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IER INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES

ENERGIA EÓLICA EN LA ZONA COSTERA DE YUCATÁN

INGENIERIA EN ENERGIAS RENOVABLES

ALVARO JOSE AMELIO AGUILAR AGUILAR

INDICE DE CONTENIDOÍNDICE DE TABLAS....................................................................................................................iii

ÍNDICE DE FIGURAS...................................................................................................................iv

CAPÍTULO I....................................................................................................................................1

1.1 Planteamiento Del Problema......................................................................................................1

1.2 Antecedentes...............................................................................................................................1

1.3 Objetivos De Investigación........................................................................................................2

1.3.1 Objetivó General.................................................................................................................2

1.3.2 Objetivos Específicos..........................................................................................................2

1.3.2.1...........................................................................................................................................2

1.3.2.2...........................................................................................................................................2

1.3.2.3...........................................................................................................................................2

1.4 Justificación................................................................................................................................3

Impacto Social.......................................................................................................................3

Impacto Económico...............................................................................................................4

Impacto Tecnológico.............................................................................................................4

Impacto Ambiental................................................................................................................5

1.6 Viabilidad De La Investigación..................................................................................................6

1.6.1 Delimitaciones.....................................................................................................................6

1.6.2 Alcances..............................................................................................................................6

1.6.3 Limitaciones........................................................................................................................7

CAPITULO II...................................................................................................................................8

Marco Teórico..................................................................................................................................8

CAPITULO III...............................................................................................................................13

Marco Contextual...........................................................................................................................13

CFE - Generación.......................................................................................................................15

CFE- Generación por fuente.......................................................................................................16

Total de centrales de CFE sin Zona Centro................................................................................17

Eoloeléctricas.............................................................................................................................18

Herramienta Utilizada para Recolectar Información..................................................................19

Potencia......................................................................................................................................21

Curva de Potencia.......................................................................................................................21

Vientos Locales: Brisas Marinas................................................................................................22

Publicacion.................................................................................................................................23

Condiciones Meteorológicas Actuales.......................................................................................23

Pronóstico de vientos relevantes en la República Mexicana a mayo 2013................................24

Cálculos de demanda de consumo Mensual de baja potencia en Kw/h.....................................26

Selección un Aerogenerador de baja potencia arriba de 1.5 Kw/h............................................27

Partes de un Sistema Eólico......................................................................................................28

CAPITULO IV...............................................................................................................................30

Análisis de Resultados................................................................................................................30

Observaciones.............................................................................................................................30

CAPITULO V................................................................................................................................32

Conclusiones...............................................................................................................................32

ÍNDICE DE TABLASTabla 1.Capacidad efectiva instalada por tipo de generación al mes de marzo de 2013...............15Tabla 2.Generación por fuente, Tipo de generación y Porcentaje.................................................16Tabla 3.Centrales CFE, Tipo, Cantidad, y Capacidad efectiva instalada (MW)............................17Tabla 4.Eoloeléctricas, Cantidad de Unidades, Capacidad efectiva instalada(MW) y Ubicación.18

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Potencial Eólico Estimado en México..............................................................................9Figura 2. Potencial Eólico Estimado en Yucatán (nrel-windmap).................................................10Figura 3. Potencial Eólico Estimado en Yucatán (3tier.com)........................................................11Figura 4.Instituto de Investigaciones Eléctricas Densidad de Potencia del Viento a 80 Metros.. 13Figura 5.Distribución geográfica del recurso potencial eólico.......................................................14Figura 6.Curva de potencia de un aerogenerador 15 kW a 25 m/s................................................22Figura 7.República Mexicana vientos significativos 04/05/2013..................................................24Figura 8.República Mexicana vientos significativos 05/05/2013..................................................25Figura 9.República Mexicana vientos significativos 06/05/2013..................................................25Figura 10.Aeriogenerador Nohana3000-SWG...............................................................................27Figura 11.Potencia Aerogeneradores 3Kw & 5 Kw Nohana-SWG...............................................27Figura 12.Circuito Eléctrico de Sistema Eólico.............................................................................29

CAPÍTULO I

1.1 Planteamiento Del Problema

En la actualidad el encarecimiento en recursos energéticos siendo más concreta la

electricidad es una necesidad primaria para el sano desarrollo de los habitantes en una

determinada población esto hace que sea limitado y/o inaccesible para ciertos sectores de escasos

recursos económicos. Esto aunado a un mal uso y aprovechamiento de los mismos genera un

grave problema social y económico para las personas lo que degenera una calidad de vida baja.

1.2 Antecedentes

Un parque eólico es un conjunto de aerogeneradores que se utilizan para la producción de

energía eléctrica a través de la fuerza eólica.

Los parques eólicos pueden instalarse, bien en la tierra o en el mar. Las instalaciones más

comunes son las que se realizan en tierra, mientras que las segundas se encuentran en una primera

fase de explotación.

El tipo de aerogenerador puede ser variable, y depende fundamentalmente de la superficie

disponible y de las características del viento en la zona. Antes de montar un equipo eólico se

estudia la fuerza eólica en el lugar de interés elegido durante un tiempo que suele ser a un año.

Para ello se instalan veletas y anemómetros. Con los datos recogidos se traza una rosa de los

vientos que indica las direcciones predominantes del viento y su velocidad.

1.3 Objetivos De Investigación

1.3.1 Objetivó General

Determinar las condiciones y requerimientos de energía en una zona costera en donde sea

posible la implementación de un equipo eólico de baja potencia.

1.3.2 Objetivos Específicos

1.3.2.1Realizar una investigación sobre las condiciones climáticas en la región costera de

Yucatán. Así como un estudio de las condiciones climáticas que se presentan a lo largo de las

estaciones durante el año. Se consideraran las velocidades o rachas de viento, la dirección del

viento, fuerzas de sustentación, las temperaturas en la zona, vapor de agua, humedad,

precipitaciones con la finalidad de conocer las direcciones predominantes del viento y su

velocidad.

1.3.2.2Establecer si las condiciones del terreno o emplazamiento son aptas para el

aprovechamiento de un aerogenerador de baja potencia.

1.3.2.3Analizar el impacto en la fauna de la zona para las especies que habitan en el lugar, así

como considerar si el aerogenerador representaría un grave riesgo para dichas especies.

1.4 Justificación

La investigación pretende analizar, si existen las condiciones necesarias para la

instalación de aerogeneradores de baja potencia. Mediante un estudio que contemple las

condiciones del terreno y garantice la viabilidad atendiendo a diferentes criterios de rentabilidad

y sustentabilidad del mismo equipo eólico.

Los sistemas de energía eólica cuentan con una de las mejores relaciones costo/beneficio

para aplicaciones de energías renovables en los hogares. Dependiendo del recurso eólico una

turbina eólica puede reducir la factura eléctrica a mediano y largo plazo entre el 50 y el 90%, y

ayudar a evitar los altos costos en consumo de energía eléctrica para viviendas de bajo y muy

bajo consumo de energía además de no ser una fuente contaminante de emisiones de carbono.

Impacto Social

El desarrollo social de una región se encuentra estrechamente ligada con la gestión y

potenciación de su territorio. Esto es debido a todas las actividades sociales que se realizan su

territorio para su desarrollo. Lo cual constituye un pilar social para la sociedad. Asimismo, el

medio natural representa una de las principales fuentes de riqueza, por lo que su adecuada gestión

y su protección son fundamentales para asegurar la calidad de vida de sus habitantes.

Impacto Económico

Obedeciendo al origen del recurso eólico una turbina eólica puede reducir la cuota de

energía eléctrica demandada, y ayudar a evitar altos costos y obtención de energéticos para sitios

remotos, prevenir limitaciones de energía, además de no ser contaminante.

Impacto Tecnológico

La energía eólica es una fuente de energía renovable que proviene en última instancia del

sol; es limpia, inagotable y con grandes perspectivas de desarrollo.

La energía que posee el viento es función cúbica de su velocidad, de tal forma que cuando la

velocidad del viento crece de manera lineal su energía lo hace de manera exponencial; cuando la

velocidad se duplica (se multiplica por 2), su energía se multiplica por 8 (23 = 2 x 2 x 2).

Para el aprovechamiento de la energía eólica el ser humano ha ideado variados artefactos

a lo largo de toda la historia (barcos, molinos para moler grano, extraer agua, etc.) y en la

actualidad para generación de energía eléctrica, siendo el aerogenerador multípara de eje

horizontal el tipo de máquina que abarca prácticamente todo el mercado eólico. El principio de

funcionamiento de este tipo de aerogeneradores se basa en la incidencia del viento sobre las palas

que están orientadas un cierto ángulo con respecto a este, lo que provoca que la fuerza del viento

presente dos componentes, uno perpendicular a la dirección del viento y que será el que provoque

el movimiento de rotación del rotor y otro paralelo a la dirección del viento que no actúa sobre el

movimiento de giro.

Estas características de funcionamiento y estructura hacen que los aerogeneradores de eje

horizontal presenten una serie de limitaciones:

Funcionan a velocidades medias del viento: a velocidades bajas el viento no ejerce sobre

ellos la suficiente fuerza como para moverlos y a velocidades altas la energía del viento es tan

poderosa que los destruiría por lo que son desconectados para evitar desperfectos.

Rentabilidad reducida: se mantienen gracias a que la fuente de energía es gratuita y a que

las empresas instaladoras perciben importantes subvenciones por parte de los Estados e

Instituciones.

Fuerte impacto medioambiental: debido a la elevada altura de las torres y dimensiones del

rotor tienen un gran impacto visual y paisajístico. Además su estructura y funcionamiento los

hacen altamente peligrosos para las aves circundantes, especialmente las planeadoras, muchas de

ellas en peligro de extinción.

Impacto Ambiental

Las rutas de vuelo migratorio de las aves son grupos de trayectorias predominantes que

siguen las aves en su migración, que suelen seguir un patrón característico para cada región,

determinado por las características geográficas. Las aves terrestres suelen realizar sus

migraciones mayormente sobre los continentes e islas y van contorneándolos evitando cruzar

sectores marinos muy amplios. Las aves acuáticas, costeras y marinas prefieren rutas a lo largo de

los ríos, las costas o sobre los océanos aunque también pueden atravesar territorios continentales.

1.6 Viabilidad De La Investigación

Dada que la zona costera de Yucatán se encuentra situada en la cabecera de la península la

posiciona en una ubicación donde se generan masas de aire calientes y masas de aire frio que

provenientes del norte de E.U. dando algunas condiciones propicias para su aprovechamiento del

recurso eólico siendo que son necesarias velocidades medias para poder considerar las variables

que dan la pauta para establecer los parámetros y características del generador eólico.

1.6.1 Delimitaciones

La instalación de un aerogenerador de baja potencia pretende satisfacer las necesidades de

recurso energético con cierto grado de autonomía. La finalidad última es plantear un desarrollo

sostenible para satisfacer las necesidades de las personas.

1.6.2 Alcances

Generación de electricidad con capacidad de interconexión a la red eléctrica.

Aprovechamiento de un recurso natural prácticamente infinito.

Impacto visual en al paisaje, como también un impacto mínimo de ruido.

Posibles daños irreversibles a la población de aves.

1.6.3 Limitaciones

En el aspecto energético un desarrollo sostenible implicaría tres aspectos vitales para su

implementación:

Disponibilidad de recursos existentes.

Implementación de tecnología de punta.

Consecuencias a la biosfera de la biosfera en la zona.

CAPITULO II

Marco Teórico

La energía eólica o de los vientos se origina debido a la radiación solar. Se puede decir

que este tipo de energía es una transformación de la energía solar que produce una diferencia en

la densidad del aire en la atmosfera terrestre, lo que genera el movimiento de las masas de aire

con distintas densidades y temperaturas. (Talayero Navales, Ana Patricia, 2008:8).

El aprovechamiento de esta energía se realiza con distintos dispositivos (máquinas

eólicas) y sistemas, a partir de las necesidades que se tenga, estas máquinas son capaces de

transformar la energía eólica en energía mecánica de rotación utilizable. (José Roldán Viloria,

2008:22). La producción de energía eléctrica se realiza a través de aerogeneradores los cuales la

energía eólica mueve una hélice y mediante un sistema mecánico se hace girar el rotor de un

generador, normalmente un alternador el cual produce la energía eléctrica que es distribuida

después de su transformación y de adecuarla a las condiciones nominales del sitio.

La energía eólica es una de las llamadas energías renovables con mayor desarrollo

tecnológico. Se estima que aproximadamente 1.29*109 MW se podrían producir a partir de la

energía eólica a nivel mundial. Esta cantidad representa más de 20 veces las necesidades de

consumo de todo el mundo. El costo por kWh en energía eólica es menor al costo del kWh

generado a partir de energía solar, esto hace que la energía eólica juegue un papel principal en el

suministro energético en este siglo.

En cuanto a la instalación de energía eólica en México se ha incrementado a partir del

2007, llegando en 2009 a un total de 203MW instalados México tiene extensas zonas con

excelentes recursos eólicos. El siguiente mapa muestra los en los que se ha estimado que existe

potencial eólico. (Enríquez Harper, México ,2011:28).

Figura 1. Potencial Eólico Estimado en México

De estos lugares, el que presenta de momento mayor potencial eólico es el Estado de

Oaxaca, en concreto la zona del Istmo de Tehuantepec. En el 2003 se confeccionó un Atlas de

Recursos Eólicos para esta zona y resultó que la potencia instalable al sur del Istmo es de 15.000

MW, siendo 6.000 MW rentables de acuerdo al actual marco regulatorio federal y 9.000 MW

viables en el largo plazo. De esta manera se demostró que Oaxaca posee uno de los mejores

recursos eólicos del mundo. El Istmo de Tehuantepec que cuenta con una media de velocidad del

viento de 10 m/s posee amplias zonas donde el potencial del recurso es excelente.

Baja California, es la segunda mejor región ya que a parte de su potencial eólico, tiene

una gran extensión geográfica y baja densidad de población. Su potencial varía entre unos 1000

MW a 3000 MW. (Enríquez Harper, México ,2011:28).

Figura 2. Potencial Eólico Estimado en Yucatán (nrel-windmap)

Fuente http://www.nrel.gov/wind/images/mexico-yucatan-windmap.gif

En concreto, en la Península de Yucatán: el Cabo Catoche, la costa de Quintana Roo y el

Oriente de Cozumel son zonas con un potencial eólico interesante, particularmente para

contribuir a los requerimientos de generación de energía eléctrica para la propia península. En el

altiplano norte y la región central también poseen zonas con importante potencial. (Enríquez

Harper, México ,2011:28).

Figura 3. Potencial Eólico Estimado en Yucatán (3tier.com)

Fuente: http://www.3tier.com/firstlook/#

(Enríquez Harper, México ,2011:28). Gracias a los mecanismos propuestos en el

Protocolo de Kioto para disminuir las emisiones de CO2 se ha logrado mejoras la rentabilidad de

los proyectos en los países en desarrollo, lo que favorece que los inversores apuesten por este tipo

de proyectos. Aunque esta mejora de la rentabilidad siempre depende del precio de venta de la

tonelada de CO2. El desarrollo eólico mundial se ha visto favorecido por estos mecanismos.

México ocupa el tercer puesto en número proyectos registrados con 1272 MW de capacidad

eólica planificada.

(Enríquez Harper, México ,2011:28). Muchos de los proyectos que se están desarrollando

en la actualidad en México están validados como MDL o bien en proceso de registrarse. A pesar

de todo ello, México enfrenta una serie de problemas que limitan el desarrollo de la energía

eólica como la carencia de una red de transmisión adecuada para la evacuación de la energía

eléctrica desde los puntos de generación hasta los puntos de consumo o la localización y uso del

suelo, pues la mayoría de recursos eólicos se encuentran en tierras regidas por comunidades

agrarias, lo cual dificulta el proceso de negociación y venta.

CAPITULO III

Marco Contextual

El potencial eólico del país no ha sido evaluado de manera exhaustiva. Se han realizado,

sin embargo, evaluaciones del recurso en regiones específicas. En particular el Laboratorio

Nacional de Energías Renovables de los Estados Unidos ha coordinado la realización de mapas

eólicos para Oaxaca (véase la Ilustración), Baja California Sur, las costas de Yucatán y de

Quintana Roo y las franjas fronterizas de los estados de Baja California, Sonora y Chihuahua.  

Estos mapas se han realizado conjuntando información de estaciones meteorológicas con técnicas

de prospección remota.

Fuente: http://www.renovables.gob.mx/portal/

En México se han identificado diferentes zonas con potencial para la explotación eólica

para la generación eléctrica, entre ellas destacan la zona del istmo de Tehuantepec, en el estado

de Oaxaca, La Rumorosa en el estado de Baja California, así como en los estados de Zacatecas,

Hidalgo, Veracruz, Sinaloa, y en la Península de Yucatán. A finales de 2009, la capacidad

instalada de generación eólica superaba los 250 MW de potencia, mientras que la capacidad

autorizada está en torno a los 2.300MW, por lo que existe parte de la capacidad que aun esta en

desarrollo.

El desarrollo de estos proyectos eólicos en México es consecuencia de una combinación

de inversión comercial y extranjera. La Asociación Mexicana de Energía Eólica estima que el

potencial de capacidad es de 10.000 MW. Por otro lado, los estudios del Instituto de

Investigaciones Eléctricas establecen un potencial competitivo en 5.000MW y un potencial

Figura 4.Instituto de Investigaciones Eléctricas Densidad de Potencia del Viento a 80 Metros.

probable en 15.000 MW. La perspectiva de desarrollo que maneja la Comisión Federal de

Electricidad (CFE) es de 7.000 MW. El siguiente mapa se muestra la localización y el avance de

los proyectos eólicos.

Figura 5.Distribución geográfica del recurso potencial eólico

Fuente: CFE

CFE - Generación.

* Capacidad efectiva instalada por tipo de generación al mes de marzo de 2013.

Tipo de generación Capacidad efectiva en MW Porcentaje

Termoeléctrica 22 678.23 44.05%

Hidroeléctrica 11 266.78 21.88%

Carboeléctrica 2 600.00 5.05%

Geotermoeléctrica 823 .40 1.60%

Eoloeléctrica 86.75 0.17%

Nucleoeléctrica 1 610.00 3.13%

Fotovoltaica 1.00 0.002%

Termoeléctrica (Productores Independientes) 11 906.90 23.13%

Eólica (Productores Independientes) 510.85 0.99%

Total 51 483.91 100%

Tabla 1.Capacidad efectiva instalada por tipo de generación al mes de marzo de 2013

Fuente:http://www.cfe.gob.mx/ConoceCFE/1_AcercadeCFE/Estadisticas/Paginas/Generacion.aspx

CFE- Generación por fuente.

Tipo de generación Porcentaje

Geotermia 2.54%

Carbón 6.83%

Nuclear 5.03%

Eólica 0.10%

Fotovoltaica 0.005%

Productores independientes 33.81%

Hidráulica 5.91%

Hidrocarburos 45.78%

Tabla 2.Generación por fuente, Tipo de generación y Porcentaje

Fuente:http://www.cfe.gob.mx/ConoceCFE/1_AcercadeCFE/Estadisticas/Paginas/Generacion.aspx

Total de centrales de CFE sin Zona Centro.

*Al mes de marzo 2013

Tipo Cantidad de centrales Capacidad efectiva instalada (MW)

Termoeléctricas 26 11 698.60

Turbogás 30 1 827.08

Geotermoeléctricas 7 823.40

Diesel 9 251.82

Nucleoeléctricas 1 1 610.00

Ciclo Combinado 13 6 122.38

Dual 1 2 778.36

Carboeléctricas 2 2 600.00

Hidroeléctricas 64 11 266.78

Eoloeléctricas 3 86.75

Fotovoltaica 1 1.00

Total: 157 39 066.16

Tabla 3.Centrales CFE, Tipo, Cantidad, y Capacidad efectiva instalada (MW)

Fuente:http://www.cfe.gob.mx/ConoceCFE/1_AcercadeCFE/Estadisticas/Paginas/Generacion.aspx

Eoloeléctricas.

CFE sin Zona Centro.

Nombre de la central Cantidad de unidades

Fecha de entrada en operación

Capacidad efectiva instalada (MW)

Ubicación

Guerrero Negro 1 02-abr-1982 0.60 Mulegé, Baja California Sur

Yuumil'iik 1 01-Jul-2011 1.5 Benito Juárez, Quintana Roo

La Venta 104 10-Nov-1994 84.65 Juchitán, Oaxaca

Tabla 4.Eoloeléctricas, Cantidad de Unidades, Capacidad efectiva instalada(MW) y Ubicación

Fuente: http://www.cfe.gob.mx/ConoceCFE/1_AcercadeCFE/Estadisticas/Paginas/Centrales-generadoras.aspx

Herramienta Utilizada para Recolectar Información

El conjunto de datos eólico mundial 3TIER es la primera herramienta de alta resolución,

para evaluación del recurso eólico metodológicamente consistente de extensión mundial. Las

simulaciones por ordenador utilizando un modelo de predicción numérica del tiempo a mes o

escala forman la base del conjunto de datos. El conjunto de datos contiene valores por hora

durante un período de 10 años, en una red de resolución de 2 minutos de arco (unos 5 km) que

cubre todas las zonas continentales y cercanas a la costa entre los 60 ° S y 70 ° N. Este

documento describe un estudio de validación de la 3TIER conjunto de datos mundiales de viento

en un área de 14 ° N a 33 ° N y 118 ° W a 86 ° W. Esta área abarca todo México continental.

En la práctica, la potencia que se obtiene en el aerogenerador es menor que la obtenida

con la expresión teórica indicada precedentemente, donde influye directamente el diseño del

aerogenerador, alcanzando un valor máximo de 0.59 de la potencia teórica. En relación con la

producción de energía eléctrica, los diseños más utilizados corresponden a los aerogeneradores de

eje horizontal de tres palas. Estos se diseñan para funcionar, en general, en un rango de

velocidades de viento entre 4 y 25 m/s. Las velocidades bajo el límite inferior no permiten el

aprovechamiento de energía útil esto es apreciable en las gráficas de curvas de potencia, las que

están sobre el límite superior (velocidad de corte), se evitan por razones de seguridad estructural

del equipo.

En la península de Yucatán, predominan los vientos alisos, cuyo origen se encuentra en el

mayor calentamiento de la región Ecuatorial, y dependiendo de estación cambian de intensidad y

dirección. Así existen temporadas de vientos muy fuertes que son debidos a fenómenos tales

como los nortes que se presentan durante los meses de diciembre a febrero, y los que se asocian a

las perturbaciones tropicales de la temporada de huracanes que comprende los meses de julio a

noviembre.

Potencia

La energía eólica disponible en una determinada zona es función de la velocidad (υ), del

área (A) barrida por las palas del molino y de la densidad (ρ) del aire. De esta forma, y aplicando

los principios de la física (mecánica clásica), se obtiene la expresión teórica de la potencia

disponible.

Potencia(W )=0.5 ρA v3

Curva de Potencia

Para poder estimar la energía obtenida por un aerogenerador debemos disponer de la

distribución de velocidad del viento del sitio y contar con la curva de potencia del aerogenerador

entregada por el fabricante. Dicha curva de potencia indica cual será la potencia generada por el

aerogenerador para las distintas velocidades de viento. La curva de potencia se obtiene

empíricamente y es entregada por el fabricante del aerogenerador. Por otro lado debemos tener en

cuenta que el aerogenerador requiere una velocidad de viento mínima para poder operar

(velocidad cut-in), que oscila alrededor de 3m/s a 5m/s. Además, si la velocidad del viento es

muy elevada, puede reducir la vida útil del equipo, razón por la cual existe un valor de velocidad

máxima (velocidad de cut-out) por encima de la cual el aerogenerador no opera. Este último

parámetro se encuentra alrededor de los 25 m/s.

La curva de potencia de un aerogenerador es un gráfico que indica cuál será la potencia

eléctrica disponible en el aerogenerador a diferentes velocidades del viento.

Figura 6.Curva de potencia de un aerogenerador 15 kW a 25 m/s

Fuente:http://www.motiva.fi/myllarin_tuulivoima/windpower%20web/es/tour/wres/pow/index

Vientos Locales: Brisas Marinas.

Aunque los vientos globales son importantes en la determinación de los vientos

dominantes de un área determinada, las condiciones climáticas locales pueden influir en las

direcciones de viento más comunes. Los vientos locales siempre se superponen en los sistemas

eólicos a gran escala, esto es, la dirección del viento es influenciada por la suma de los efectos

global y local. Cuando los vientos a gran escala son suaves, los vientos locales pueden dominar

los regímenes de viento.

Publicacion.

http://app.cfe.gob.mx/Aplicaciones/QCFE/Meteorologico/WebForms/Bol_3dias.aspx

Fecha: 2013/05/03 Hora del centro: 14:00:00 No. 53

Periodo de validez: del 04 al 06 de mayo del 2013

Condiciones Meteorológicas Actuales.

El frente frío No. 42 se extiende desde Tabasco hasta el Occidente de la Península de

Yucatán y continía0 como frente estacionario sobre el interior del país, esta situación ocasionará

inestabilidad atmosférica en el oriente, sur y sureste, así como en algunas zonas del centro,

noreste y norte de la República Mexicana. Soplará "norte" de 40 a 70 km/h con rachas de 100

km/h en el litoral del Golfo de México, Golfo e Istmo de Tehuantepec.

El resto de La República Mexicana se encuentra bajo la influencia de aire marítimo

tropical, el cual se asocia con una corriente en chorro en la altura, ocasionará inestabilidad

atmosférica en la Península de Yucatán, sureste, así como el resto del noroeste de la República

Mexicana. Soplarán vientos variables de 30 a 50 km/h en este último lugar y en la Península de

Baja California soplarán vientos del suroeste de la misma intensidad. Tiempo estable y sin lluvias

en el resto del territorio nacional.

Pronóstico de vientos relevantes en la República Mexicana a mayo 2013.

El día 4 de mayo soplará norte de 30 a 50 km/h con rachas de 70 km/h en el sur del litoral

del Golfo de México y el Golfo e Istmo de Tehuantepec. Soplarán vientos del noroeste de 30 a 50

km/h en el norte de la Península de Yucatán. Los días 5 y 6 de mayo soplarán vientos del noreste

de 30 a 50 km/h en el litoral del Golfo de Tehuantepec. El día 6 de mayo soplarán vientos del

variables de 30 a 50 km/h en el noroeste del país. En el resto de la República Mexicana, no se

esperan vientos significativos.

Figura 7.República Mexicana vientos significativos 04/05/2013

Figura 8.República Mexicana vientos significativos 05/05/2013

Figura 9.República Mexicana vientos significativos 06/05/2013Fuente: http://app.cfe.gob.mx/Aplicaciones/QCFE/Meteorologico/WebForms/Bol_3dias.aspx

Cálculos de demanda de consumo Mensual de baja potencia en Kw/h.

Aparato Potencia Uso Promedio Energía Mensual

Iluminación (Watts) Diario(h) Consumida(Kw/h)10 Lámparas Fluorescentes de 36 W 360 8 86.410 Lámparas Fluorescentes de 20 W 200 8 48

Grandes ArtefactosNevera 600 24 432

Microondas 800 1 24Climatización

Ventilador Portátil 90 6 16.2Ventilador Techo 60 6 10.8

Pequeños ArtefactosAspiradora 800 1 24

Cafetera 900 1 27Plancha 1000 1 30Secadora 700 1 21

Equipos ElectrónicosTelevisor 100 3 9

Minicomponente 70 3 6.3Laptop 100 4 12

TOTALES 5,780 W 67 h 747 Kw/h

747 Kw/h / 720 horas de un Mes = 1.037 Kw/h

Selección un Aerogenerador de baja potencia arriba de 1.5 Kw/h.

Figura 10.Aeriogenerador Nohana3000-SWG

Figura 11.Potencia Aerogeneradores 3Kw & 5 Kw Nohana-SWG

Partes de un Sistema Eólico.

1. La turbina eólica o aerogenerador - Está compuesto por todos los elementos que se

encuentran en la parte superior de la torre.

2. La torre de soporte del Aerogenerador. - Estará sometida a todas las cargas componentes de

un sistema de fuerzas que actúan sobre el aerogenerador y su estructura.

3. El cuadro de control o sistema de control. - constituye un punto de conexión central entre la

turbina, las baterías y las cargas.

4. Un interruptor con un fusible eléctrico de seguridad. - Su función es desconectar la turbina

en casos de viento extremo, así como el control de la carga de baterías. Este puede estar

incorporado en el sistema de control.

5. El banco de baterías su función es proporcionar la energía. - suficiente para satisfacer la

demanda en un cierto número de días de calma.

6. El inversor que convierte la corriente directa en alterna.

7. Rectificador de corriente alterna en corriente directa. - Esto es necesario en caso de que el

generador eléctrico suministre corriente alterna y el rectificador no esté incorporado en la turbina

eólica.

Figura 12.Circuito Eléctrico de Sistema Eólico

Fuente: http://www.endesa.cl/rse/publica/

CAPITULO IV

Análisis de Resultados

Observaciones

Enfocándose en la aplicación a pequeña escala de la energía eólica y a su vez en las

posibilidades de su aprovechamiento en sitios aislados se plantean las siguientes aplicaciones de

las cuales se obtendrá un beneficio importante para el sitio. Para el desarrollo de este documento

se tomó como punto de partida la zona de la península de Yucatán, esta elección tiene como

sustento los siguientes puntos:

Es una de las zonas que presenta mejores oportunidades en cuanto al desarrollo de

proyectos en energía eólica. Cuenta con un potencial muy elevado en cuanto a energía solar y

energía eólica.

En esta zona se localizan diversas poblaciones donde la mayoría de la gente es de escasos

recursos. El hecho de poner a su disposición y alcance servicios como agua potable y electricidad

a muy bajo costo es de gran interés para estas poblaciones.

El área seleccionada presenta un crecimiento en el sector turístico y el área de este sector

conocida como turismo ecológico. Estos representan oportunidades importantes para la

implementación y crecimiento del aprovechamiento de la energía eólica en el país ya que no solo

es interesante para el desarrollador del proyecto eólico y de producción sino también del sector

turístico ya que puede ser una forma de promocionarse ellos mismos.

Existen áreas que, debido a la localización geográfica carecen de la infraestructura

adecuada para satisfacer las necesidades básicas y suministrar los servicios en los que se enfoca

esta investigación sobre Energía Eólica en la Zona Costera de Yucatán.

Los Aerogeneradores SWG están especialmente indicados para su uso en instalaciones

“fuera de red” o más comúnmente conocidas como “instalaciones de auto consumo, ya que son

capaces de generar energía suficiente para cargar baterías desde 300Ah hasta 18.000Ah.

3 Kw 5 Kw

Potencia Nominal 3 Kw 5 Kw

Voltaje Normal 240 V 240 V

Diámetro del Aspa 4.5 m 6.4 m

Velocidad del Viento Inicial 2 m/s 2.5 m/s

Velocidad del Viento Nominal

10 m/s 10 m/s

Velocidad del Viento Máxima 45 m/s 45 m/s

Orientación Eléctrica Hidráulico

Velocidad de Rotación 220 r/m 200 r/m

Altura Total 12 m 12 m

Batería recomendada 20 uds de 12V 200Ah 20 uds de 12V 300Ah

Inversor Senoidal y Controlador

Controlador, Descargador e Inversor

Controlador, Descargador e Inversor

CAPITULO V

Conclusiones