Evaluación de la disponibilidad del recurso eólico en la Región Caribe de Colombia en Escenarios de cambio climático

Abstract

La intensidad y variabilidad estacional del viento en algunas zonas de la Región Caribe de Colombia (RCC) hacen que su recurso eólico sea atractivo para el sector energético. Sin embargo, su disponibilidad depende del estado y evolución del sistema climático, que ha presentado cambios paulatinos, pero constantes, en algunos de sus elementos en el último siglo. En esta investigación se buscó entender el estado actual del recurso eólico en la RCC y sus posibles evoluciones en los escenarios de cambio climático propuestos en la sexta fase del CMIP. Para ello, se utilizaron mediciones in situ en la RCC e información del reanálisis ERA5, donde se evidenció que la Península de La Guajira, zonas marítimas aledañas a esta y al departamento Magdalena tienen valores de densidad de potencia eólica en 80 metros sobre la superficie (AGL, por sus siglas en inglés), altura promedio del eje de turbinas eólicas, superiores a 600 W/m^2. No obstante, la tendencia de esta variable en las últimas décadas (posterior a 1981) ha sido de descenso. Se corroboró este resultado, por medio del análisis del comportamiento de sistemas de mayor escala que influyen en la RCC a partir de fuentes observacionales (radiosondeos y boyas marinas) y de proyectos de asimilación. Por otro lado, los modelos del CMIP6 tuvieron diferencias en las tendencias del viento para el mismo periodo histórico, aunque en el periodo de proyecciones de cambio climático (2015 a 2099) tuvieron un alto grado de congruencia entre sí, especialmente en los escenarios de mayores emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) donde señalan que habrá una intensificación de este. Para tener estimaciones locales en la RCC del recurso eólico en escenarios de cambio climático, se recurrió a aplicar una técnica de reducción de escala estadística a los modelos del CMIP6 basado en dos módulos, el primero fue un método de corrección de sesgo con preservación de la tendencia climática y el segundo fue una desagregación espacial realizada por medio de una función multilineal. Los resultados obtenidos de la reducción de escala estadística muestran una mejora significativa en la habilidad de simulación con respecto a las salidas crudas de los modelos del CMIP6, e indican que para el escenario de menores emisiones analizado, SSP1-2.6, no hay una tendencia significativa de cambio en el periodo de proyecciones de cambio climático de la densidad de potencia eólica sector de la RCC, pero a medida que se aumenta el escenario de emisiones, aumenta la intensidad y la significancia de las tendencias, siendo la zona con mayores vientos en el periodo histórico reciente, la que tiene tendencias más intensas de aumento (Texto tomado de la fuente).

The intensity and seasonal variability of wind in some areas of the Caribbean Region of Colombia (RCC, by its initials in Spanish) make its wind resource attractive to the energy sector. However, its availability depends on the state and evolution of the climate system, which has shown gradual but consistent changes in some of its elements over the past century. This research aimed to understand the current state of the wind resource in the RCC and its possible evolutions under the climate change scenarios proposed in the sixth phase of the CMIP. For this purpose, in situ measurements in the RCC and information from the ERA5 reanalysis were used, showing that the La Guajira Peninsula, maritime areas adjacent to it, and to the Magdalena department have wind power density values at 80 meters above ground level (AGL), the average height of wind turbine hubs, exceeding 600 W/m^2. However, the trend of this variable in recent decades (after 1981) has been downward. This result was corroborated through the analysis of the behavior of large-scale systems that influence the RCC, using observational sources (radiosondes and marine buoys) and assimilation projects. On the other hand, the CMIP6 models showed differences in wind trends for the same historical period, although during the climate change projection period (2015 to 2099) they exhibited a high degree of consistency, especially in scenarios with higher greenhouse gas emissions, where they indicate that there will be an intensification of wind. To obtain local estimates of the wind resource in the RCC under climate change scenarios, a statistical downscaling was applied to the CMIP6 models based on two modules. The first was a bias correction method with trend preservation, and the second was a spatial disaggregation performed using a multilinear function. The results obtained from the statistical downscaling show a significant improvement in the simulation skill compared to the raw outputs of the CMIP6 models. They indicate that, for the lowest emission scenario analyzed, SSP1-2.6, there is no significant trend of change in the wind power density in the RCC sector during the climate change projection period. However, as the emission scenario increases, both the intensity and significance of the trends rise, with the area that had the strongest winds in the recent historical period showing the most intense increasing trends.