Calcular la energía
Por
Conrado Moreno Figueredo*
Guía práctica para calcular
los beneficios que aportan
los proyectos de energía eólica.
Como todos los proyectos donde se empleen las energías renovables para la producción de electricidad, el uso de la energía eólica trae beneficios tanto de tipo ambiental como económico y social, y a veces no sabemos cómo calcularlos.
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Se pretende con esta guía, mediante un ejemplo, que los lectores puedan de una forma sencilla estimar los beneficios que resultan de la instalación de un parque eólico para
la producción de electricidad conectado a la red eléctrica. Esta metodología puede emplearse para cualquier otra fuente renovable de energía.
Consideraciones
La cantidad de potencia que entrega un aerogenerador depende de la velocidad del viento y su variabilidad. El término «factor de capacidad» se usa para describir la entrega real de energía de la instalación y se expresa como el porcentaje del tiempo que ésta operaría en su potencia nominal. Una instalación de energía eólica debe trabajar con factores de capacidad mayores de 25 % para que sea, preliminarmente, factible en lo económico.
El rango de 25 a 35 % es satisfactorio. Por ejemplo, una instalación eólica de 10 MW con un factor de capacidad de 30 % equivale a que trabajara 2 628 horas a su potencia nominal, y que durante 6 750 horas no entregara ninguna potencia, o que produjera todo el año constantemente una potencia de sólo 3,0 MW.
Generalmente se emplean modelaciones matemáticas para determinar la energía generada por una instalación eólica. Cuando se dispone de este valor de energía calculado con los modelos matemáticos, los proyectistas pueden entonces estimar los beneficios. Cuando esta información no está disponible, el factor de capacidad resulta una herramienta muy valiosa para realizar esta estimación.
Para cada megawatt-hora (MWh) de energía renovable generada, la emisión de aproximadamente 0,75 toneladas de dioxido de carbono (CO2) es evitada por la no quema de petróleo para la producción de electricidad. (Fuente OLADE, 2003).
El consumo promedio de electricidad en las viviendas en Cuba fue de 140 kWh por mes en 2003, o lo que es lo mismo, 1,68 MWh en el año (Fuente ONE, 2003).
Electricidad
generada por año
Capacidad de generación (MW) x 8 760 horas por año x factor de capacidad = Energía generada en el año (MWh).
Ejemplo: Se proyecta un parque eólico de 10 MW con un factor de capacidad de 30 %: 10 x 8 760 x 0,30 = 26 280 MWh de electricidad generada en el año. Es decir, se estima que el parque eólico de 10 MW generará cerca de 26 280 MWh de electricidad por año.
Gases de efecto invernadero evitados
Alrededor de 90 % de la generación de electricidad en los últimos años en Cuba se realizó con combustibles fósiles, lo que tiene un efecto determinante en las emisiones de este sector. Los principales contaminantes provenientes de la generación de electricidad en el país son el dióxido de carbono (CO2), el dióxido de azufre (S02) y los óxidos de nitrógeno (NOX). Las emisiones de CO2 representan más de 90 % del total de gases de efecto invernadero provenientes de la generación de electricidad. Cuba presenta una de las más altas tasas de emisión de CO2 en la región, por la mayoritaria utilización de combustibles fósiles para la producción de electricidad. El índice de Cuba en 2003 fue de aproximadamente 750 t/GWh o 0,75 t/MWh (Fuente OLADE).
Una fórmula para calcular los beneficios medioambientales que conlleva el proyecto es: Electricidad estimada (MWh) x 0,75 = Gases de efecto invernadero evitados. Es decir:
26 280 x 0,75 = 19 710 t de CO2.
Por lo tanto, la instalación de energía eólica que se proyecta puede evitar la emisión de casi veinte mil toneladas de dióxido de carbono por año a la atmósfera.
Viviendas alimentadas con electricidad
Se puede calcular el número de casas promedio a las que el proyecto les pudiera suministrar electricidad anualmente, por la siguiente fórmula: Electricidad estimada (MWh)/1,68 = Número de viviendas.
Usando el anterior ejemplo: 26 280/1,68 = 15 643 casas.
El parque eólico que se proyecta de 10 MW podría suministrar energía a cerca de quince mil viviendas promedio en Cuba, al año.
Porcentaje del consumo de electricidad en Cuba
En el 2003, en el achipiélago cubano se consumieron 12 305 GWh de electricidad al año (Fuente ONE, 2003).
Electricidad estimada (MWh)/12 305 000 x 100 = Proporción del consumo (%).
En el ejemplo anterior, la proporción del consumo de electricidad de la instalación eólica en Cuba puede calcularse como sigue: 26 280/12 305 000 x 100 = 0,21 %.
Árboles
Un árbol «modelo» puede absorber 0,67 t de CO2 (Fuente Greenfleet).
Gases de efecto invernadero desplazados (toneladas de CO2)/0,67 = Número de árboles.
19 000/0,67 = 28 358 árboles.
O sea, que diecinueve mil toneladas de CO2 por año es la cantidad equivalente de CO2 que 28 000 árboles son capaces de absorber, por lo que se evidencia la necesidad de disminuir la emisión de CO2, sobre todo en el actual escenario mundial en el que cada vez se talan más árboles, en lugar de aumentar la superficie boscosa de la Tierra. Dicho de otro modo, si se talan 28 000 árboles, las casi veinte mil toneladas de CO2 se irían a la atmósfera, lo que repercutiría en la aceleración de los daños producidos por el efecto invernadero y el calentamiento global de la atmósfera.
Automóviles
Un automóvil con un motor de petróleo produce aproximadamente 4,33 t de emisiones de CO2 por año (Fuente Greenfleet).
Emisiones de gases de efecto invernadero evitadas (toneladas de CO2)/4,33 = Número de automóviles.
Usando el ejemplo anterior: 19 000/4,33 = 4 388 autos.
Una instalación eólica de 10 MW puede evitar el envío a la atmósfera de diecinueve mil toneladas de CO2 por año, que es el equivalente a sacar de circulación aproximadamente cuatro mil autos en un año.
Ahorro de combustible
El consumo específico de combustible en la producción de electricidad en las termoeléctricas en el 2005, fue de 280 g/kWh. Si a este valor se le suma el consumo de electricidad de la propia termoeléctrica, más las pérdidas por transmisión y distribución, el total es aproximadamente 350 g/kWh (Fuente PAEC). Recordemos que una de las pérdidas que se evitan y minimizan con la instalación de parques eólicos, son las ocurridas en la transmisión y distribución por el acercamiento de la planta eólica a las líneas eléctricas, al distribuidor y al consumidor. Además, en el proceso de conversión de la potencia eólica en potencia eléctrica, el consumo propio de la planta es mínimo.
Ahorro de combustible (t) = Electricidad estimada (MWh) x 1 000 x 350/1 000 000 (t/kWh). Se multiplica por 1 000 para convertir MW en kW y se divide por 1 000 000 para convertir gramos en toneladas.
Usando el ejemplo anterior: Ahorro de combustible (t) = 26 280 x 1 000 x 350/ 1 000 000 = 9 198 t = 67 632 barriles de petróleo.
Por lo tanto, la planta eólica que se proyecta de 10 MW ahorraría unas 9 000 toneladas de combustible cada año.
* Doctor en Ciencias Técnicas. Miembro de la Academia de Ciencias de Cuba y CUBASOLAR. Director del Centro de Estudio de Tecnologías Energéticas Renovables (CETER).
tel.: (537) 2663637.
e-mail: conrado@ceter.cujae.edu.cu
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