El recurso eólico en Cuba y el mundo

Por
Conrado Moreno Figueredo*



Es posible eliminar gradualmente los combustibles fósiles y nucleares en la producción
de electricidad.

 

La evaluación del potencial eólico de un sitio o región dada permite responder las preguntas siguientes: ¿cuánta electricidad puede ser generada con el viento, por cuánto tiempo (diario, mensual o anual), y finalmente qué cantidad de energía total puede ser generada?

El movimiento del aire en la atmósfera, conocido como viento, toca cada rincón y esquina de la superficie de nuestro planeta. Uno puede imaginarse sitios donde nunca ha llovido o ha brillado el sol, pero no es concebible ningún lugar donde el viento no se sienta.
Los vientos manejan la energía cinética de la atmósfera, que puede ser convertida en energía eléctrica utilizable mediante las modernas turbinas eólicas. Esta electricidad, transmitida a través de cables, puede satisfacer las necesidades energéticas en áreas alejadas del punto de generación.

De acuerdo con los datos ofrecidos por la Asociación Mundial de Energía Eólica (WWEA, por su sigla en inglés), en junio de 2014 cerca de 337 GW habían sido instalados en el mundo en parques eólicos (Fig. 1).



Fig. 1. Capacidad total instalada 2011-2014, en MW.
Fuente: Half Year Report, WWEA, 2014.

Esta capacidad es mayor que la generación total de electricidad instalada en algunos de los países más desarrollados del mundo (Tabla 1). Estos 337 GW son el resultado de la suma de la potencia eólica que ha sido instalada en más de 100 países, por lo que se puede decir que la energía eólica ha llegado a una etapa importante del desarrollo del sector eléctrico. Casi todos los países del mundo están explorando formas de emplear su recurso eólico propio. No obstante, antes de elaborar proyectos de energía eólica a escala de redes eléctricas debe realizarse una evaluación rigurosa de la energía eólica disponible.

Tabla 1
Capacidades totales instaladas
en varios países para generar electricidad, en 2011


El potencial eólico en Cuba


No es necesario hacer la historia sobre cómo se logró evaluar el potencial eólico en Cuba, por cuanto en el artículo titulado «¿Hay viento en Cuba para los grandes aerogeneradores?» publicado en el número 68 de Energía y tú, se hace una breve descripción sobre ello en nuestro país. Muchas han sido las instituciones científicas, académicas e investigadores que han participado en este objetivo, las cuales se citan en dicho artículo. Se puede aseverar que desde los años 70 comenzaron las acciones con este fin, que culminan a finales de los 2000 cuando se logra cuantificar cuánta electricidad tiene Cuba para utilizar la energía eólica.

Todo este accionar tiene finalmente un momento importante, a raíz de la creación por el Consejo de Estado del Grupo de Trabajo para el Impulso de la Energía Eólica, en septiembre de 2005, bajo la conducción de Equipo de Coordinación y Apoyo del Comandante en Jefe, que llevó a cabo el proyecto de evaluación del potencial eólico en Cuba.

Una de las primeras acciones de este Grupo fue la elaboración del Mapa Eólico del 2006, que permitió por primera vez evaluar el potencial eólico teórico de Cuba. Este Mapa fue elaborado por el Instituto de Meteorología (INSMET), el Centro de Estudio de Tecnologías Energéticas Renovables (CETER) y otras instituciones cubanas. De acuerdo con el informe ofrecido por el Insmet (redactado por Rolando Soltura y Alfredo Roque), se estimó un potencial teórico total entre 5 000 y 14 000 MW, en el que se incluyeron zonas costeras, interiores, montañosas y en los cayos alrededor de la isla de Cuba.

A la vez, y también bajo la dirección de este Grupo de Trabajo, se llevó a cabo el proyecto de «Prospección extensiva y caracterización preliminar del recurso eólico», en 32 zonas del país, desarrollado desde fines del 2005. El proyecto permitió identificar las zonas de mayor interés por su potencial energético, y estimar con más precisión el recurso técnicamente posible a explotar en zonas próximas a la costa norte. En estas zonas se estudiaron los posibles emplazamientos que totalizan un potencial técnico entre 1 000 y
1 200 MW. En esta cifra están contempladas las zonas donde se midió el viento y resultaron las mejores condiciones del recurso eólico, por lo que esta puede aumentar al existir otros sitios idóneos para instalar parques eólicos aún no estudiados. No se debe olvidar que el viento es como el petróleo, que hay que prospectarlo, buscarlo y encontrarlo.
Para este potencial estimado se asumió el uso de aerogeneradores con potencia unitaria de 1,5 MW y altura de buje hasta 70 m sobre el terreno.

Con el apoyo de este Grupo de Trabajo se escribió e imprimió en el 2008 el libro Diez preguntas y respuestas sobre energía eólica, publicado por la Editorial Cubasolar, en el que se recogen las primeras experiencias en este sentido y que ha constituido una obra de obligada consideración para cualquier estudio sobre el desarrollo de la energía eólica en Cuba, y de suma utilidad para otros países.


Evaluación del potencial eólico


Los vientos se sienten en cualquier lugar, aunque su potencia y energía varían de un sitio a otro. Para llevar a cabo la evaluación del recurso eólico en cualquier sitio es necesario conocer las velocidades del viento en dicho sitio, en un período suficientemente largo para hacer un estudio acerca de la electricidad que puede generarse empleando modernas turbinas eólicas. En algunos lugares, las velocidades del viento en general pueden ser bajas e insuficientes para hacer viable en lo económico el proyecto de producir electricidad a partir de dicho recurso. Sin embargo, hay otros lugares donde el viento alcanza altas velocidades, y por lo tanto puede ser empleado de manera rentable. De igual manera, en sitios que experimentan velocidades del viento medias puede tener sentido aprovechar esos vientos bajo ciertas condiciones, tales como comunidades alejadas de la red eléctrica en pequeñas islas o en lugares remotos.

La evaluación del recurso eólico es el aspecto más importante para establecer cualquier desarrollo eólico. Además de proveer información acerca de las intensidades de la velocidad del viento y la energía contenida, es posible seleccionar el tipo más apropiado de turbina eólica para instalarla en un determinado sitio o región. Por ejemplo, la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) clasifica las turbinas eólicas en clases I, II, III y IV. Dichas clases de turbinas son definidas para diferentes regímenes de viento, variando desde velocidades medias anuales de 6 a 10 m/s (Fig. 2).


Fig. 2. La evaluación del recurso eólico es el aspecto
más importante para establecer cualquier desarrollo eólico.

El estudio del potencial eólico es muy importante desde diferentes puntos de vista. En un lugar determinado o en una región, la pregunta es: ¿cuánta electricidad puede ser generada a partir del viento y qué cantidad total en un período dado?
A cualquier inversionista en energía eólica le gustaría conocer cuánta electricidad puede ser generada para que su proyecto sea económicamente racional, y de esta forma pronosticar si la inversión merece la pena ser analizada. Esta información resulta de interés tanto para inversionistas, financieros, directores de compañías o empresas eléctricas, y decisores políticos. Es decir, les interesa la respuesta a la pregunta siguiente: ¿Cuánta capacidad se puede instalar y cuánta energía se obtendría del viento? En eso consiste la evaluación del recurso eólico, o la evaluación del potencial eólico.

Como se expresó anteriormente, la evaluación de recurso eólico es el aspecto más importante en el desarrollo de la energía eólica. En el nivel de proyecto, esto permite que desarrolladores e inversionistas decidan si el proyecto puede seguir adelante o debe detenerse, en un nivel nacional o regional, y permite que los organismos involucrados o los gobiernos comprendan si hay suficiente potencial para utilizar la energía eólica, y si cierta política y marcos reguladores son necesarios para aprovechar ese potencial a gran escala.

Al igual que en Cuba, diversos estudios han sido realizados en otros países del mundo, los que han permitido tener una idea sobre el potencial global total en parques eólicos, es decir, conocer cuánta potencia se puede instalar en parques eólicos. Teniendo en cuenta solamente los estudios realizados, la potencialidad de instalación de parques eólicos globalmente es de 58,5 TW, aproximadamente. Por supuesto, no todos los países han realizado esos estudios. Esta cifra ya ha considerado la eficiencia de las turbinas eólicas y su disponibilidad (porcentaje del tiempo en operación), significando un potencial eólico técnico. Es decir, que el potencial estimado para instalar parques eólicos en el mundo es el antes expuesto de 58,5 TW (Tabla 2).

Tabla 2
Potencial evaluado total mundial, en TW



Como se puede observar, el valor asignado al «resto del mundo» es evidentemente insuficiente, por cuanto no toda esta área, que comprende básicamente a los países en desarrollo, ha realizado estudios evaluativos, por lo que puede esperarse que la cifra total sea aún mucho mayor teniendo en cuenta su extensa superficie terrestre (Fig. 3).


Fig. 3. Representación esquemática del potencial
disponible de fuentes renovables de energía en el mundo.

Por otro lado, de acuerdo con la International Energy Agency (IEA, por sus siglas en inglés), el consumo total de energía mundial para todos los sectores, incluyendo la industria, el calentamiento y enfriamiento, así como el transporte, en 2011 fue de
103 711 TWh. Es fácil deducir que el potencial eólico mundial en parques eólicos de al menos 58,5 TW, es suficiente para cubrir la demanda de energía mundial, si se asume como promedio 2 000 horas trabajando a la potencia nominal (58,5 x 2 000 =
117 000 TWh), es decir, mayor que el consumo total de energía de 103 711 TWh. Vale la pena recordar que la producción de electricidad en todo el mundo se encuentra en el rango de los 20 000 TWh.


El recurso eólico en el mundo


Entre 2005 y 2009 se llevaron a cabo estudios para evaluar el potencial de la energía eólica a nivel global (Tabla 3). Esos estudios arrojaron valores apreciables, muchas veces mayores que la capacidad de generación de electricidad total en el mundo (cerca de
6 250 GW). Sin embargo, años después, en 2014, la investigación y el desarrollo de las tecnologías de las turbinas eólicas han traído como resultado diseños optimizados para regímenes de viento con baja velocidad. Las turbinas eólicas ahora tienen más megawatt por área de barrido y se instalan con alturas de torre de hasta 100 m, y algunos suministradores de equipos están tratando de llegar hasta los 120 m de altura de la torre.

Tabla 3
Estudios sobre el potencial eólico en todo el planeta



Ello significa más energía generada por megawatt instalado, y como resultado muchos sitios que no eran factibles en los estudios antes mencionados, se han tornado actualmente posibles con la aplicación de las actuales tecnologías. Esto significa que el potencial utilizable, tanto en parques terrestres como marítimos, es suficiente para satisfacer muchas veces más las necesidades energéticas del mundo entero. Se puede observar en esta revisión de los estudios científicos realizados, que hay una cantidad de energía suficiente en los vientos que soplan en la superficie terrestre para satisfacer todas las necesidades energéticas del planeta.

Resulta razonable concluir que observando las necesidades de electricidad global, e inclusive los crecimientos previstos para las próximas décadas, es ciertamente posible satisfacer las necesidades de electricidad con tecnologías y opciones provenientes de una combinación de energía eólica, solar fotovoltaica, la hidroenergía y la biomasa, además de las tecnologías y equipos de acumulación. Por lo tanto, desde el punto de vista técnico es posible eliminar gradualmente las plantas generadoras de electricidad a partir de combustibles fósiles y nucleares.

Tabla 4
Estudios sobre el potencial* eólico en América Latina y el Caribe




El recurso eólico en la región


Existen estudios a nivel regional que indican un gran potencial eólico para su uso a gran escala para la generación de electricidad. Numerosas instituciones científicas y académicas han realizado investigaciones en diversas partes del mundo; otros estudios fueron realizados por investigadores y otras instituciones, fundamentalmente del servicio meteorológico. En la tabla 4 se presentan los estimados teóricos obtenidos a partir de mapas eólicos elaborados en algunos países de la región con sus particularidades.


* Doctor en Ciencias Técnicas. Vicepresidente de la Asociación Mundial de Energía Eólica (WWEA). Profesor Titular del Centro de Estudio de Tecnologías Energéticas Renovables (CETER), La Habana, Cuba.
e-mail: conrado@ceter.cujae.edu.cu