros Metros por segundo Mega vatios Grados Centgrados Organizacin No Gubernamental Libras de presin por pulgada cuadrada Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo Fotovoltaico (por sus siglas en ingls) Cloruro de polivinilo Tera (1012) Toneladas de carbn equivalente Tonelada mtrica Dlares USA Ultravioleta Voltios (el monto de presinde electricidad) Vatios (la medida de energa elctrica, Voltios x amperios = vatios) Vatios pico Vatios por metro cuadrado

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1. Introduccin

ara la regin de Amrica Central, las tecnologas de energa renovable a pequea escala presentan una alternativa econmica y ambiental factible para la provisin de energa a comunidades rurales remotas y para la expansin de la capacidad elctrica instalada, ya sea por medio de sistemas aislados o por proyectos conectados a la red elctrica. La regin cuenta con suficientes recursos para desarrollar sistemas hidrulicos, solares, elicos y de biomasa, principalmente.

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Adicionalmente, estas tecnologas pueden disminuir la contaminacin del medio ambiente, causada por las emisiones de gases de los sistemas convencionales, que utilizan combustibles fsiles, como el carbn y productos derivados del petrleo. Estos gases contribuyen al efecto invernadero y al calentamiento global de nuestro planeta. Sin embargo, existen barreras que dificultan un mayor desarrollo de este tipo de energa: la falta de conocimiento de las tecnologas y las capacidades institucionales y tcnica an incipientes. Con el fin de remover la barrera de informacin existente, se ha elaborado una serie de manuales tcnicos con los aspectos bsicos de cada una de las tecnologas, como: Energa Energa Energa Energa Energa de biomasa. elica. solar fotovoltaica. solar trmica. hidrulica a pequea escala.

Estas publicaciones han sido elaboradas por la oficina, para Centroamrica, de Biomass Users Network (BUN-CA), en el contexto del proyecto "Fortalecimiento de la Capacidad en Energa Renovable para Amrica Central" (FOCER) y con el apoyo de consultores especficos en cada tema. FOCER es un proyecto ejecutado por BUN-CA, conjuntamente con el Programa de Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD), con el patrocinio del Fondo para el Medio Ambiente Mundial (FMAM o GEF), dentro del rea focal de Cambio Climtico (Programa Operacional #6). FOCER tiene como objetivo remover barreras que enfrenta la energa renovable y fortalecer la capacidad para el desarrollo de proyectos de este tipo a pequea escala, en Amrica Central, con el fin de reducir las emisiones de gases que contribuyen al efecto invernadero. Este proyecto se ejecuta por medio del apoyo tcnico y financiero a desarrolladores de proyectos, la organizacin de seminarios y talleres de capacitacin, y la asistencia a gobiernos en la implementacin de polticas y regulaciones apropiadas para la energa renovable. El presente manual, en torno a la energa elica, tiene el objetivo de informar al lector sobre esta tecnologa en el mbito centroamericano, as como para darle fuentes adicionales de informacin.

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2. Historia y Estado Actual de la Energa Elica

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l aprovechamiento del viento para la generacin elctrica a gran escala es la tecnologa de energa renovable que ms ha crecido en las ltimas dcadas, con porcentajes de uso del 40% por ao desde 1993. Adems de este uso, el viento se puede aprovechar para aplicaciones mecnicas y electrificacin de sitios aislados. En general, se pueden distinguir tres diferentes tipos de aplicaciones, las cuales se discuten en detalle en los siguientes captulos: Aplicaciones mecnicas, por ejemplo bombeo de agua y molino de granos. Generacin elctrica en sistemas aislados, para usos productivos y viviendas rurales en reas remotas. Generacin elctrica a gran escala conectada al sistema nacional interconectado.

2.1 Breve retrospectiva sobre la energa elicaLa fuerza del viento se ha aprovechado durante muchos siglos. Su primera y ms sencilla aplicacin, desde hace ms de 500 aos, hecha por los egipcios, fue el uso de las velas en la navegacin. Los primeros mecanismos impulsados por el viento fueron molinos de eje vertical, usados para bombeo de agua en China. Los de eje horizontal surgieron en el rea de la antigua Persia; por ejemplo, el molino tipo mediterrneo, con su caracterstico rotor a vela, el cual se utiliz para moler granos y bombear agua en todos los territorios de influencia islmica.

Figura 1. Molino de eje vertical tipo chino.

Figura 2. Molino tipo mediterrneo

Durante los primeros aos del siglo veinte, pequeos molinos elicos servan para el bombeo de agua y generacin elctrica en Europa, Norteamrica y otros lugares. Posteriormente, se empezaron a construir sistemas ms grandes. Sin embargo, debido a una mayor oferta de combustibles fsiles para generacin de electricidad (como carbn mineral y petrleo) y aplicaciones industriales, se fren fuertemente su desarrollo en el siglo pasado. En los aos setenta, el aumento de los precios de los combustibles fsiles estimul la generacin de la energa elica como una fuente alternativa econmicamente viable. En todo el mundo surgieron programas de investigacin y desarrollo que resultaron en sistemas elicos modernos con costos cada vez ms bajos.

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Historia y Estado Actual de la Energa Elica

2.2 Estado actual de la energa elicaHoy la tecnologa de los aerogeneradores de mediana y pequea potencia (500 kW) est madura, por lo que se pueden adquirir en el mercado mundial ms de veinte diferentes fabricantes. En el ao 2001, la capacidad elica instalada en el mbito mundial alcanz un rcord de 23.300 MW. La tecnologa elica se encuentra en posicin de hacer una importante contribucin al suministro mundial de energa para los prximos aos. Actualmente, es una de las fuentes alternativas ms econmicas y aunque los clculos varan mucho, slo en Estados Unidos, se considera que se tiene el potencial de proporcionar entre 10% y 20% del suministro domstico. Las turbinas proporcionan una buena cantidad de energa comercial en California, Europa e India; mientras que en otros pases se utilizan en muchas otras aplicaciones. Hoy da, Dinamarca es el principal poseedor de parques elicos, suministrando el 13 % de la demanda elctrica de ese pas. En Amrica Latina y el Caribe experiencias como las de Curazao con un parque elico de 9 MW, que suple el 7% de la demanda nacional, Argentina con varios parques que generan 14 megavatios o Brasil con 20 MW, han logrado posicionar el desarrollo de la tecnologa elica en la regin. Pases como Repblica Dominicana y Barbados han realizado estudios de viabilidad que determinen su potencial elico como una alternativa para mejorar el suministro nacional de energa. En Amrica Central existen lugares con gran potencial para la generacin elica (ver Captulo 9). En el caso de Costa Rica la generacin por medio de parques elicos es de 71 MW, abasteciendo el 2% de la demanda nacional. En los otros pases de la regin ya se han levantado mapas elicos que identifican posibles lugares con potencial de generacin y que permitirn a los desarrolladores de proyectos incursionar en el negocio de la venta de energa elctrica en el mercado de ocasin (mercado spot).

Figura 3. Parque elico en Tilarn, Costa Rica. (Foto: cortesa Sr. Misael Mora)

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3. El Recurso Elico

3.1 Origen del viento

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a energa elica tiene su origen en la solar, ms especficamente en el calentamiento diferencial de masas de aire por el Sol, ya sea por diferencias de latitud (vientos globales) o el terreno (mar-tierra o vientos locales). Las diferencias de radiacin entre distintos puntos de la Tierra generan diversas reas trmicas y los desequilibrios de temperatura provocan cambios de densidad en las masas de aire que se traducen en variaciones de presin. De los sistemas de vientos globales, uno de los ms importantes es el de los alisios, el cual tiene su origen en el mayor calentamiento de la regin ecuatorial. En general, este sistema es activo entre las latitudes de 30 grados norte y sur, por lo que es de alta relevancia para la regin de Amrica Central. De la energa solar que llega a la Tierra por radiacin (unos 1.018 kWh por ao), slo alrededor del 0,25% se convierte en corrientes de aire. Esta cantidad es todava 25 veces mayor al consumo energtico total mundial. La direccin del viento est determinada por efectos topogrficos y por la rotacin de la Tierra. Es de gran importancia el conocimiento de las direcciones dominantes para instalar los equipos que extraern la energa proveniente de este recurso. Los aerogeneradores se deben colocar en lugares donde exista la menor cantidad de obstculos posibles en estas direcciones.

3.2 Estimacin del recursoLa cantidad de energa (mecnica o elctrica) que pueda generar una turbina elica depende mucho de las caractersticas del viento vigentes en el sitio de instalacin. De hecho, la produccin puede variar en un factor de dos a tres entre un sitio regular y uno excelente, de manera que la rentabilidad de un proyecto depende directamente del recurso elico local. Por esta razn, es necesario un estudio tcnico detallado de las caractersticas del viento en un sitio especfico antes de avanzar en un proyecto de cualquier magnitud. El anlisis requerido depende directamente de la aplicacin y la escala prevista; naturalmente, un proyecto a gran escala conectado a la red requiere de un estudio ms profundo que un pequeo sistema aislado. El mtodo ms exacto (aunque ms costoso) para conocer el potencial de produccin de energa del viento, es la instalacin de uno o ms anemmetros, los cuales, peridicamente, generan datos de la velocidad y la direccin del viento en forma electrnica. Estos datos se analizan detalladamente en relacin con las caractersticas del terreno y las mediciones de estaciones meteorolgicas cercanas, con el fin de estimar la produccin potencial de energa a largo plazo y durante diferentes pocas del ao. Informacin meteorolgica de sitios aledaos puede apoyar el anlisis del potencial elico; sin embargo, este tipo de informacin generalmente tiende a subestimar el recurso elico. Hay tres componentes del viento que determinan la potencia disponible de un sistema de conversin de energa elica1:

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En el Anexo 4 se discuten estos factores con ms detalle.

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El Recurso Elico

1. Velocidad del viento: es un parmetro crtico porque la potencia vara segn el cubo de la velocidad del viento, o sea, una o dos veces ms alta significa ocho veces ms de potencia. Adems, la velocidad vara directamente con la altitud sobre el suelo, por la friccin causada por montaas, rboles, edificios y otros objetos. Las turbinas elicas requieren una velocidad de viento mnima para empezar a generar energa: para pequeas turbinas, este es, aproximadamente, de 3,5 metros por segundo (m/s); para turbinas grandes, 6 m/s, como mnimo. 2. Caractersticas del viento (turbulencia): mientras que los modelos de viento globales ponen el aire en movimiento y determinan, a grandes rasgos, el recurso del viento en una regin, rasgos topogrficos locales, que incluyen formaciones geogrficas, flora y estructuras artificiales, pueden mostrar la diferencia entre un recurso elico utilizable y uno que no lo es. 3. Densidad del aire: temperaturas bajas producen una densidad del aire ms alta. Mayor densidad significa ms fluidez de las molculas en un volumen de aire dado y ms fluidez de las molculas encima de una pala de la turbina produce un rendimiento ms alto de la potencia, para una velocidad del viento dada.

Figura 4. Torres elicas, Tilarn- Costa Rica. (Foto: cortesa Sr. Misael Mora)

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4. Funcionamiento y componentes

4.1 Transformacin de la energa

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l dispositivo que se utiliza para aprovechar la energa contenida en el viento y transformarla en elctrica es la turbina elica. Una turbina obtiene su potencia de entrada convirtiendo la energa cintica del viento en un par (fuerza de giro), el cual acta sobre las palas o hlices de su rotor. Para la produccin de electricidad la energa rotacional es convertida en elctrica por el generador que posee una turbina; en este caso, llamado aerogenerador. Las turbinas que se encuentran en el mercado son muy confiables, con factores de disponibilidad de ms de un 98%, lo cual significa que pueden operar durante ms del 98% del ao; generalmente, apagndose slo durante el perodo de mantenimiento. Adems las turbinas slo requieren mantenimiento cada seis meses. Aparte de las caractersticas del viento, la cantidad de energa que pueda ser transferida depende de la eficiencia del sistema y del dimetro del rotor. Las mejores aeroturbinas que se construyen actualmente tienen un ndice global de eficiencia (tomando en cuenta la del rotor y el generador) de casi 35%.

4.2 ComponentesExisten varios tipos de turbinas y cada una puede tener diferentes componentes, dependiendo de la aplicacin; sin embargo, se pueden reconocer algunos comunes, como se explica a continuacin y se ilustra en la Figura 3. a. Rotor El rotor es el elemento principal de una mquina elica, siendo su funcin la transformacin de la energa cintica del viento en mecnica utilizable. Existe gran variedad de rotores y su clasificacin ms usual se realiza en funcin de la disposicin del eje: horizontal o vertical, de los cuales el primero es el ms comn. Los rotores de eje horizontal tienen aspas que giran en un plano vertical como las hlices de un avin. Para sistemas de generacin elctrica, el rotor consiste generalmente en dos o tres aspas y est hecho de fibra de vidrio con polister o epoxy; adems el cubo que conecta las aspas al eje. Los rotores de sistemas para aplicaciones mecnicas suelen tener ms aspas (10 a 20), y giran a velocidades ms bajas. El rotor de una turbina elica puede variar en tamao, lo cual afecta la cantidad de energa correspondiente que se puede generar. Por ejemplo, una turbina de 10 kW tpicamente tiene un dimetro de rotor de siete metros, mientras que una turbina de 750 kW tiene un dimetro de 24 metros. b. Tren de potencia o conversin mecnica El tren de potencia est constituido por el eje de velocidad baja, la caja de cambios de velocidad, el eje de velocidad alta y las balineras o cojinetes que soportan los ejes. Se aplica en sistemas grandes elctricos para adaptar la velocidad del eje a la del generador. Algunas turbinas no contienen la caja de cambios.

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Funcionamiento y componentes

c. Sistema elctrico En sistemas de generacin elctrica, ste se refiere al generador, el cual est acoplado al eje para transformar la energa mecnica en elctrica. Adems, consiste en las interfaces para la conexin a las aplicaciones o a la red elctrica. d. Chasis Contiene los elementos claves de la turbina, como la caja de cambios y el generador. En turbinas grandes, el chasis puede tener el tamao de un microbs y el personal de mantenimiento entra a l desde la torre. Usualmente, es una pieza metlica forjada sobre la cual se montan las diferentes partes del tren de conversin modularmente, al mismo tiempo que lo protege del ambiente y sirve de aislante al ruido mecnico de la caja de cambios y del generador. e. Sistema de orientacin Las mquinas de eje horizontal tienen este componente, el cual detecta la orientacin del viento y coloca el rotor en su misma direccin para aprovecharlo al mximo. El sistema de orientacin est compuesto por el cojinete, los motores elctricos, los sensores y un freno mecnico. f. TorreCubo

Direccin del viento Aspa del rotor

Las mquinas elicas deben estar situadas sobre una estructura de soporte capaz de aguantar el empuje del viento que transmiten el sistema de captacin y las eventuales vibraciones. Su altura debe ser suficiente para evitar que las turbulencias, debidas al suelo, afecten a la mquina y para superar los obstculos cercanos. Por ejemplo, una turbina de 750 kW tiene una altura tpica de 63 metros. El uso de torres ms altas significa un costo mayor al inicio, pero ste disminuye el perodo de la recuperacin de la inversin, debido a que la velocidad del viento aumenta con la altura y logra generar ms energa. g. Sistema de seguridad

Caja de cambio

Sistema de orientacin Torre Chasis

Generador

Figura 5. Componentes de una turbina elica

Este pone la turbina en una situacin estable y segura, en caso de que ocurran anomalas tales como prdida de carga, velocidad de rotacin o temperatura del generador a caja de cambios demasiado altas.

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5. Aplicaciones

5.1 Aplicaciones mecnicas5.1.1 Bombeo de agua

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a aplicacin mecnica ms frecuente de la energa elica es el bombeo de agua, para lo cual son especialmente adecuadas las turbinas de baja potencia. Esta aplicacin demanda un alto par de arranque y de una baja velocidad especfica de viento, por lo que se conoce como un sistema elico lento. Se aprovecha el viento para el bombeo de agua en reas aisladas de la red elctrica. Los sistemas mecnicos operan prcticamente con la misma tecnologa, desarrollada en el siglo IX, mientras que los nuevos estn ms adaptados a la variabilidad del viento. Tambin se usan sistemas elicos elctricos para bombeo de agua, los que generalmente no requieren bateras. Al comparar sistemas mecnicos y elctricos para bombeo de agua, se puede decir que los primeros son ms baratos y que pueden operar a velocidades del viento ms bajas. Adicionalmente, su mantenimiento es ms simple y barato. Sin embargo, los sistemas elctricos tienen la ventaja de que la turbina no tiene que instalarse en el sitio del pozo, sino en un punto ms ventoso. (Ver Figura 6).

Figura 6. Molino tpico para bombeo de agua.

Bomba de mecateEn Nicaragua se ha desarrollado un sistema elico para bombeo de agua de bajo costo que empez a funcionar en 1989, a partir de un proyecto que promovi la energa elica en el pas. En los modelos clsicos para bombeo el costo de fabricacin es elevado lo que incide en la difusin que pueda tener, con el fin de disminuir los costos econmicos se dise un sistema sencillo que usaba materiales locales y de tipo estndar. Este sistema est basado en la bomba de rotacin de mecate, que se aplica en forma manual y con costos anuales de operacin y mantenimiento bajos (de US$ 30 a US$ 70). Este sistema elico para bombeo tiene un costo inicial de entre US$ 400 y US$ 600; se fabrica localmente en un taller privado en la ciudad de Managua, cuya produccin se destina en su mayora a finqueros de las zonas productivas del pas. (ver referencia en lista de proveedores)

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Aplicaciones

5.1.2 Aplicaciones trmicas La energa mecnica de una mquina elica se puede transformar directamente en trmica por dos mecanismos: calentamiento de agua por rozamiento mecnico o compresin del fluido refrigerante de una bomba de calor. En ambos casos, el calor producido se puede enviar, a travs de un cambiador de calor, a un sistema de calefaccin convencional. Sin embargo, el desarrollo de este tipo de aplicacin no ha resultado econmicamente factible. Es ms costo-efectivo generar electricidad de alta calidad, pues se puede aplicar en diferentes casos, que construir un sistema elico slo para una aplicacin trmica.

5.2 Sistemas elctricos aisladosLas pequeas turbinas elicas, las cuales tienen un rango de 0,3 a 100 kW, muchas veces son la fuente de electricidad ms econmica para sitios aislados, cuando el recurso elico es apropiado y su operacin es simple y barata. La aplicacin ms comn de sistemas aislados es la electrificacin de viviendas rurales, para la cual existen diferentes configuraciones. 5.2.1 Sistemas individuales Este tipo de sistemas se refiere a uno de generacin elctrica para una vivienda. Generalmente, cuenta con un pequeo aerogenerador, una o ms bateras para almacenar la energa generada y un regulador que controla la carga y descarga de las bateras. Dependiendo de la aplicacin, puede incluir un inversor para transformar la electricidad de corriente directa en alterna a 110 voltios.

Figura 7. Turbina pequea aislada

Una configuracin tpica de estos sistemas se muestra en la siguiente figura:

Figura 8. Esquema de un sistema elico aislado

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Aplicaciones

5.2.2 Sistemas centralizados La generacin elica se hace ms atractiva econmicamente con una demanda de electricidad ms alta. Se estima que si la demanda es superior a 10 kWh por da, un sistema elico es ms barato que uno fotovoltaico, aunque esto depende de la disponibilidad de los recursos naturales para las dos fuentes. Esto hace que, si las viviendas a electrificar se encuentran relativamente prximas entre s, la opcin ms apropiada puede ser un sistema elico centralizado debido a la concentracin de equipos y energa, lo cual ofrece ventajas desde los puntos de vista tcnico y econmico. Un sistema elico centralizado satisface la demanda energtica de una comunidad con electricidad producida, almacenada y transformada en un sistema elico central y que luego se distribuye, a travs de lneas elctricas, hasta cada una de las viviendas y otros sitios. Generalmente, este tipo de sistemas cuenta con ms de una fuente de generacin, para lograr mayor confiabilidad del sistema. 5.2.3 Sistemas hbridos Pequeas turbinas elicas brindan una solucin atractiva para la electrificacin rural en muchos lugares, por su operacin econmica y simple. Sin embargo, la fluctuacin del viento no permite obtener una produccin de electricidad constante. Por esta razn, frecuentemente, se usa una turbina elica en combinacin con otra fuente de generacin; por ejemplo, paneles fotovoltaicos o un generador elctrico a base de diesel. Este tipo de sistema se llama un sistema hbrido. La mayor ventaja de un sistema hbrido es que provee mayor confiabilidad para la generacin elctrica comparado con uno individual. La combinacin de energa elica con paneles fotovoltaicos es muy apropiada para zonas aisladas porque no requiere del transporte de combustibles fsiles y, en muchos lugares, la disponibilidad del viento complementa la del Sol. Los sistemas hbridos son especialmente buenos para la electrificacin de comunidades y para usos productivos como el procesamiento de productos agrcolas, porque estas aplicaciones, generalmente, requieren un servicio elctrico ms confiable y estable. 5.2.4 Comunicacin Resulta de inters el empleo de aerogeneradores para dispositivos de ayuda a la navegacin, los repetidores de radio y televisin y las estaciones meteorolgicas. Este tipo de instalaciones generalmente estn en lugares con potenciales elicos aceptables y que suelen distar de la red de distribucin elctrica.

5.3 Sistemas elctricos conectados a la red5.3.1 Parques elicos Un parque elico usa la misma tecnologa bsica que un pequeo sistema, aunque a una escala mayor. Generalmente, se coloca una serie de turbinas grandes (desde 100 hasta 2.000 kW), que pueden ser de decenas a centenares, en un sitio con condiciones de viento muy favorable. Aparte de la escala, la otra gran diferencia con sistemas pequeos es la ausencia de bateras, y que se conectan directamente a la red elctrica existente.

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Aplicaciones

La variabilidad del viento tiene un impacto en la calidad de la electricidad que se pueda suministrar a la red con la energa elica; i.e., la estabilidad del voltaje y la frecuencia. Sin embargo, turbinas modernas son diseadas especficamente para manejar estas variaciones y producir electricidad de forma constante, con mecanismos que controlan el nivel de aprovechamiento de la energa del viento. El uso de varias turbinas tambin ayuda a disminuir la fluctuacin en la generacin, porque la turbulencia de una, cancela la de otra. No necesariamente todo el grupo de turbinas que abastece la red elctrica tiene que operar de forma simultnea, de forma similar a las plantas trmicas, en un sistema convencional, algunos equipos peridicamente estn fuera. Hasta la fecha, en Amrica Central slo se han instalado parques elicos en Costa Rica, mientras que Figura 9. Parque elico en Tilarn - Costa Rica en los otros pases se estn desarrollando varios proyectos a nivel de pre-inversin. El desarrollo de estos parques requiere estudios detallados de las caractersticas del viento en un sitio dado, debido a que variaciones en la disponibilidad pueden tener fuertes repercusiones en la factibilidad del proyecto. 5.3.2 Pequeos sistemas conectados a la red Si la legislacin del sector elctrico lo permite, existe la oportunidad de suministrar energa a la red con pequeos sistemas elicos. Esto es aplicable en los casos en que exista una red en las proximidades del centro de consumo. En este esquema, la energa requerida por el usuario sera suministrada por el sistema elico y por la red elctrica. Si el aerogenerador produce energa en exceso, se entrega el excedente a la red elctrica y, si se produce menos energa de la requerida, se toma de la red. El almacenamiento de la electricidad en bateras es opcional, pero su inclusin exige dispositivos rectificadores de corriente alterna para la carga de las bateras y onduladores de corriente continua (inversores).

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6. Costos6.1 Proyectos aislados6.1.1 Sistemas elctricos

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l costo de un proyecto elico elctrico y aislado puede variar considerablemente dependiendo de varios factores, entre los cuales se destacan la capacidad elctrica a instalar en kW, la inclusin de bateras, el uso de un inversor y aspectos relacionados con la instalacin, como la distancia del centro de venta y el acceso al proyecto. El costo de una pequea turbina elica oscila entre US$ 1.500 y $3.000 por kilovatio (kW). A esto hay que agregarle los costos de los otros componentes, como la torre, las bateras, el inversor, los materiales elctricos y la instalacin en el sitio. El costo de la turbina representa del 25 al 50% del valor total del sistema, dependiendo de su capacidad elctrica y de la inclusin de otros componentes. Un sistema completo tpico cuesta entre US$ 2.000 y US$ 4.000 por kW. La vida til de un sistema elico completo se estima entre 15 y 20 aos, con un mantenimiento adecuado. Adicionalmente, hay que considerar el valor de la operacin y del mantenimiento, y reemplazo de algunos componentes que tengan una vida til ms corta. La inversin en operacin y mantenimiento es necesaria para conservar el sistema en buenas condiciones; representando de un 3% a un 5% del costo total a lo largo de toda su vida til. Los costos por reemplazo se refieren ms que todo al cambio de las bateras, las cuales, generalmente, tienen una vida til de entre tres y cinco aos. La energa elica, muchas veces, es la opcin ms barata para sitios remotos no conectados a la red elctrica, en comparacin con otras opciones como plantas de diesel, sistemas fotovoltaicos o extensin de la red. Sistemas hbridos, en que se combina la energa elica con otra fuente de generacin como, por ejemplo, sistemas fotovoltaicos o generadores diesel, pueden proveer la opcin tcnica y econmicamente ms eficiente, porque explotan las ventajas de la disponibilidad del recurso energtico con la curva de demanda.

6.1.2 Bombeo de agua Igual que los sistemas elctricos, los costos del sistema elico para bombeo de agua pueden variar dependiendo de varios factores, sobre todo de la capacidad de bombear agua en litros por segundo. Se estima que el costo total para un sistema mecnico es alrededor de US$ 2.500 a $10.000, mientras que uno elctrico para bombeo de agua suele costar entre US$ 8.000 y $25.000. La inversin en mantenimiento y reemplazo, generalmente, es ms baja para sistemas mecnicos, porque no tienen componentes elctricos.

6.2 Proyectos conectados a la redEl costo para producir electricidad generada por el viento en sistemas grandes se ha reducido en ms de un 80% en los ltimos 20 aos. Los avances en la tecnologa, la fabricacin a gran escala y una mayor experiencia han jugado un papel muy importante para disminuir el costo de la produccin de energa elica. Bajo las condiciones actuales, las plantas de energa pueden generar electricidad con precios de entre US$ 0,03 y $0,05 por kilovatio-hora producido. Este monto incluye costos de operacin y mantenimiento, seguros y el capital de inversin. Cuando se compara con los precios de la energa elica de hace veinte aos, encontramos que han ido disminuyendo: en 1981 eran de, aproximadamente, 25 centavos de dlar por kWh. Se espera que el costo de generacin baje an ms, entre un 10% y un 20% en los prximos 5 aos. Los de operacin y mantenimiento son bastante bajos: en parques elicos, conjunto de molinos que trabajan en red, en operacin van de 0,008 a 0,02 centavos de dlar por kilovatio-hora.

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Costos

El precio promedio por kilovatio instalado de aeroturbinas de tamao grande baj de unos US$3.000, en 1980, a $950, en el 2000. En general, las turbinas, incluyendo la instalacin, equivalen al 80% del costo inicial; el resto incluye la obra civil, la conexin a la red, la propiedad o constituyen alquiler de los terrenos y los caminos de acceso, entre otras cosas. Estos ltimos pueden variar considerablemente de un proyecto al otro. La Tabla 1 presenta un resumen de los diferentes costos. Tabla 1. Costos de la energa elica.

Consideraciones En comparacin con otras fuentes de generacin elctrica, tanto plantas trmicas como renovables, la energa elica puede ser muy competitiva. Sin embargo, existen algunos aspectos que hay que tomar en cuenta al evaluar el costo relativo de esta tecnologa (AWEA, 2001): El valor es afectado, significativamente, por la velocidad promedio del viento, porque la cantidad de energa generada aumenta exponencialmente con la velocidad del viento: pequeas diferencias en sta significan grandes diferencias en la generacin y en consecuencia, en los costos. Por ejemplo, un parque elico que pueda generar a un costo de 4,8 centavos/kWh, con una velocidad del viento de 7,2 m/s, generara a 2,6 centavos/kWh con una velocidad de 9,3 m/s, o sea, habra una reduccin del 45%. El tamao del parque elico tambin afecta el costo de generacin; por ejemplo, una planta de 3 MW generando a 5,9 centavos/kWh, generara, considerando todos los otros factores iguales, a 3,6 centavos/kWh, si la capacidad fuera 51 MW. La energa elica es muy demandante en capital, es decir, su valor principalmente es definido por el capital requerido para la fabricacin y la instalacin de las turbinas. Consecuentemente, los costos de generacin dependen mucho de la inversin inicial; o sea, la ingeniera financiera del proyecto. Actualmente, los proyectos elicos suelen financiarse a plazos relativamente cortos y a tasas de inters comerciales, lo cual implica, generalmente, una elevada carga de deuda en los primeros diez aos; por ello se busca que los arreglos financieros cuenten con un financiamiento a largo plazo, como los de proyectos energticos convencionales. Se ha estimado que, si los parques elicos se financiaran con condiciones iguales a las plantas de gas natural, por ejemplo, el costo de generacin bajara en casi un 40%. El precio de la energa elica se est reduciendo ms rpido que el de la generacin convencional, por ejemplo en la ltima dcada el precio se redujo en un 15% cada vez que se duplic la capacidad instalada mundial. Si los costos de generacin internalizan los costos ambientales, la energa elica sera an ms competitiva por los bajos impactos que produce. Los parques elicos no generan emisiones ni impactos en la etapa de exploracin, transporte de combustibles o transformacin del recurso.

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7. Aspectos Ambientales

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xiste un amplio consenso en nuestra sociedad sobre el alto grado de compatibilidad entre las instalaciones elicas y la capacidad de carga de los ecosistemas naturales. En comparacin con las fuentes de energa convencionales, los impactos ambientales de la energa elica son locales y, por lo tanto, se pueden monitorear y mitigar con relativa facilidad. Las turbinas elicas no emiten sustancias txicas o gases, por lo que no causan contaminacin del aire, del agua y del suelo, y no contribuyen al efecto invernadero y al calentamiento global. An as, existen ciertos impactos derivados del aprovechamiento de la energa elica que no deben obviarse en el diseo de un proyecto elico. En proyectos grandes, las acciones que generan mayor nmero de impactos son las referidas a obras civiles: vas de acceso, cunetas, edificaciones de control y subestacin. Todas estas intervenciones causan una alteracin del suelo y de la cubierta vegetal y, en ocasiones, pequeas modificaciones geomorfolgicas por desmontes o aplanamientos. No obstante, en la mayora de los casos, el acceso principal son carreteras ya existentes. Otro aspecto que se considera como impacto es el ruido, tanto el producido por las mquinas, como el aerodinmico, producto de la rotacin de las aspas. Sin embargo, mejoras en diseos recientes, por ejemplo en la calidad de los sistemas mecanizados y los tratamientos superficiales de los materiales que forman las aspas, el ruido producido por una turbina se ha disminuido significativamente. Una turbina grande a 250 metros de distancia produce un ruido equivalente al compresor de un refrigerador domstico estndar. El uso de los suelos a menudo es tema de discusin con respecto al desarrollo de plantas elicas, instalaciones que han sido criticadas por usar terrenos extensos. La experiencia de campo en los Estados Unidos indica que la mayora de los proyectos ocupan menos de ocho hectreas por megavatio; sin embargo, es importante observar, cuando se habla de las tierras usadas por los parques elicos, que muy poca de ella realmente se ocupa: la tecnologa hace que se preste, perfectamente, para compartirla con otras actividades como el pastoreo y la agricultura. En trminos de ocupacin real de la tierra, un parque elico, requiere de un 1 a un 5% del terreno para las turbinas y vas de acceso. El resto del terreno se puede utilizar en otras actividades tradicionales. Con respecto al consumo de agua, la energa elica necesita mucha menos comparada con otras fuentes de generacin. Mientras que las plantas trmicas ocupan mucha agua para el ciclo termodinmico, las turbinas elicas slo necesitan agua para limpiar las aspas en reas secas, cuando la lluvia no lo hace. Se estima que la energa elica consume 0,004 litros por kWh, frente a 1 2 litros/kWh por las plantas trmicas. Los parques elicos, por lo general, estn ubicados en reas montaosas, en posiciones prximas a las partes altas, en donde se suele manifestar un alto potencial del recurso. En estas zonas el grado de conservacin natural suele ser bueno y, en ocasiones, con alto poder paisajstico, por lo que la ocupacin del terreno por las instalaciones del parque elico es un factor de importancia por su posible impacto en los recursos naturales, paisajsticos o culturales de la zona. El oscurecimiento ha sido un efecto que ha requerido estudios especficos, ya que las personas que residen cerca de los parques elicos manifiestan tener menor disponibilidad de luz en sus viviendas. Sin embargo, su incidencia es de escasa importancia, puesto que la ocupacin irreversible del suelo por efecto de la instalacin de los aerogeneradores representa un porcentaje muy bajo en relacin con la superficie total ocupada por el parque, quedando prcticamente todo el terreno disponible para aquellos usos que habitualmente se daban en el rea del emplazamiento.

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Aspectos Ambientales

La construccin hace que la fauna (mamferos superiores principalmente), durante la fase de construccin, se desplace temporalmente pero se ha comprobado que, finalizada la obra, vuelve al rea del parque elico a pesar del ruido y de las labores de mantenimiento en la instalacin. Esto incluye a las aves locales, no as a las migratorias que, en caso de transitar, son previsiblemente ms afectadas por el riesgo de colisin contra las aspas, torres y tendidos elctricos; si bien, esto depende de su tamao, tipo de visin y agilidad de vuelo. Los datos disponibles indican que, an en zonas de paso de grandes bandadas de aves migratorias, los impactos observados son pequeos y los riesgos para aves locales o animales voladores nativos casi nulos. Otro aspecto que ha sido tema de discusin son las aeroturbinas con aspas de acero, ya que han sido sealadas como causa de interferencia electromagntica en ciertos casos, al interrumpir los sistemas de televisin, radio, microondas y de navegacin. Debido a esto, los constructores han tenido que demostrar que ellas no causarn interferencias significativas en los nuevos sitios. No se espera que esto sea un serio impedimento para el desarrollo de las aeroturbinas, dado que la mayora de las aspas en la actualidad, son de fibra de vidrio o de madera laminada, por lo cual no producen el mismo efecto. De cualquier forma, las instalaciones de parques elicos deben ser precedidas por un estudio de impacto ambiental que debe ser aprobado por las autoridades competentes en el tema, para obligar a los promotores de proyectos elicos a adoptar las medidas pertinentes y aminorar, as los posibles impactos negativos que puedan producir sobre el medio ambiente local.

Figura 10. Vista parque elico, Tilarn - Costa Rica (Foto: cortesa Sr. Misael Mora)

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8. Ventajas y Desventajas8.1 Ventajas

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a energa elica presenta varias ventajas, entre las cuales se pueden destacar las siguientes:

Su impacto al medio ambiente es mnimo: no emite sustancias txicas o gases, por lo que no causa contaminacin del aire, el agua y el suelo, y no contribuye al efecto invernadero y al calentamiento global. La produccin de energa por medios elicos no presenta incidencia alguna sobre las caractersticas fisicoqumicas del suelo o su erosionabilidad, ya que no se produce ninguna contaminacin que incida sobre este medio, ni tampoco vertidos o grandes movimientos de tierra. El viento es una fuente de energa inagotable y abundante. Se estima que, tericamente, existe el potencial elico para suplir 15 veces la demanda actual de energa en el mundo. La tecnologa no usa combustibles y el viento es un recurso del propio pas, por lo que es una de las fuentes ms baratas: cuando existe potencial comercialmente explotable puede competir en rentabilidad econmica con otras fuentes tradicionales como las centrales trmicas de carbn (consideradas el combustible ms barato) , incluso, con la energa nuclear, la cual tiene un impacto ambiental mucho mayor. En comparacin con otras tecnologas aplicadas para electrificacin rural, la operacin de un sistema elico es muy barata y simple. El sistema no requiere mayor mantenimiento, aparte de una revisin peridica de las bateras, en caso de tenerlas, y una limpieza de las aspas en pocas secas. Proyectos de energa elica se pueden construir en un plazo relativamente rpido; por ejemplo, un parque elico de 50 MW se puede instalar en un ao; si la etapa de pre-construccin ha sido cuidadosamente planificada y ejecutada.

8.2 DesventajasComo toda fuente de energa, la elica tiene sus desventajas tambin: La variabilidad del viento: para proyectos aislados se requiere de un mecanismo de almacenamiento en batera de la energa generada, para poder disponer de energa cuando no haya suficiente viento. Esto representa un costo adicional al sistema. Para parques elicos la variabilidad del viento impacta en la calidad de la electricidad que se pueda entregar a la red elctrica; i.e., la estabilidad del voltaje y la frecuencia. A pesar de los buenos avances en el diseo de las turbinas elicas para disminuir el impacto de la variabilidad del viento, sta representa un riesgo en la inversin al no poder suplir los compromisos; adicionalmente, no se puede disponer de energa siempre que el sistema lo demande. El alto costo inicial: en comparacin con fuentes trmicas de generacin, un proyecto elico tiene un alto costo inicial. Si bien, a lo largo de su vida til puede resultar ms econmico por sus bajos costos de operacin y mantenimiento, la inversin inicial requerida puede ser una barrera para la realizacin del proyecto, sobre todo en zonas rurales aisladas. Cantidad de viento: es una opcin factible y rentable slo en sitios con suficiente viento, lo cual significa que no se puede aplicar en cualquier lugar. El impacto visual: desde el punto de vista esttico, produce un impacto visual inevitable, ya que, por sus caractersticas, precisa emplazamientos fsicos que normalmente evidencian la presencia de las mquinas (cerros, colinas, litoral). En este sentido, el desarrollo del parque elico puede producir una alteracin sobre el paisaje.

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9. Experiencias en Amrica Central

9.1 Proyectos desarrollados por pas

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l desarrollo de la energa elica, en Amrica Central, para generacin elctrica se puede considerar como incipiente. Hay algunos proyectos ya en operacin y varias iniciativas para desarrollar ms proyectos a escala mediana y grande; sin embargo, el conocimiento de la tecnologa y sus oportunidades es limitado, as como la capacidad institucional para acelerar el desarrollo de proyectos elicos.

Figura 11. Parque elico, Tilarn - Costa Rica. (Foto: cortesa Sr. Misael Mora)

La siguiente tabla muestra un resumen de los proyectos grandes bajo desarrollo y en operacin en la regin, representando un potencial total de unos 400 MW. Se puede destacar que, de los siete pases, la energa elica est ms avanzada en Costa Rica, con cuatro parques elicos operando. En los otros pases se estn desarrollando varios proyectos, por lo que se puede esperar que, en pocos aos, haya ms en operacin.

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Experiencias en Amrica Central

Tabla 2. Proyectos elicos en Amrica Central.

Fuente: ERAC, 2000 / BUN-CA

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Un esfuerzo para impulsar la energa elica en la regin fue el proyecto Energas Renovables en Amrica Central: el mercado potencial de la energa elica, producto de una colaboracin entre el Ministerio de Energa y Minas de Guatemala, el Ministerio de Recursos Naturales y Ambiente de Honduras y la Comisin Europea. El proyecto se desarroll durante 1999 y 2000, con el objetivo de impulsar el desarrollo de las energas renovables, con un enfoque en la energa elica. Como resultados se destacan un anlisis de la situacin actual de las energas renovables, propuestas de polticas para impulsar su desarrollo, un portafolio preliminar de proyectos y la identificacin de las barreras principales. Otra iniciativa que promueve la energa elica en la regin es el proyecto Determinacin del Potencial de la Energa Elica en Panam, realizado por la Empresa de Transmisin Elctrica S.A. (ETESA) de Panam, patrocinado por el Fondo para el Medio Ambiente Mundial (FMAM), por medio del Programa de las Naciones Unidades para el Desarrollo (PNUD). El proyecto ha elaborado un mapa elico del pas y ha identificado sitios promisorios para el desarrollo del primer parque elico de 20 MW. En el contexto de FOCER, BUN-CA ha desarrollado varias actividades para promover la energa elica. En marzo del 2000, FOCER facilit y patrocin la participacin de diez representantes de Amrica Central en el Curso sobre generacin de electricidad por medio de la energa elica, en el proyecto del Parque Elico Tejona Guanacaste, Costa Rica. Este curso fue organizado por el Instituto Costarricense de Electricidad (ICE) y la Asociacin ERA, e impartido mediante sesiones tcnicas por el ECN de Holanda. Adems, FOCER apoy la elaboracin de un plan de negocios del proyecto elico El Rodeo de 3 MW, desarrollado por la Empresa Elctrica Municipal de San Marcos en Guatemala, con asistencia tcnica de NRECA en Guatemala. Adems de proyectos medianos o grandes, en todos los pases de Amrica Central se encuentran suplidores de pequeos sistemas, los cuales desarrollan programas de electrificacin rural con sistemas elicos (ver Anexo II).

9.2 Principales barreras al desarrollo de la energa elicaEl desarrollo de la energa elica en Amrica Central ha estado limitado, no por la disponibilidad del recurso viento en la regin, sino por una serie de obstculos o barreras externas que se pueden considerar comunes en todos los pases. Estos se pueden resumir en las siguientes categoras: a. Barreras de informacin b. Barreras financieras c. Barreras tecnolgicas d. Barreras de mercado a. Barreras de informacin En la regin existe un gran desconocimiento de las oportunidades de la energa elica entre los desarrolladores de proyectos, las agencias estatales del sector de energa, las universidades y las poblaciones rurales en necesidad de mayor capacidad de generacin de origen local. Existen varias experiencias con sistemas pequeos, sobre todo para bombeo de agua, pero estas iniciativas no son coordinadas y no hay informacin disponible de su contribucin al balance energtico de los pases. Otra barrera de informacin ha sido la falta de mapas de vientos en la regin que puedan orientar sobre el desarrollo del potencial elico para generacin elctrica, a los inversionistas y los gobiernos.

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b. Barreras financieras Estas se refieren a la limitacin de los recursos de inversin de los desarrolladores de proyectos. Pueden considerarse como barreras financieras todas aquellas que incidan sobre los costos y la toma de decisiones para hacer un proyecto elico viable; por ejemplo: Altos costos iniciales: al igual que en las otras tecnologas de energa renovable, el costo inicial de un proyecto elico es alto en comparacin con sistemas basados en combustibles fsiles, como las plantas de diesel. Si bien, sobre la vida til del proyecto, el costo total puede ser menor, dados los bajos precios de operacin y mantenimiento, la alta inversin inicial requerida es un factor limitante para su realizacin, sobre todo en zonas rurales sin electricidad y con poca capacidad de pago. Falta de acceso a financiamiento: debido a esta alta inversin inicial y a su recuperacin a largo plazo, se requiere identificar fuentes de financiamiento a un tiempo relativamente largo. Por ejemplo, para un parque elico se requiere financiamiento durante, por los menos, 10 aos; sin embargo los recursos de inversin disponibles en la regin de Amrica Central son de corto plazo, lo cual inhibe su desarrollo. Con respecto a proyectos pequeos, existen pocas fuentes de financiamiento para electrificacin de viviendas rurales. Hay, entonces una necesidad evidente de contar con fondos especializados en proyectos de energa renovable. Riesgo de inversin: el sector financiero ve un alto riesgo en la inversin de proyectos elicos, sobre todo por la variacin de generacin debido a las fluctuaciones del viento. Para minimizar ese riesgo se requiere elaborar estudios detallados de las caractersticas del viento a largo plazo, con el fin de conocer con suficiente certeza el potencial comercial de generacin. Estabilidad de los niveles de los precios de venta: el sector elctrico en la mayora de los pases centroamericanos se encuentra en movimiento hacia mercados abiertos, lo cual resulta en una tendencia a la bsqueda de la fuente de generacin ms barata a corto plazo, y el establecimiento de los precios elctricos segn el mercado libre (e.g. mercado de ocasin mercado spot). Por el alto costo inicial, los proyectos elicos requieren garantizar la operacin y venta durante un perodo relativamente largo para ser factibles y competitivos. La tendencia del mercado elctrico es una barrera para lograr la certeza de flujo de caja que busca el inversionista. Hay que afirmar que, por medio de los contratos de suministros a largo plazo, s existe una medida para superar esta barrera. c. Barreras tecnolgicas La mayor barrera tecnolgica es la variabilidad del viento. Esto significa que no se puede disponer de la energa cuando el sistema lo demande y que se requiere un mecanismo de almacenamiento o compensacin de otras fuentes. Con respecto a proyectos conectados a la red elctrica, el despacho de carga puede estar limitado por su capacidad de integrar sistemas de generacin caracterizados por la fluctuacin y la ausencia de pronsticos de la capacidad firme. En los sistemas existentes, la energa elica sera integrada como generacin de base ("base load") siempre y cuando se disponga de ella. Actualmente existe una falta de experiencia por parte de los centros de despacho en los diferentes pases, sobre el manejo de la energa producida por los parques elicos. Esta es una barrera tecnolgica importante, pero superable mediante el entrenamiento del personal de dichos centros.

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d. Barreras de mercado El modelo de mercado elctrico ms competitivo existente que se ha introducido en la mayora de los pases, representa una barrera relevante para la implementacin de la energa elica en el sector elctrico. Cuando este mercado est completamente liberado, los generadores elicos deberan ser despachados segn orden de mrito. Esto trae consigo varias consecuencias: a. El hecho de ser despachados o no es un riesgo para los generadores elicos, porque esto funciona segn los costos variables o el valor del agua, en el caso de plantas hidroelctricas; por eso, la fuente elica con costos variables casi cero debera ser despachada con mayor prioridad. b. Est la obligacin de las distribuidoras de cubrir el 100% de la capacidad firme. En el caso de la energa elica la capacidad firme, aunque existente, sera muy baja comparada con la instalada o el promedio real. Por lo tanto, sera muy difcil pactar un contrato a largo plazo que sirva de base slida para cualquier proyecto elico. c. Los precios de la electricidad en el mercado estn sometidos a la variacin; esto representa una desventaja para cada generador, pues est expuesto al riesgo de la incertidumbre en torno a las ventas futuras de energa (a largo plazo). d. La cantidad de energa vendida en el mercado centroamericano se da nicamente a precios determinados por los costos variables de los otros generadores en el sistema, lo que puede provocar que los ingresos no justifiquen inversiones en parques elicos. e. En algunos pases el sistema tarifario para la transmisin se basa en el principio de que los generadores que estn cerca del centro de carga tienen que pagar una tarifa de peaje menor que los que estn lejos. Por lo tanto, la remuneracin para el acceso est determinada por el punto fsico (nodo) de conexin a la red elctrica. Este mtodo incluso, podra resultar en tarifas negativas; es decir, en crditos que recibiran algunos generadores por su cercana a los puntos de demanda. Por lo general, los sitios favorables para parques elicos no estn cerca de centros de demanda elctrica, por lo que, en general, los generadores tendrn que pagar una tarifa superior a las de otros.

Figura 12. Parque elico Tilarn - Costa Rica (Foto: cortesa Sr. Misael Mora)

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ANEXO 1. Publicaciones y Sitios Web Recomendados

Algunas publicaciones recomendadasAmerican Wind Energy Association, disponible en AWEA (2001). The most frequently asked questions about wind energy. http://www.awea.org ECN (2001). Generacin de electricidad por medio de energa elica. Curso organizado por ICE, ERA, ECN y BUN-CA. Costa Rica, marzo del 2001. ERAC (1999). Desarrollo de energas renovables en el proceso de liberalizacin del mercado energtico en Amrica Central. Primer y segundo informe del proyecto Energas Renovables en Amrica Central. ERAC (2000). Energas renovables en Amrica Central, el mercado potencial de la energa elica. Memoria del seminario regional. Tegucigalpa, Honduras, mayo del 2000. FENERCA (2001). Modelos empresariales para servicios energticos aislados. Programa Financiamiento de Empresas de Energa Renovable en Centroamrica (FENERCA). E+CO, BUN-CA, PA Government Services, San Jos, Costa Rica. FENERCA (2001). Promocin de energa renovable en Centroamrica: oportunidades para el planteamiento de polticas. Programa Financiamiento de Empresas de Energa Renovable en Centroamrica (FENERCA). E+CO, BUN-CA, PA Government Services, San Jos, Costa Rica. Gipe, P. (2000). Energa elica prctica. Promotora General de Estudios S.A., Sevilla, Espaa. Progrensa (2001). Energa elica. Monografas tcnicas de energa renovable. Promotora General de Estudios S.A., Sevilla, Espaa.

Algunos sitios web recomendados1. Informacin educativa http://www.solstice.crest.org/renewables/re-kiosk/wind/index.shtml Informacin bsica sobre aplicaciones, tecnologas y aspectos econmicos de la energa elica. http://www.windpower.dk Sitio informativo de la Asociacin Danesa de la Industria de la Energa Elica, enfocado en turbinas grandes. http://www.dianet.com.ar/dianet/users/Solis/Informe2.htm.Energa elica Datos sobre el funcionamiento de la energa elica, adems con informacin de otras fuentes de energa. http://www.eole.org/ Sitio sobre pequeos y grandes sistemas elicos (en francs).

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Publicaciones y Sitios Web Recomendados2. Fabricantes y desarrolladores de proyectos Sistemas grandes http://www.vestas.com/ Vestas Wind Systems: fabricante dans de aerogeneradores de 660 a 2.000 kW. http://www.bonus.dk/ BONUS Energy A/S: fabricante dans de aerogeneradores de 600 a 2.000 kW. http://www.neg-micon.com/ NEG Micon A/S: fabricante dans de aerogeneradores de 600 a 2.500 kW. http://www.made.es/ MADE-ENDESA: diseados y fabricante de aerogeneradores de 300 a 1.300 kW. http://www.wind.enron.com/ Enron Win:, fabricante norteamericano de aerogeneradores de 750 a 1.500 kW. http://www.gamesa.es/ Gamesa Elica: fabricante, diseador y desarrollador tecnolgico de aerogeneradores; instalador de parques elicos "llave en mano", operador y encargado de mantenimiento de parques elicos. http://www.nordex-online.com/ Nordex A/S: fabricante dans de aerogeneradores de 250 a 2.500 kW. Sistemas pequeos elctricos http://www.bergey.com/ Bergey Windpower Co: fabricante norteamericano de pequeos aerogeneradores (1 10 kW). http://www.windenergy.com/ Southwest Windpower: fabricante norteamericano de pequeos aerogeneradores (400 3.000W). http://www.almac.co.uk/proven/ Proven: fabricante britnico de pequeos aerogeneradores (600 6.000 W) y otros equipos renovables. http://www.windmission.dk/ Windmission: fabricante dans de pequeos aerogeneradores (600 4.000W). http://www.aocwind.net/ Atlantic Orient Corporation: fabricante norteamericano de pequeos aerogeneradores (10 50 kW). http://www.venwest.iinet.net.au/tubines.htm Westwind: fabricante australiano de pequeos aerogeneradores (2,5 20 kW). http://www.synergypowercorp.com/ Synergy Power Corp: fabricante de pequeos aerogeneradores especficamente diseados para bajas velocidades de viento. Sistemas mecnicos para bombeo de agua http://www.windmillpower.com/homeSP.html Windtech International: fabricante de sistemas elicos para bombeo de agua.

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Publicaciones y Sitios Web Recomendados

http://www.dutchind.com/ Dutch Industries http://www.airliftech.com/ Airlift Technologies http://www.aermotorwindmills.com/ Aermotor Windmills http://www.bowjon.net/ Bowjon International 3. Otros http://www.nrgsensors.com/ NRG Systems, fabricante de sistemas de medicin elica.

4. Revistas http://www.windpower-monthly.com Windpower Monthly: revista mensual (en ingls). http://www.windstats.com Windstats Newsletter: revista internacional (en ingls). http://www.windmillersgazette.com/ Windmillers Gazette: revista de sistemas elicos para bombeo de agua (en ingls) 5. General http://www.awea.org Asociacin Americana de la Energa Elica. http://www.ewea.org Asociacin Europea de la Energa Elica. http://www.britishwindenergy.co.uk/ Asociacin Britnica de la Energa Elica. http://www.indianwindpower.com/ Asociacin de Fabricantes de Turbinas Elicas de India. http://www.igc.org/energy/wind.html Recursos en la Internet sobre la energa elica.

http://www.winddata.com/ Base de datos sobre caractersticas del viento de la Universidad Tcnica de Dinamarca (DTU).

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Publicaciones y Sitios Web Recomendados

http://www.eco-web.com/ Directorio global de tecnologas ambientales, incluyendo energa elica.

http://www.energy.sourceguides.com/businesses/byP/wRP/wRP.shtml Directorio de negocios elicos en el mundo. http://www.idae.es/ Instituto para la Diversificacin y Ahorro de la Energa de Espaa. http://www.bun-ca.org Biomass Users Network: Oficina regional para Centro Amrica (BUN-CA), ONG con la misin de contribuir al desarrollo y fortalecimiento de la capacidad productiva de Amrica Central, en cuanto a energa renovable, eficiencia energtica y agricultura sostenible. http://www.energyhouse.com E+Co: Corporacin de inversiones en energa renovable y eficiencia energtica, sin fines de lucro.

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ANEXO 2. Consultores y Suplidores de Equipo en Amrica Central(Espacio para anotar nuevas referencias)BELICE: Kelosha Corporation P.O. Box 165 Dangriga Tel.: (501) 5-12050 E-mail: [email protected] GUATEMALA: LUEX 3. Av. 13-33 zona 1 Ciudad de Guatemala Tel.: (502) 232-2603 Fax: (502) 232-8518 DINTERSA 5 Avenida 1-71, zona 9, local 4 CP 01009 Ciudad de Guatemala Tel.: (502) 332-3807, 332-3918 Fax: (502) 332-3918 E-mail: [email protected] EL SALVADOR: TECNOSOLAR Colonia Centroamrica, Calle San Salvador 417 San Salvador Tel./fax: (503) 260-2448, 261-1184 E-mail: [email protected] SERVICIOS SOLAR Alameda Dr. Manuel Enrique Araujo Km. 5, Calle a Santa Tecla Plantel COGESA San Salvador PBX: (503) 298-2706 Fax: (503) 279-4911 HONDURAS: RELECTOR Plaza Gral. San Martn # 346 Colonia Palmira Tegucigalpa Tel.: (504) 232- 4062 Fax: (504) 232- 4111

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Consultores y Suplidores de Equipo en Amrica Central

SOLARIS Col. Palmira. Av. Rep. de Chile # 218 Tegucigalpa 2351 Tel.: (504) 239-1028 Fax: (504) 232- 8213 E-mail: [email protected] NICARAGUA: ECAMI Altos de Santo Domingo Las Sierritas Managua Tel.: (505) 276-0925 Fax: (505) 276-0240 E-mail: [email protected] TECNOSOL Rotonda Bello Horizonte, 150 mts. arriba Casa L I 20 Managua Telefax: (505) 244-2205 E-mail: [email protected] TECSOL Managua Telefax: (505) 278-0940 E-mail: [email protected] Bombas de Mecate/ Aerobombas (AMEC) Luis Romn Tel. : (505) 227-6935 E-mail: [email protected] COSTA RICA: NORDTECO S.A. Nrdica de Tecnologa y Comercio Representacin de VESTAS Apartado 631-1007 Centro Coln, San Jos Tel: (506) 290- 8605, 231- 3628 Fax: (506) 232 8546 GJimnezS, consultores en energa Apartado 220 2010, San Jos Tel.: (506) 385 2365 Fax: (506) 232 8546 E-mail: [email protected]

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Consultores y Suplidores de Equipo en Amrica Central

INTERDINAMICA Barrio Aranjuez San Jos Tel.: (506) 221-8333 Fax: (506) 222-5241 E-mail: [email protected] Web: http://www.interdinamic.com ENERCOS Tel.: (506) 386 6559 Fax: (506) 260 3641 E-mail: [email protected] Energa Centroamrica S.A. Apartado 799-1007 San Jos Tel: (506) 232 02 27 Fax: (506) 222 51 73 Durman Esquivel Tel.: (506) 212 5800 Fax: (506) 256 7176 E-mail: [email protected] PANAM: SOLARPAN Mall - P.O. Box 6-9569, El Dorado 507 Ciudad de Panam Av. Balboa Tel.: 507- 213-8060 Fax : 507- 213-8062 PASS Calle Ramn Arias, edificio Malina, planta baja Ciudad de Panam Tel.: (507) 263-8797/8635 Fax: (507) 263-8797 E-mail: [email protected] Web: http://www.panelsolar.com SOL ENERGY AS Apartado 0819-11880, El Dorado Ciudad de Panam Tel/fax: (507) 317-0732 Cel: (507) 674-1511 E-mail: [email protected] Web: www.solenergy.com

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ANEXO 3. Conceptos Bsicos de Energa

1. Energa y Potencia

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a energa es parte de todos los ciclos de la vida y es un elemento esencial para prcticamente todas las actividades. Ella es un concepto que se relaciona con varios procesos (como quemar combustibles o propulsar mquinas), as como con las observaciones de dichos procesos. La energa se define cientficamente como la capacidad de hacer trabajo.

Fuentes de energa Existen diferentes fuentes de energa, las cuales se pueden clasificar en dos grupos: Fuentes renovables: no se agotan por su uso, como la energa del viento y del sol. El agua y la biomasa tambin se incluyen en esta categora, aunque son renovables bajo la condicin de que la fuente se maneje en forma apropiada, por ejemplo, las cuencas hidrolgicas y plantaciones de rboles. Fuentes no-renovables: estn disponibles en cantidades limitadas y se agotan por su uso, como los combustibles fsiles (carbn mineral, petrleo, gas natural). Estas tienen la caracterstica de que, una vez utilizadas para la generacin de energa, no se pueden volver a usar. Formas de energa La energa tiene diferentes formas, entre las cuales podemos citar las de mayor importancia: Energa cintica: la de un objeto en movimiento como por ejemplo, el agua de un ro. La velocidad y masa del objeto determinan, en gran parte, la cantidad de su energa cintica. Cuanto ms rpido fluye el agua, ms energa estar disponible. Energa potencial: la de la posicin de un objeto con respecto relativo a la tierra. Esta forma est almacenada y se convierte en energa cintica cuando el objeto se cae. Por ejemplo, el agua en un embalse tiene el potencial de caerse y, cuanto ms alta la presa, ms energa potencial contiene el agua. Energa trmica (calor): una forma de energa cintica causada por el movimiento de los tomos o las molculas en un material, sea slido, gaseoso o lquido. Su cantidad es determinada por la temperatura del material, entre ms alta la temperatura, ms energa est disponible. Por ejemplo, en la combustin de madera u otros materiales se genera calor. Energa qumica: la almacenada en tomos y molculas; por ejemplo, en materiales combustibles y bateras (acumuladores). Energa elctrica: ms conocida como electricidad; es el flujo de los electrones en un material conductivo, como un cable elctrico. Energa electromagntica (radiacin): la que todos los objetos emiten en diferentes cantidades. La luz es una forma visible de radiacin. Energa mecnica (o energa rotacional): la de rotacin de un eje girando. Esta se produce, por ejemplo, en una turbina hidrulica propulsada por el agua.

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Conceptos Bsicos de Energa

Transformacin de energa Utilizar la energa significa, transformar una forma de ella en otra. Por ejemplo, aprovechando la fuerza del viento, se convierte la energa cintica en mecnica, la cual, luego se puede convertir en elctrica. Para obtener iluminacin, se convierte la elctrica en electromagntica o radiacin. Igualmente, generar energa significa convertir una forma de ella en otra; por ejemplo, la cintica de agua en movimiento a mecnica, en un sistema hidrulico. Los trminos utilizar y generar energa cientficamente no son correctos porque ella no se puede crear ni destruir. Se puede transformar de una forma a otra, pero no se gasta y su cantidad total se mantiene igual en cualquier proceso. Lo anterior es la base de la Primera ley de la termodinmica. Sin embargo, en trminos prcticos s se gasta la energa, debido a que se convierte en una forma que ya no se puede aprovechar. Por ejemplo, cuando se quema una rama seca, la energa qumica contenida en la madera se convierte en trmica, o sea, en calor, la cual se puede aprovechar; pero luego se dispersa en el ambiente y no se puede utilizar nuevamente. Oferta, demanda y consumo En el anlisis de la utilizacin de energa en el nivel nacional o sectorial se pueden distinguir tres conceptos: Oferta de energa: se requiere de ella para aplicaciones como iluminacin, coccin, procesos industriales y transporte. La oferta energtica puede ser diferente de un lugar a otro, dependiendo de condiciones locales como el clima y las costumbres, y segn los diferentes tipos de usuarios (viviendas, industrias, transporte, etc). Se puede satisfacer una necesidad especfica de energa con diferentes fuentes e, igualmente, no todas las necesidades se pueden satisfacer por falta de fuentes o presupuesto. Demanda por energa: necesidad de fuentes que puedan satisfacer las necesidades de energa. Depende de factores como poblacin, nivel de desarrollo econmico, disponibilidad de tecnologa, etc. Igual a stas, no siempre se puede satisfacer la demanda por energa. Consumo de energa: utilizacin real de fuentes; tambin llamada demanda expresada.

En todas las transformaciones de energa, se pierde una parte de ella debido a su conversin parcial en una forma que no se puede aprovechar, generalmente en calor. La fraccin de la energa utilizable, como resultado de un proceso de conversin, y su insumo se llama la eficiencia del proceso, la cual, generalmente, se representa como un porcentaje. En frmula se expresa de la siguiente manera:

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Cuanto ms alta sea la eficiencia, menos energa se pierde. La siguiente tabla muestra eficiencias tpicas para algunos procesos de conversin: Eficiencias tpicas de procesos de conversin energtica

Potencia Este es un concepto muy relacionado con el de energa. Se define como la capacidad de suplir una cierta cantidad de energa durante un perodo de tiempo definido. Esto se ilustra as: cuando aplicamos un proceso de conversin de energa, estamos interesados en dos cosas: la cantidad de energa convertida, y la velocidad a cual se convierte. Esta velocidad se llama potencia (P), expresada como energa por segundo o, en frmula, de la siguiente manera:

Por ejemplo, un tanque de gasolina de un vehculo contiene una cantidad dada de energa. Este se puede usar en un cierto perodo de tiempo, o sea, el proceso de combustin puede ser corto o largo. Cuanto ms corto el perodo, ms alta es la potencia. Este principio aplica para cualquier proceso de conversin de energa. Si bien en lenguaje comn estos trminos se intercambian frecuentemente, cuando se habla tcnicamente sobre un sistema de generacin o utilizacin de energa es importante distinguirlos bien. Unidades de medicin Existen diferentes unidades aplicadas para la expresin cuantitativa de energa y potencia. La unidad cientfica y ms usada para energa es el Joule (o julio, abreviado como J). Otras unidades usadas son, por ejemplo calora, toneladas de carbn equivalente (TCe) y el British Thermal Unit (BTU). Existen factores especficos para convertir las diferentes unidades en otras. La unidad para potencia es el Watt (o vatio, abreviado como W). Este es definido como 1 joule por segundo (J/s). Otra unidad que se usa frecuentemente es el caballo de fuerza (HP).

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Un Joule y un Watt son medidas muy pequeas comparadas con las cantidades transformadas en la mayora de las aplicaciones energticas. Por eso, se usan mltiplos de 1.000; por ejemplo, 1.000 watt es equivalente a 1 kilowatt o 1 kW. La siguiente tabla resume los prefijos y smbolos usados: Adicionalmente, se pueden agregar ndices a una unidad para indicar la forma de energa o potencia. Por ejemplo, para la potencia de un equipo de convertir energa trmica se usa kWth. Igualmente, la potencia elctrica se indica como kWel y, la potencia mecnica como kWm.

2. ElectricidadCorriente elctrica El flujo de la energa elctrica, o la electricidad, se llama corriente, cuya unidad de medida son los amperios (A). Para generar una corriente elctrica a travs de un cable es necesario tener una diferencia de tensin entre sus dos extremos (diferencia de potencial). Igualmente si se quiere hacer que el agua se mueva a travs de un tubo, necesita tener una diferencia de presin entre los dos extremos del tubo. Si se dispone de una gran diferencia de tensin, pueden transportarse grandes cantidades de energa por segundo a travs del cable; es decir, grandes cantidades de potencia. La tensin elctrica es equivalente a voltaje, medido en voltios (V). La potencia elctrica en watts es igual al voltaje multiplicado por el amperaje (P = V x A).

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Los generadores elctricos pueden producir dos tipos de corriente: Corriente directa (CD): donde la energa circula siempre en una nica direccin, del punto positivo al negativo. Corriente alterna (CA): donde esta alterna continuamente su direccin en un patrn cclico, en forma sinusoidal. Es causado por el ciclo sinusoidal del voltaje, con un pico positivo y uno negativo (vase la figura). Al nmero de ciclos por segundo se le llama frecuencia, expresado en hertz (Hz). En la red elctrica, generalmente, es de 50 60 Hz. La corriente directa se utiliza slo en sistemas de baja capacidad como, por ejemplo, bateras secas (pilas), bateras de vehculos y sistemas fotovoltaicos (de baja tensin). Sistemas grandes de alta tensin, como las centrales elctricas, generan corriente alterna, la cual es suministrada a travs de la red elctrica a las viviendas y centros productivos. Una de las razones para el uso de la corriente alterna es que es ms barato aumentar o disminuir su voltaje y, cuando se desea transportar a largas distancias, se tendr una menor prdida de energa si se utiliza la alta tensin. Con un inversor se puede transformar la corriente directa en alterna. Para expresar la cantidad de energa elctrica o electricidad, generalmente, se usa la unidad watt/hora (o vatio/hora, Wh). Un watt/hora es equivalente a la cantidad de energa convertida, durante una hora por un equipo con una potencia de 1 watt. Para sistemas de baja tensin, como los fotovolticos, tambin se puede expresar la energa elctrica en amperios/hora (Ah), equivalentes a la generacin o utilizacin de una corriente de 1 amperio durante una hora. Para bateras, generalmente se indica la capacidad de acumulacin en amperios/hora. La relacin entre las dos unidades de energa elctrica es la siguiente: Wh= V*Ah Factor de capacidad (factor de planta) El factor de capacidad, o de planta, es un indicador para medir la productividad de una planta de generacin elctrica como, por ejemplo, una turbina elica o un sistema hidroelctrico. Este indicador compara su produccin real, durante un perodo dado, con la cantidad que se habra producido si hubiese funcionado a plena capacidad en el mismo tiempo. En frmula: donde V es la tensin o el voltaje del sitema

Por ejemplo, un sistema de 1 kW, tericamente, podra generar 8.760 kWh en un ao2 . Sin embargo, la planta no puede funcionar el 100% del tiempo, por razones de mantenimiento peridico, fallas tcnicas o falta de combustible recurso renovable. Si la produccin real de esta planta en un ao dado fue de 6.000 kWh; entonces, el factor de capacidad para ese perodo sera de 68,5%. Demanda mxima La demanda mxima representa para un instante dado, la mxima coincidencia de cargas elctricas (motores, compresores, iluminacin, equipo de refrigeracin, etc.) operando al mismo tiempo, es decir, la demanda mxima corresponde a un valor instantneo en el tiempo, medida en unidades de potencia. No es2

Energa=potencia x tiempo, entonces la energa generada sera 1kW x 24 horas/da x 365 das = 8,760 kWh

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igual encender una lnea de motores al mismo tiempo que hacerlo en arranque escalonado. Los picos por demanda mxima se pueden controlar evitando el arranque y la operacin simultnea de cargas elctricas Factor de demanda Es la razn entre la demanda mxima de la instalacin o sistema y la carga total conectada, en un instante de tiempo determinado. El factor de demanda mximo es igual a la razn de la demanda mxima en un instante dado, entre la potencia del sistema. Sistema interconectado de generacin elctrica Se usan diferentes fuentes para la generacin de electricidad, en Amrica Central. Las principales son: la hidroelctrica, la geotermia y los combustibles fsiles, como el diesel y el bnker. Dentro del sistema interconectado nacional, la demanda vara, dependiendo de la hora del da, el da de la semana y, tambin, de la temporada. Para atender la demanda, se debe planificar la generacin elctrica por parte de las diferentes plantas del sistema, segn las variaciones esperadas. Plantas de generacin de base operan en forma continua para satisfacer una demanda mnima y generalmente, son las que tienen los costos de operacin ms bajos. Para las horas de alto consumo, u horas-pico, se aplican generadores adicionales para aumentar la produccin de electricidad. En el mercado de ocasin elctrico, se pagan tarifas mayores en estas horas. Para la compra-venta de energa elctrica, frecuentemente se aplica el trmino potencia firme de una planta de generacin dada. Esta se define como la potencia que el generador puede garantizar durante un periodo dado; por ejemplo, en las horas-pico, o todo el ao. Los contratos de compra y venta de electricidad, generalmente, se establecen con base en la capacidad firme. Dado que las fuentes renovables dependen de los recursos naturales, la potencia firme puede ser considerablemente ms baja que la capacidad instalada, lo cual desfavorece su competitividad en el mercado elctrico, a diferencia de la generacin con base en combustibles fsiles que puede operar ofreciendo potencia firme en cualquier momento, excepto en los tiempos de parada por mantenimiento.Magnitudes de energa y potencia

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ANEXO 4. Algunos Aspectos Tcnicos de la Energa Elica3

1. Tipos de vientosLos vientos que interaccionan en el globo terrestre son: los geostrficos (globales) y los terrestres (locales). a. Vientos geostrficos (globales) Estos vientos son generados, principalmente, por las diferencias de temperatura, presin y, muy poco, por la superficie terrestre. Se encuentran a una altura superior a los 1.000 metros sobre el nivel del suelo y su velocidad puede ser medida utilizando globos de sonda. b. Vientos terrestres (locales) Estos vientos son mucho ms influenciados por la superficie terrestre a altitudes de hasta 100 metros. Son frenados por la rugosidad de la superficie de la tierra y por los diferentes obstculos que se encuentren en su recorrido. Sus direcciones cerca de la superficie sern ligeramente diferentes de las de los geostrficos debido a la rotacin de la tierra. Conocer el comportamiento de estos vientos es de gran importancia, ya que influyen en forma diferente en la produccin de energa elica siempre y cuando los globales sean menos intensos, ya que la direccin depende de la superposicin de ambos vientos. Teniendo esto en cuenta, los vientos terrestres o locales se clasifican en: Brisas marinas: durante el da la superficie terrestre se calienta ms rpido que el mar, esto ocasiona que el aire que se encuentra en tal superficie se caliente y pierda densidad provocando que se eleve, dejando una diferencia de presin en la superficie. Luego de alcanzar cierta altura, el aire desciende al mar y, producto de la diferencia de presin causada es atrado el aire fro del mar. Brisas terrestres: en la brisa terrestre, la cual aparece al anochecer, ocurre el mismo proceso que en la marina, slo que se invierte el sentido del flujo de aire, esto significa que el viento viaja de la superficie terrestre hacia el mar, ya que la tierra pierde el calor ms rpido que el agua, disminuyendo, por consiguiente, la temperatura. Las velocidades de estos vientos son menores a los producidos en las brisas marinas, ya que en la noche existe una diferencia de temperatura menor que en el da entre la superficie terrestre y el mar. Vientos de montaa: un ejemplo de vientos de montaa son los de valle que se originan en las laderas, ya que miran hacia el sur (en el hemisferio norte) o hacia el norte (hemisferio sur). Durante el da, el aire caliente que se encuentra en las laderas pierde densidad elevndose hacia la cima y recorriendo toda la superficie de la ladera. En la noche se invierte el flujo del aire: de la cima hacia abajo, recorriendo la superficie de la ladera. Si el fondo del valle tiene cierta inclinacin, el aire puede ascender y descender por el valle; a este efecto se le conoce como viento de can.

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Esta seccin est basada en informacin obtenida de la Asociacin Danesa de la Industria Elica (sitio web http://www.windpower.org)

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Algunos Aspectos Tcnicos de la Energa Elica

2. La energa en el vientoLa energa en el viento es cintica. Su valor es el producto de la masa por 1/2 del cuadrado de la velocidad del viento V. La masa contenida en una unidad de volumen [1 m3] de aire se define como la densidad r [kg/m3] del aire. Entonces, la energa cintica por unidad de volumen (o sea la contenida en una unidad de volumen) es igual a:

El volumen que por segundo pasa a travs de un rea A [m2] normal a la direccin de la velocidad del viento es igual al producto AV [m3/s]. Entonces el flujo de energa por segundo, o sea, la potencia a travs de un rea A es igual a:

De esta manera la potencia del viento vara con el cubo (la tercera potencia) de su velocidad; por ejemplo, si sta se duplica, la potencia contenida en el viento es 23 = 2 x 2 x 2 = 8 veces ms alta. Asimismo, la energa cintica del viento depende de la densidad del aire, es decir, de su masa por unidad de volumen. En otras palabras, cuanto "ms pesado" sea el aire, ms energa recibir la turbina. A presin atmosfrica normal y a 15 C el aire pesa unos 1,225 kilogramos por metro cbico, aunque la densidad disminuye ligeramente con el aumento de la humedad. Adems, el aire es ms denso cuando hace fro que cuando hace calor: a grandes altitudes (en las montaas) la presin es ms baja y ste es menos denso.

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