Análisis de generación complementaria entre energía hidráulica y eólica caso: Generación Isagen – proyectos eólicos en la Guajira colombiana

Abstract

El análisis de complementariedad de los recursos eólico e hídrico parte de la justificación de la diversificación de matriz energética de Colombia, que respalde a la energía hidráulica, la cual se ve afectada directamente por los eventos macroclimáticos como el ENSO y por el cambio climático antropogénico. A partir de información diaria y mensual de series de velocidad del viento y de caudales, se analizó el recurso viento y energéticamente la complementariedad. Los datos utilizados, a diferentes alturas de medición, comprenden varias estaciones del IDEAM e ISAGEN ubicadas en la Costa Caribe colombiana. Para el caso de La Guajira, el análisis de la estación Puerto Bolívar arrojó un ciclo diurno definido de la velocidad del viento con un máximo de 8,7 m s-1 entre las 15:00 y 16:00 horas y un mínimo de 4,5 m s-1. El ciclo anual reporta máximos de 7,2 m s-1 en el mes de marzo y en julio con 8,2 m s-1, cuando se presenta el verano en el centro del país, y mínimos de 5,0 m s-1 durante el mes de octubre. Se verificó el aumento de la velocidad con la altura entre 20 m y 60 m, con un coeficiente de Hellman de 0,14. Se determinó la dirección Este como la predominante, asociada al patrón de circulación de los vientos alisios. Se analizó la correlación a nivel trimestral de los índices del ENSO y la Oscilación del Atlántico Norte con la velocidad. Asociado al desplazamiento de la ZCIT, a nivel mensual se identificó mayor complementariedad del viento con caudales del norte y centro del país, caso contrario que con los ríos del sur como el Patía, Cauca y Luisa. El análisis de correlación de la velocidad del viento con los caudales afluentes a los Proyectos y Centrales Hidroeléctricas de ISAGEN reportan el mayor coeficiente con río Sogamoso. Con la velocidad del viento y las características del aerogenerador Nordex 60/1300 se calculó la producción energética comparándola aisladamente con la generación histórica de las centrales de ISAGEN sin encontrar complementariedad en el ciclo promedio anual. La energía media anual de cada Proyecto se estimó a partir de un modelo bajo la RNO y se calculó el tamaño de parques eólicos que igualen dichas las energías medias anuales, requiriendo un parque de 140 MW para igualar Amoyá y 1.040 MW para Sogamoso, lo que indica aumento en capacidades instaladas. El análisis integrado realizado con Sogamoso el cual posee embalse regulador, sugiere un aumento en energía firme y viabiliza financieramente si se opera integradamente con la Central, un Parque de 200 MW./Abstract. The analysis of the complementarity of wind and water resources of the justification of the energy matrix diversification of Colombia, which supports hydropower, which is directly affected by events such as ENSO macroclimatic and anthropogenic climate change. From daily information and monthly series of wind speed and flow, we analyzed the wind resource and energy complementarity. The data used, at different heights of measurement, comprising several IDEAM and ISAGEN stations located in the Colombian Caribbean Coast. In the case of La Guajira, the analysis of Puerto Bolivar station showed a definite diurnal cycle of wind speed with a maximum of 8.7 m s-1 between 15:00 and 16:00 hours and a minimum of 4 , 5 m s-1. The annual cycle reported maximum of 7.2 m s-1 in March and in July to 8.2 m s-1, when the summer comes in the middle of the country, and minimum of 5.0 m s- 1 during the month of October. We verified the increase in speed with height between 20 m and 60 m, with a coefficient of 0.14 Hellman. This direction was determined as the predominant circulation pattern associated with the trade winds. Correlation was analyzed on a quarterly basis of the indices of ENSO and the North Atlantic Oscillation speed. Associated with the displacement of the ITCZ, on a monthly basis was identified with greater complementarity of wind flow from the north and center of the country, otherwise than with the southern rivers as the Patia, Cauca and Louise. Correlation analysis of wind speed tributaries flows Hydroelectric Projects and ISAGEN report the highest rate with river Sogamoso. With the wind speed and wind turbine characteristics 60/1300 Nordex Energy output was calculated separately compared with the historical generation plants ISAGEN without finding complementarity in the average annual cycle. The annual average energy of each project are estimated from a model under the RNO and estimated the size of wind energy to match these annual averages, requiring a fleet of 140 MW and 1,040 MW Amoyá match for Sogamoso, which indicates an increase in installed capacity. The integrated analysis performed with Sogamoso which has regulating reservoir, suggests a steady increase in energy and financially viable if operated fully with the Central Park of a 200 MW.