José Vergara, Ing Civil, Ph.D
Factor de Planta (Fp):
El Factor de
Planta (Fp) es el cociente entre la Energía realmente producida y la Energía
máxima nominal dada por la potencia nominal de las turbinas.
Primero, el
Fp en parques eólicos, no es un número invariante y contante para todo Chile,
depende de las condiciones y tamaño del terreno y la disponibilidad y calidad del recurso
eólico.
En Chile,
los factores de Planta, en proyectos menores (<100MW), es de 0,23 en el norte y 0,40 Patagonia.
Sin embargo,
contrario a lo que indica Román (2), en la medida que el proyecto se incrementa
de tamaño el Factor de Planta se reduce, dado
que cada vez es más difícil encontrar buenos lugares para instalar las turbinas,
y el factor de planta converge desde el Fp (viento máximo) al Fp (viento medio)
del terreno resultados autor que se muestran en la Figura 4.
Los
proyectos actuales y que menciona Román (2), son proyectos que utilizan
factores topográficos locales donde se acelera el viento, en un 20% o más, como es el caso de
Alto Vaguales (Coyhaique) localizado en un “punto silla” donde se acelera el
viento, o las circulaciones de mar y tierra como ocurre con el Parque de Canela
en la IV región.
Es indudable
que en la medida que estos parques crezcan a dimensiones como las propuestas (100 km2), el factor de planta se
reducirá sustancialmente, al no contar con suficientes zonas con
singularidades locales que permitan
acelerar el viento para incrementar la energía eólica, y en este caso el factor
de planta global o del proyecto completo se reduce aproximadamente a la mitad, por
lo que corresponde aplicar al factor de planta del viento medio en Chile en una
escala de 100km2.
Fp Global
Norte: 12%
Fp Global
Patagonia 20%
¿CUANTO TERRENO SE REQUIERE PARA PROYECTO EOLICO?:
Como es
probable que no se desee un parque eólico en la Patagonia, dado que tendría un impacto muy superior al PHA. En lo
que sigue asumiré que el Mega Proyecto eólico se desarrollará en el Norte del
país.
Datos del
Problema:
Energía Generada Anual: 18.430 GWh
Potencia Disponible: 2.750 MW
Fuente
Energía Alternativa: Eólica
Potencia Nominal Turbinas 2,0
Mw
Factor de Planta MegaProyecto 12%
Factor de Uso Suelo 13,4 Ha (rectangular)
Factor de Uso Suelo
3,2 Ha (lineal)
Energía Anual por
Turbina = 0,12 X 2.0 (MW) X 24 hr
X 365 días
=
2,102 (GWh año)
Número de Turbinas =
18.430
GWh / 2,102 GWh
=
8.768
Turbinas
Costo Aproximado =3,3
Mill$USA/Turb X 8.768 Turb
=
28934
Mill$USA ¡!!!!!!!
Área Requerida (Rectangular)= 13,4 X 8.768 = 117491 Ha
Área Requerida (Lineal) = 3,2 X 8.768 = 28.058 Ha
Largo Parque Lineal = 0.32 km X
8.768= 2.806
Km
Dos mil
Ochocientos Kilometros!!!!
CLARAMENTE ES IMPOSIBLE
DESARROLLAR UN PROYECTO DE ESTA MAGNITUD. SERIA UN PARQUE
EOLICO QUE PARTE EN ARICA Y TERMINA EN OSORNO.
Capacidad de Regulación y Almacenamiento:
Para
comparar dos fuentes de energía, estas tienen que ser comparadas en escenario
similares, en el caso de la energía solar y eólica (norte de Chile) se produce de día (Figura 1) y se consume de noche (caso
domiciliario). Mientras que las centrales del PHA, pese a ser centrales de
pasada, cuentan con una regulación diaria.
Para lograr
una regulación similar al caso hidráulico, Román (2) propone utilizar un sistema de
almacenamiento de energía basado en un “fluido como sales fundidas” (molten nitrato sal), una de los más utilizados es la mezcla de
NaNO3 y KNO3 que permite temperatura de 222°C, utilizadas por el proyecto
Andasol (Figuras 5 y 6) también propuesto por Román (2) para el caso TermoSolar
(Tabla 2).
En el caso
eólico la única posibilidad es el almacenamiento en baterías las que son
altamente contaminantes, y caras.
Indudablemente
siempre está la alternativa hidráulica,
que es la más económica y menos contaminantes de todas las formas de almacenar energía, un análisis simple muestra que una forma de hacer
más viable estos proyectos sería un sistema hibrido
con energía hidráulica de embalse.
Tabla 2: Planta TermoSolar ANDASOL-1 (Figuras 5 y 6) Granada España, [4].
Lugar: Granada España
Latitud: 37° 13´ Norte
Radiación
Solar Directa Normal 6,03
kWh/m2/d
Producción
Anual:
181,8 GWh
Potencia
Nominal Turbina: 49,9MW
Superficie Proyecto 195 Ha
Área Espejos 51 Ha
Temperatura
Fluido Térmico: 292 a 392°C
Longitud de
Tubos 92
Km
Estanque
Almacenamiento Sales: 14.243m3
Cantidad de
Fluido Térmico: 28.500 Ton
Capacidad de
Almacenamiento: 7.5 h
Agua (870.000M3/año =27,6 M3/S): Pozos
Inversión
estimada: 260MillEuros
Costo GWh
anual Producido (260/181.8): 1,43 MillEuros/GWh-año
Eficiencia Turbina=
181,8GWh año/(49,9X24X365)= 0,41
Eficiencia Total Solar a Electricidad: 16%
Eficiencia Solar a Térmico: 0.4
2.2 CASO TERMOSOLAR (ANDASOL).
Román (2)
propone una solución Termosolar para suplir la demanda de 18.430 GWh año similar PHA, con una tecnología similar a Andasol (Figura 6), instalada en la
zona de Potrerillos el Salvador en el
desierto chileno.
Antes que nada, hay que hacer notar que la
solución TermoSolar tiene dificultades como las siguientes:
1. Requiere de grandes
cantidades de agua pura para ciclo de vapor (Figura 6) y limpieza, el agua es un recurso escaso en el desierto.
2.
Hay
que manejar grandes volúmenes de TermoFluído, que son altamente inflamables
(Figura 7) y contaminantes [5].
3.
Requiere
de fuente adicional de energía una caldera de apoyo en el ciclo de vapor la que
quema algún tipo de combustible fósil [4].
4.
Requiere
de sofisticados sistemas mecánicos para el seguimiento del Sol [4].
5.
Para lograr la eficiencia de los espejos, estos tienen que
ser limpiados y mantenidos frecuentemente, lo que es particularmente importante
en una zona con ventoleras de polvo y
arena como ocurren en el desierto chileno.
6.
Requiere
grandes estanques de almacenamiento para las sales, las que son altamente corrosivas.
7.
Genera
residuos contaminantes y accidentes por inflamación del Termofluído [5].
Todo lo
anterior, hace al proyecto TermoSolar altamente complejo y al igual que el caso
eólico, con costos importantes de mantenimiento. Poco
se conoce de los costos de mantenimiento de estos sistemas.
Para
enfrentar este problema recurriremos a los datos teóricos entregados por Román
(2) y los datos de ingeniería de un proyecto de 49,9 MW de potencia nominal
de Andasol en Granada España (Tabla 4).
Román (2) No corrige la eficiencia del sistema por altura sobre el
nivel del mar, dado la menor densidad
del aire (0,91 kg/m3) y presión atmosférica (700hPa) en Potrerillos El Salvador que se encuentra
aproximadamente a la cota 3.000 metros sobre el
nivel del mar, lo que significa una
densidad del aire un 30% más liviano. Este
efecto y para simplificar el análisis tampoco fue incluido en mis cálculos, pero tiene que
ser considerado en un proyecto real.
Factor de Planta: TermoSolar
En los
proyectos termosolares hay que tener cuidado al calcular el rendimiento del
sistema completo dado que este es el producto del rendimiento de los dos ciclos
energéticos:
Conversión
de energía Solar a Térmica utilizando un termofluÍdo, y
de Energía Térmica
a Eléctrica (Turbina Vapor):
Rendimiento Solar a Térmico:
Energía
Solar Incidente= 6.03 kWh/m2/d X 510.000m2X 365d
= 1.122.486 MWh año
Energía
Turbina Vapor = 49,9 MW
Rendimiento Solar-Térmico = 49,9 X 24 X 365 /1122446 MWh
= 0,4
Rendimiento Térmico-Eléctrico= 0,4
Rendimiento Total = 0,4 X 0,4 = 0,16
En el caso
del proyecto en el Norte de Chile, Román(2) propone instalarlo en la zona del Salvador
con una radiación horizontal de 6,29 KWh/m2/d, lo que permitiría una menor área
de espejos.
Continúa en TERCERA
PARTE…