Mapa del Potencial Eólico de Cuba

Por
Rolando Soltura Morales y Alfredo Roque Rodríguez*


Obra de alto valor científico
para orientar la prospección eólica en Cuba.

Para impulsar el uso de la energía eólica, como parte de la Revolución Energética, resulta prioritaria la evaluación del recurso eólico en el país, con la finalidad de conocer el potencial en este recurso, así como los posibles sitios en los cuales es factible el emplazamiento de parques eólicos a mediana y gran escalas que puedan tributar al Sistema Electroenergético Nacional (SEN).



Un grupo interdisciplinario de especialistas de varias entidades cubanas trabaja desde el 2005 para disponer de un mapa con las principales zonas donde se localiza el recurso eólico y obtener una evaluación preliminar del potencial eolo-energético en Cuba. En esta ocasión las principales entidades que participaron en la confección del mapa eólico fueron el Instituto de Meteorología (INSMET), el Centro de Gerencia de Programas y Proyectos Priorizados (GEPROP), el Centro de Estudio de Tecnologías Energéticas Renovables (CETER, ISPJAE), el Sistema Nacional de Áreas Protegidas (SNAP), los Joven Club de Computación y el Centro de Investigaciones de Energía Solar (CIES).

Metodología
Para elaborar el Mapa del Potencial Eólico se creó una base de datos del viento, con la participación de personal técnico y especializado del Instituto de Meteorología y sus dependencias provinciales, y el apoyo en personal y en recursos de los Joven Club de Computación del país. Esta base contiene los registros trihorarios de velocidad y dirección del viento medidos a 10 m de altura en 68 estaciones meteorológicas.
Para la elaboración del Mapa fue seleccionado el modelo de microescala WAsP, elaborado por el Laboratorio Nacional Riso, de Dinamarca, con un amplio uso internacionalmente. Los datos de entrada al modelo están constituidos por las series temporales de datos de dirección y velocidad del viento de cada estación, el análisis de los obstáculos que perturban la medición del viento en las estaciones y un mapa digital donde se combinan la orografía y la rugosidad del terreno.

También se reelaboró el mapa de paisajes físico-geográficos y se propuso una nueva clasificación de los tipos de paisaje, teniendo en cuenta los siguientes componentes: mapa físico, orografía, vegetación, tipos de suelo, distribución físico-geográfica, etc.
El paisaje físico-geográfico se clasificó en varios tipos atendiendo básicamente a las pendientes y a las diferencias de elevación, lo que resulta esencial en la modelación del WAsP (Tabla 1).

Tabla 1. Clasificación de los tipos de paisajes


Se seleccionaron 49 estaciones meteorológicas (Fig. 1), atendiendo a los principios siguientes:

• Representatividad territorial.
• Tipo de paisaje físico-geográfico y semejanza climática y estadística. En paisajes del tipo montañoso se escogieron estaciones que respondieran a esas condiciones.

Para utilizar el WAsP y realizar las interpolaciones de las áreas a fin de obtener el mapeo final del recurso utilizando las herramientas que nos ofrecen los sistemas de información geográficos (SIG), se dividió el país en 900 áreas, con tamaños variables en función del paisaje. Las áreas de mayor tamaño tienen aproximadamente 200 km2 (14 x 14 km), con casi diez mil nodos o puntos de cálculo. La escala del mapa digital base es 1:250 000.

Resultados obtenidos
El Mapa del Potencial Eólico de Cuba permite identificar 26 zonas geográficas que revelan potenciales eólicos acordes con las clases 4 (Moderado, M), 5 (Bueno, B), 6 (Excelente, E) y 7 (Excepcional, Excep), con potencias que van desde 500 y 600 W/m2, con velocidades entre 6,2 y 6,8 m/s, y más de 1 000 W/m2 (> 8,2 m/s) (Excep.).

Con este trabajo se confirmaron las áreas definidas en mapas de versiones anteriores, así como resultantes de estudios de prospección realizados en algunos sitios de Cuba. Asimismo, se pudieron identificar nuevas áreas de interés desde el punto de vista del recurso, principalmente en la costa sur, donde hasta el momento no se tenía ninguna información.

En línea general puede decirse que los potenciales altos (entre Moderado y Excelente) se hallan desplazados hacias las áreas costeras, con puntos muy notables en zonas montañosas. Estos resultados se corresponden con el carácter insular (isla larga y estrecha) de Cuba, donde la circulación local de brisas en las costas norte y sur desempeñan un importante rol, junto a los patrones de gran escala, en la definición del clima del recurso eólico del país.

A partir de la determinación de la extensión en kilómetros cuadrados de las áreas consideradas entre moderadas y excelentes, se determinó el potencial eólico de Cuba, que fluctúa entre 5 000 y 14 000 MW (Tabla 2).

Tabla 2. Potencial eólico instalable en Cuba


Esta capacidad instalable, teniendo en cuenta un factor de capacidad de 25%, resulta un estimado del potencial equivalente entre 1 200 y 3 500 MW.

ÁreaT (km
2): Área total con densidad de potencia del viento mayor o igual que 400 W/m2, velocidad del viento superior a 6,2 m/s y RIX 15%.
ÁreaE (km
2): Área aprovechable para el emplazamiento de parques eólicos teniendo en cuenta el uso de 20% del área total (ÁreaT). Se desprecian las áreas ocupadas por asentamientos humanos, campos de cultivo, unidades militares, centros turísticos, industrias, carreteras, áreas protegidas, etcétera).
FC (%): Factor de capacidad (cociente entre la energía real producida por el aerogenerador y su producción nominal de energía).
RIX (%): Índice que caracteriza el grado de irregularidad de las pendientes (para RIX > 15% se excluyen las zonas montañosas con pendientes abruptas e irregulares).

Limitaciones de los resultados alcanzados
Entre las limitaciones que inciden en la evaluación del recurso están las propias limitaciones del modelo empleado, el cual exige condiciones ideales de la atmósfera, el dominio de aplicación del mismo (10 km alrededor de la estación) y el cumplimiento del principio de semejanza climática y topográfica.

También entre las limitaciones se encuentra el hecho de que las estaciones meteorológicas no siempre están localizadas en los lugares de mayor viento (costas y zonas montañosas generalmente), el equipamiento empleado no es el apropiado para los estudios energéticos y las estaciones meteorológicas por lo general presentan numerosos obstáculos en su alrededor (edificaciones, árboles, etc.), lo que perturba la medición del viento.

Por otra parte, el análisis de la variación interanual de la velocidad media anual del viento en cada una de las estaciones permitió determinar, de manera cualitativa, la tendencia de cada estación al incremento, disminución o conservación de la velocidad media anual del viento en los últimos años. El conocimiento de esta tendencia es de vital importancia a la hora de pronosticar el comportamiento del viento a corto y mediano plazos en los sitios donde se instalen los futuros parques eólicos.

Conclusiones y recomendaciones
La realización del Mapa del Potencial Eólico de Cuba permitió cumplir el objetivo prioritario de identificar las zonas donde se encuentra localizado el recurso eólico para su posible uso con fines energéticos.

Se recomienda continuar trabajando en el perfeccionamiento del actual mapa WAsP, y se sugiere que los resultados obtenidos, relativos a las nuevas áreas identificadas como moderadas, buenas, excelente y excepcional, se incluyan en el programa de prospección eólica que hoy se lleva a cabo.

Se sugiere trabajar en la elaboración de un proyecto de Atlas Eólico de Cuba, en el que se resuma toda la estadística y climatología del viento en nuestro país y se obtengan mapas detallados del recurso eólico a partir del empleo combinado de modelos regionales, de mesoescala y microescala.

* Instituto de Meteorología (INSMET), del Ministerio de Ciencia,
Tecnología y Medio Ambiente (CITMA), Cuba.
e-mail:rolando.soltura@insmet.cu