Aerogeneradores
vs. huracanes



Por
Guillermo Leiva Viamonte*,
María del Carmen Delgado González* y Rolando Soltura Morales*



Riesgo de huracanes y oportunidades para desarrollar aerogeneradores de alto rendimiento para Cuba y el Caribe.

 


Cuba se ubica en el Mar Caribe, donde anualmente se forman y desarrollan ciclones tropicales, o pueden circular ciclones provenientes del Océano Atlántico Ecuatorial que eventualmente cruzan el arco de las Antillas Menores penetrando en el Caribe, donde con frecuencia alcanzan categoría de huracanes intensos o de gran intensidad. La temporada ciclónica se extiende del 1ro. de junio al 30 de noviembre (6 meses al año).

Las normas internacionales de diseño y certificación de aerogeneradores (IEC 61400-1, GL y otras) indican expresamente que no fueron concebidas para diseñar aerogeneradores que soporten vientos extremos de huracanes (ciclones, tifones, etc.) de gran intensidad, y la industria eólica no ha tenido como prioridad desarrollar modelos específicamente adaptados a esas condiciones.

Hay referencias de estudios de frecuencia, intensidad y trayectoria de ciclones tropicales en regiones del Hemisferio Oriental donde son frecuentes (Sur de China, Sureste Asiático, Japón y Australia), que se han empleado para comparar y pronosticar la resistencia de aerogeneradores estándar, e inclusive para evaluar el riesgo de instalarlos, en correspondencia con el desarrollo ya relativamente importante de parques eólicos en esas regiones.

Dado el poco desarrollo eólico en el Caribe, que solo acumulaba unos 250 MW instalados a fines de 2011, no se han localizado referencias sobre estudios similares para pronosticar el comportamiento de los aerogeneradores ante huracanes.

En Cuba, en el período 1995-1996, desde el inicio del planeamiento del Parque Eólico Demostrativo de 0,45 MW en Turiguanó (Ciego de Ávila, puesto en marcha en 1999), se trató de obtener referencias para prevenir los daños por huracanes intensos en los aerogeneradores estándar de Clase II que se iban a instalar. Posteriormente (2005-2007), para desarrollar los parques eólicos Los Canarreos (Isla de la Juventud, 2007), Gibara 1 (Holguín, 2008) y Gibara 2 (Holguín, 2011), la Empresa de Ingeniería y Proyectos de la Electricidad (INEL), de la Unión Nacional Eléctrica (UNE), estableció cooperación con el Instituto de Meteorología (INSMET), que emitió un informe con la estadística relevante sobre frecuencia e intensidad registradas, y probabilidades de ocurrencia de huracanes estimadas para cada provincia de Cuba, basada en registros de 202 años de historia de los huracanes en el país. También se consultó información sobre tormentas eléctricas (Figs. 1 y 2).

 
Fig. 1. Parque eólico de Turiguanó, Ciego de Ávila
 

La empresa INEL-UNE obtuvo una herramienta más confiable para seleccionar los aerogeneradores para los parques eólicos «de prueba» que se instalaron desde 2007 hasta 2011, pero en la actualidad, cuando se han definido las zonas de más interés para desplegar parques eólicos de escala comercial en el futuro, y luego de las afectaciones causadas en 2008 por tres huracanes intensos o de gran intensidad que impactaron Cuba, más la influencia de otros dos huracanes intensos que pasaron próximos a las costas cubanas, y recientes afectaciones causadas por huracanes intensos en 2012, se requiere una actualización de las estadísticas disponibles para cada zona de interés, especialmente para la región oriental, que además tenga en cuenta los posibles aumentos de frecuencia e intensidad de los huracanes como consecuencia del cambio climático.

En 2007 expertos cubanos intercambiaron experiencias en cuanto al pronóstico de huracanes y el planeamiento de parques eólicos con la compañía propietaria del Parque Eólico de Wigton, Jamaica, que había sufrido el embate directo de un huracán intenso.

Recientemente se ha comprobado que algunos fabricantes que han instalado aerogeneradores en regiones afectadas por ciclones tropicales, y adquirido experiencias directas sobre su resistencia a tales eventos, no han desarrollado máquinas específicas para enfrentarlos, y no se han propuesto diseñar aerogeneradores aptos para aprovechar vientos con moderada a baja velocidad promedio anual, y que además puedan soportar huracanes intensos y de gran intensidad, que son precisamente las dos condiciones que concurren en las mejores zonas para desplegar los futuros parques eólicos cubanos, y que pudieran ser condiciones comunes a muchos países del Caribe.

Durante los intercambios sostenidos con el fabricante francés Vergnet para el desarrollo del parque eólico Los Canarreos, en la Isla de la Juventud (2006-2007), expertos de INEL conocieron del desarrollo del tipo de aerogenerador GEV HP 1 MW, apto para auto-desmontarse parcialmente ante riesgos de impactos de huracanes, posiblemente el único modelo de la gama de 1 MW creado para zonas ciclónicas. Sin embargo, no se ha comprobado su viabilidad para ser instalado en grandes parques eólicos en zonas de vientos bajos.

 
Fig. 2. Parque eólico Gibara 2, Holguín.
 

Experiencias cubanas

Las experiencias cubanas en este tema son recientes, como lo es el desarrollo mismo de parques eólicos. En agosto de 2008 la Isla de la Juventud, 160 km al Sur de La Habana, fue impactada por el huracán de gran intensidad Gustav de categoría 5. Solo un año antes (febrero de 2007) se había puesto en marcha el pequeño Parque Eólico Los Canarreos de 1,65 MW, con 6 aerogeneradores de 275 kW de Clase II, montados sobre torres tubulares abatibles de 55 m, y que fueron preservados según indicaciones de su fabricante Vergnet, sufriendo muy pocos daños que se corrigieron rápidamente, aunque el parque estuvo fuera de servicio durante más de ocho meses por los grandes daños en la infraestructura eléctrica y otros servicios en toda la isla.

En septiembre del mismo año, el Huracán Ike de categoría 4 penetró por la región de Banes, Holguín, e impactó directamente el parque eólico Gibara 1, de 5,1 MW, que se había puesto en marcha apenas seis meses antes (febrero de 2008).
Sus aerogeneradores Gamesa de Clase I-A, con potencia nominal de 850 kW y buje a 55 m de altura, soportaron vientos de al menos 70 m/s (252 km/h), último registro de la estación de prospección Los Cocos existente en su cercanía. Tampoco sufrieron daños significativos.

El pequeño Parque Eólico Demostrativo de la Isla Turiguanó (2 x 225 kW de Clase II-A con rotor de 28 m de diámetro a 32 m de altura), no ha sufrido impactos directos de huracanes en sus 14 años de funcionamiento, y el Parque Eólico Gibara 2 de
4,5 MW (6 x 750 kW Clase II-A con rotor de 50 m a 52,5 m de altura), que se puso en marcha en noviembre de 2011, sufrió recientemente la influencia indirecta del huracán Sandy, sin sufrir daños.


Clases de aerogeneradores

En 2010, INEL elaboró un estudio que comparó la resistencia de diseño de los aerogeneradores comerciales de clases estándar a vientos extremos, con los valores de velocidades máximas pronosticadas para distintas regiones de Cuba, y con las velocidades máximas y la frecuencia de huracanes pronosticada para cada provincia por expertos del INSMET. Los resultados de este estudio indican la necesidad de evaluar rigurosamente la posibilidad de emplear aerogeneradores de Clase III en las zonas seleccionadas para desplegar parques eólicos en la costa norte de la región oriental, en la que se registran la menor frecuencia de huracanes intensos y las velocidades máximas promedio y absolutas más bajas.

Aunque, como se indicó antes, la incidencia directa o la influencia indirecta en años recientes de varios huracanes intensos en esa región pudiera causar algún cambio en las estadísticas, la mayor incertidumbre parece relacionarse con los posibles efectos del cambio climático sobre la frecuencia o probabilidad de retorno, la intensidad y las trayectorias de los ciclones tropicales en el Océano Atlántico y el Caribe.

Del lado de los principales fabricantes de aerogeneradores, aunque pueden hallarse referencias a modelos de clase Especial con muy alta resistencia a vientos extremos (mucho mayor que los 70 m/s que soportan los de Clase I), parecen estar diseñados para zonas de vientos con velocidades promedio altas y en general con intensidades de turbulencia «normales», y no parece haber interés especial en crear un modelo capaz de satisfacer la capacidad de alcanzar alta resistencia a vientos extremos poco frecuentes y muy turbulentos causados por huracanes, y la de obtener alta producción anual de energía en condiciones normales de vientos con velocidades promedio bajas a moderadas.

La empresa INEL gestiona con el INSMET la caracterización más precisa y actualizada de las probabilidades de ocurrencia de huracanes en las zonas propuestas para desarrollos eólicos, en tanto que explora oportunidades para promover una alianza estratégica con algún fabricante que se interese en desarrollar aerogeneradores con las prestaciones descritas, orientados al mercado del Caribe y de otros países situados en regiones con alto riesgo de impacto de huracanes intensos y de gran intensidad.

* Empresa de Ingeniería y Proyectos de la Electricidad (INEL), Unión Nacional Eléctrica (UNE), Ministerio de Energía y Minas (MINEM), La Habana, Cuba.
e-mail: leiva@inel.une.cu