1. Curso: TecdeMonterreyX: SGFT18041X
Smart grid: fundamentos técnicos
Practica Individual
Nombre: Olaf Ewert
Fecha: 09/11/2019
Objetivo de la práctica individual
Realizar una propuesta que justifique y promueva la inversión de energía renovable en
México.
México es un país con un gran potencial para la generación de energía renovable, por lo que
un grupo de inversionistas te asignó un presupuesto para instalar un parque eólico en alguna
zona del territorio nacional.
Debido a esto, te solicitaron presentar una propuesta donde justifiques las principales ventajas
de instalar el parque en la zona de tu elección. En esta propuesta se debe de considerar la
selección de los aerogeneradores que utilizarías, así como el punto geográfico donde se
instalaría el parque.
Puntos clave
Aspectos para considerar en tu propuesta de negocio:
Ubicación de la región de México seleccionada para la instalación.
Dimensiones de la región que se utilizaría para la instalación.
Velocidad del viento en la región seleccionada.
Determinar si ya existe un parque eólico en esa región
Indicar las distancias del parque existente, así como de las comunidades más cercanas.
Indicar la capacidad de los aerogeneradores seleccionados.
Determinar si existe un acceso de acuerdo con las dimensiones de los aerogeneradores
seleccionados.
Tipo de conexión a utilizar.
2. Normas determinadas para su instalación.
Cantidad total de generación de electricidad.
Costo total de la inversión.
Ubicación de la región de México seleccionada para la instalación.
Por la creciente demanda eléctrica en la región Noreste de Mexico, se analiza la
factibilidad de instalar un parque eólico con capacidad de 36 MW en la zona costera del
golfo de México cerca de la cuidad Sota la Marina en el estado Tamaulipas.
El área disponible se caracteriza por tener condiciones óptimas para un parque eólica y
está ubicado entre las siguientes coordinas:
Noroeste: Latitud: 24.01798074, Longitud: --98.14423809
Suroeste: Latitud: 24.01798074, Longitud: --98.14423809
Sureste: Latitud: 24.01055621, Longitud: --98.13659873
Noreste: Latitud: 24.02880326, Longitud: --98.14147514
La región donde se instalará el parque eólico está ubicado a una distancia de aprox. 3.2
km de la carretera 180 costera del Golfo y a unos 30 km al norte de la cuidad, Soto la
Marina.
3. Dimensiones de la región que se utilizaría para la instalación:
Área de la región: 3.05 km2
Altura: 200 m.s.n.m.
Velocidad del viento en la región seleccionada
Para determinar la velocidad de viento por medio se usa los recursos del Sener (Secretaria de
Energia) publicado en la plataforma AZEL (Atlas nacional de Zonas con alto potencial de
Energia Limpias) que se puede encontrar en la siguiente página de Internet:
https://dgel.energia.gob.mx/azel/
Por mediode laplataformaAZELse evalúaque lavelocidadpromedioanual para estaregión esde
7.50 m/s que se encuentradentrode la zona de alto potencial paraparques eólicosdentrode
Mexico.
2355 m
1205 m
2103 m
1381m
152m
4. Para mejorarla exactituddel vientopromedioanual se recomiendarealizarmedicionesde
velocidadde vientoendiferentespuntosde laregión elegidaporunperiodomínimode 12 meses
como parte del estudiode factibilidaddel proyecto.
Determinar si ya existe un parque eólico en esa región
Existen dos parques eólicos, “El Cortijo” y “Tres Mesas” a una distancia de 205 km y 106 km.
106 km
205 km
5. Indicar las distancias del parque existente, así como de las comunidades más cercanas.
3.2 km
30 km
Áreade
construcción
6. Indicar la capacidad de los aerogeneradores seleccionados.
Se elige un aerogenerador con capacidad de 2 MW marca Vestas modelo V90-2.0 MW™ IEC
IIA/IECS. Se adjuntalafichatécnicade dichogeneradoreolico.
7. Determinar si existe un acceso de acuerdo con las dimensiones de los aerogeneradores
seleccionados.
Las dimensiones del generador eólico, tanto de las aspas, del mástil y de la góndola están
publicados en la ficha técnica. La región de la instalación cuenta con acceso de la carretera
federal 180, cruzando la cuidad, Sota la Marina. La carretera federal 180 conecta el sitio de
instalación con Altamira un puerto marítimo importante para el desembarque del material.
Desde la carretera 180 son aprox. 3.2 km de terracería hasta el lugar de la instalación.
Posiblemente será necesario cambiar la anchura de del camino de terracería en algunos
puntos, p.e. curvas, para permitir el libre acceso de los transportes de carga y transportes para
mantenimiento. La adaptación de los caminos debe cumplir con la norma PROY-NOM-151-
SEMARNAT-2006.
Tipo de conexión a utilizar,
Según la ficha técnica la conexión de la turbina eólica es del tipo 3 usando el sistema DFGI .
Normas determinadas para su instalación
Se aplica la Norma PROY-NOM-151-SEMARNAT-2006, que establece las especificaciones
técnicas para la protección del medio ambiente durante la construcción, operación y abandono
de instalaciones eoloelectricas en zonas agrícolas, ganaderas y eriales.
La Norma establece las distancias mínimas permitidos entre los centros de las torres de
aerogeneradores contiguos en el sentido perpendicular a la dirección de los vientos
dominantes y la separación de las hileras de los aerogeneradores. En caso de vientos
unidireccionales con probabilidad de que la dirección del viento sea mayor o igual que 60%
para un sector de dirección geográfica de 45° las distancias mínimas son:
Separación mínima en dirección perpendicular a la dirección de viento dominante o separación
de hieleras:
Mayor a dos veces el diámetro del rotor
8. Separación mínima en dirección paralelo a la dirección de viento dominante o separación de
filas:
Mayor a 10 veces el diámetro del rotor
Cantidad total de generación de electricidad
El aerogenerador tiene una altura del mástil de 80 metros. Primero se calcula la velocidad
promedio corregida a la altura de 80 metros sobre el nivel del terreno.
𝑉 = 𝑉0 ∗ ( 𝐻
𝐻0
⁄ ) 𝛽
El tipo de terreno es moderadamente rugoso (región rural) con β=0.20. La altura de la
medición de velocidad de referencia es de 10 metros sobre el nivel del terreno:
𝑉 = 7.5 𝑚/𝑠 ∗ (80𝑚/10𝑚)0.2
𝑉 = 11.36
𝑚
𝑠
Considerando la rugosidad del terreno la velocidad promedio a la altura del rotor es 11.36
m/s en promedio.
El área del barrido del aerogenerador es
𝜋
4
∗ 𝐷2 =
𝜋
4
∗ 90𝑚2 = 6362 𝑚2
La densidad del aire a una altura de 280 metros se calcula con la siguiente formula:
𝜌 = 𝜌0 − (1.194𝑥10−4 𝐻 𝑀)
con
≥ 2xD
≥ 10xD
Viento
9. 𝐻 𝑀 = 200 𝑚. 𝑠. 𝑛. 𝑚 + 80𝑚 = 280𝑚
y la densidad al nivel del mar:
𝜌0 = 1.225 𝑘𝑔 𝑚3⁄
𝜌 = 1.225 −
(1.194𝑥10−4 ∗ 280) 𝑘𝑔
𝑚3
𝜌 = 1.191 𝑘𝑔/𝑚3
La potencia mecánica extraído del viento se calcula con la siguiente formula:
𝑃0 =
1
2
𝜌𝐴𝑉3 𝐶 𝑃
La eficiencia del roto CP para un aerogenerador de 3 aspas y de alta eficiencia es aprox.
CP=0.43
𝑃0 =
1
2
∗ 1.191 ∗ 6362 ∗ 11.363 ∗ 0.43 = 2388 𝐾𝑊
Según la ficha técnica la potencia eléctrica que entrega el aerogenerador es 2000 KW,
que es la potencia eléctrica entregada por cada aerogenerador.
Cada aerogenerador requiere mínimo un área libre AL de 2Dx10D con D igual el diámetro
del rotor:
𝐴 𝐿 = 20𝑥𝐷2 = 20𝑥902 𝑚2 = 162000 𝑚2 = 0.162 𝑘𝑚2
La cantidad máxima de aerogeneradores por el área disponible se calcula con
𝑄 =
𝐴
𝐴 𝐿
=
3.05𝑘𝑚2
0.162𝑘𝑚2 = 18.82
Así en el área libre caben máximo 18 aerogeneradores con una potencia total de 36MW.
𝐸 = 36𝑀𝑊 ∗ 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 ∗ 365 𝑑𝑖𝑎𝑠 = 315360 𝑀𝑊𝐻 = 315 𝐺𝑊𝐻/𝑎ñ𝑜
10. Esta generación eléctrica es un valor maximo, considerando que el aerogenerador
entrega la potencia nominal de 2 MW los 24 horas y 365 días por año. Para saber la
generación eléctrica real se debe conocer el factor de planta que es la relación entre la
generación de energia eléctrica real versa la generación de energia eléctrica con la
potencia nominal los 24 horas y 365 días del año
El Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN) para 2018-2032
publicó factores de planta para plantas eólicas en diferentes zonas de Mexico:
Según este grafico se puede estimar con un factor de planta de 0.38 y la energia eléctrica
generada para esta planta eólica se calcula a
𝐸 𝑅𝑒𝑎𝑙 = 𝟑𝟏𝟓
𝑮𝑾𝑯
𝒂ñ𝒐
𝒙 𝟎. 𝟑𝟖 = 𝟏𝟏𝟗. 𝟕
𝑮𝑾𝑯
𝒂ñ𝒐
11. Costo total de la inversión
PRODESENpublicó Costos unitarios de inversión para diferentes tecnologías en tabla
4.2.11
𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝐼𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑜𝑛 = 𝟑𝟔𝑴𝑾 ∗ 𝟏𝟎𝟎𝟎∗ $𝟏𝟒𝟐𝟑.
𝟎
𝑲𝑾
= $𝟓𝟏, 𝟐𝟐𝟖, 𝟎𝟎𝟎 𝑼𝑺𝑫
