Monografia De La Energía Eólica Original 5m5k4z

ENERGÍA EÓLICA La Tierra recibe una gran cantidad de energía procedente del Sol. El 2 % de ella se transforma en energía eólica. La energía eólica se deriva del calentamiento diferencial de la atmósfera y de las irregularidades de relieve de la superficie terrestre. La potencia obtenida es directamente proporcional al área barrida por las palas y al cubo de la velocidad del viento. Por la dependencia de la velocidad del viento se instalan los sistemas generalmente frente al mar o en zonas de alta montaña: Potencia: P = ½ ρ A v2 ρ = densidad del aire A = área barrida por la turbina v = velocidad del viento = coeficiente de potencia (entre 0 y 0,6)

Cómo se produce y obtiene La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas de aire que se desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión, con velocidades proporcionales al gradiente de presión. Los vientos son generados a causa del calentamiento no uniforme de la superficie terrestre por parte de la radiación solar, entre el 1 y 2% de la energía proveniente del sol se convierte en viento. De día, las masas de aire sobre los océanos, los mares y los lagos se mantienen frías con relación a las áreas vecinas situadas sobre las masas continentales. Los continentes absorben una menor cantidad de luz solar, por lo tanto el aire que se encuentra sobre la tierra se expande, y se hace por lo tanto más liviana y se eleva. El aire más frío y más pesado que proviene de los mares, océanos y grandes lagos se pone en movimiento para ocupar el lugar dejado por el aire caliente.

Para poder aprovechar la energía eólica es importante conocer las variaciones diurnas y nocturnas y estacionales de los vientos, la variación de la velocidad del viento con la altura sobre el suelo, la entidad de las ráfagas en espacios de tiempo breves, y valores máximos ocurridos en series históricas de datos con una duración mínima de 20 años. Es también importante conocer la velocidad máxima del viento. Para poder utilizar la energía del viento, es necesario que este alcance una velocidad mínima de 12 km/h, y que no supere los 65 km/h.3 La energía del viento es utilizada mediante el uso de máquinas eólicas (o aeromotores) capaces de transformar la energía eólica en energía mecánica de rotación utilizable, ya sea para accionar directamente las máquinas operatrices, como para la producción de energía eléctrica. En este último caso, el sistema de conversión, (que comprende un generador eléctrico con sus sistemas de control y de conexión a la red) es conocido como aerogenerador. La baja densidad energética, de la energía eólica por unidad de superficie, trae como consecuencia la necesidad de proceder a la instalación de un número mayor de máquinas para el aprovechamiento de los recursos disponibles. El ejemplo más típico de una instalación eólica está representada por los "parques eólicos" (varios aerogeneradores implantados en el territorio conectados a una única línea que los conecta a la red eléctrica local o nacional). En la actualidad se utiliza, sobre todo, para mover aerogeneradores. En estos la energía eólica mueve una hélice y mediante un sistema mecánico se hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador, que produce energía eléctrica. Para que su instalación resulte rentable, suelen agruparse en concentraciones denominadas parques eólicos.

Producción por países Capacidad total de energía eólica instalada (fin de año y últimas estimaciones)8

Capacidad (MW)

Posición

País

20089

200610

2005

2004

1 USA

25.170

11.603

9.149

6.725

2 Alemania

23.903

20.622

18.428

16.628

3 España

16.754

11.730

10.028

8.504

4 China

12.210

2.405

1.260

764

5 India

9.654

6.270

4.430

3.000

6 Italia

3.736

2.123

1.717

1.265

7 Francia

3.404

1.567

757

386

8 Reino Unido

3.241

1.963

1.353

888

9 Dinamarca

3.180

3.136

3.128

3.124

2.862

1.716

1.022

522

73.904

58.982

47.671

10 Portugal

Total mundial

120.791

Capacidad eólica mundial total instalada y previsiones 1997-2010. Fuente: WWEA e.V.

Existe una gran cantidad de aerogeneradores operando, con una capacidad total de 73.904 MW, de los que Europa cuenta con el 65% (2006). El 90% de los parques eólicos se encuentran en Estados Unidos y Europa, pero el porcentaje de los cincos países punteros en nuevas instalaciones cayó del 71% en 2004 al 55% en 2005. Para 2010, la

Asociación Mundial de Energía Eólica (World Wind Energy Association) espera que hayan instalados 160.000 MW,8 lo que implicaría un crecimiento anual más del 15%. En 2006, la instalación de 7,588 MW en Europa supuso un incremento del 23% respecto a la de 2005.11 Alemania, España, Estados Unidos, India y Dinamarcahan realizado las mayores inversiones en generación de energía eólica. Dinamarca es, en términos relativos, la más destacada en cuanto a fabricación y utilización de turbinas eólicas, con el compromiso realizado en los años 1970 de llegar a obtener la mitad de la producción de energía del país mediante el viento. Actualmente genera más del 20% de su electricidad mediante aerogeneradores, mayor porcentaje que cualquier otro país, y es el quinto en producción total de energía eólica, a pesar de ser el país número 56 en cuanto a consumo eléctrico12

Energía eólica en el Perú Si bien la experiencia en el país sobre el manejo de energía eólica es de larga data, ésta se circunscribió fundamentalmente a la operación en el litoral costero de equipos simples para el bombeo de agua. La tecnología de generadores eólicos se introdujo hacia mediados de la década del 80 en módulos experimentales en las zona de Yacila en Piura, donde se instalaron aerogeneradores bipala que se encontraban en investigación. Dado los resultados poco satisfactorios de los mencionados programas, la posibilidad para esta opción tecnológica recién ha sido replanteada a finales de la década pasada, con la ejecución de dos proyectos piloto en Malabrigo (La Libertad) en 1996 y Marcona (Ica) en 1998, los proyectos, a pesar del pobre monitoreo y mantenimiento de los equipos, se han desempeñado satisfactoriamente y actualmente entregan la energía producida a la red eléctrica convencional. El registro de vientos para establecer la potencialidad de la fuente eólica es aún sumamente parcial en términos de cobertura del territorio nacional. Además, la mayoría de los registros sobre vientos no son adecuados para ser utilizados en la determinación del potencial eólico de determinadas zonas. Las evaluaciones del recurso hechas indican que el potencial de aprovechamiento de la energía eólica es muy alto. Sin embargo resultaría conveniente poder realizar mediciones puntuales en algunas zonas con un interesante potencial como son el La costa sur, la costa norte y algunos valles interandinos de la sierra, con la finalidad de determinar el verdadero potencial de aprovechamiento de la energía eólica en el país. El Perú cuenta con grandes extensiones de terrenos viables teóricamente para implementar proyectos de bosques eólicos para la producción de energía eléctrica y distribuirla a través de la red eléctrica convencional o para aplicaciones aisladas. En la mayoría de las áreas donde se han registrado/medido la velocidad del viento, ésta en promedio varió desde 6m/s a 8m/s a una altura de 10m. Los registros muestran que las mejores condiciones para el fomento de la energía eólica se ubican en el litoral del país y en ciertas zonas del interior que cuentan con microclimas favorables a dicha fuente de energía. Cabe resaltar, que en las dos experiencias piloto de generación Malabrigo y Marcona se han medido velocidades de viento promedio superiores a los 8 m/s a 30 m. Existe capacidad para la construcción de equipos de generación eléctrica de pequeña potencia, así como de aerobombas; sin embargo no se cuenta con muchas instituciones o personas con la capacidad para desarrollar o impulsar el desarrollo de la energía eólica, por lo que se necesita desarrollar planes de formación de capacidades en tecnologías y desarrollo de proyectos.

2.

• • •

•

En 1989, Electroperú S.A. inició los estudios de investigación de energía eólica en el litoral del Perú definiendo la potencialidad eólica en Puerto Chicama (Malabrigo, Departamento de La Libertad), San Nicolás y San Juan de Marcona (Departamento de Ica). En 1996 la Dirección Ejecutiva de Proyectos del Ministerio de Energía y Minas implementó los proyectos piloto de Malabrigo de 250 kW, y en 1999 el proyecto piloto San Juan de Marcona de 450 kW. Posteriormente ambos proyectos fueron transferidos a ADINELSA el año 2000, para ser istrados comercialmente y proceder a la actualización de la información y análisis que debe realizarse para la obtención del potencial eólico, sus tendencias, y las perspectivas actuales y futuras para su desarrollo. Los resultados obtenidos se deben al procesamiento de datos de velocidad de viento registrados en cada una de las Centrales Eólicas. Desde el año 1996 (Malabrigo) y 1999 (San Juan de Marcona).

Fig. 1 Malabrigo 250 kW

Fig. 2. San Juan de Marcona 450 kW

• Resolución Ministerial Nº 070-2000-EM/DEP del 03-03-2000, mediante el cual la cual se transfiere la C.E. San Juan de Marcona a ADINELSA, en calidad de aporte de capital. • Acuerdo del Directorio de ELECTROPERÚ S.A. (Sesión Nº 1023 DEL 25-01-1999) mediante el cual se transfiere la Central Eólica de Malabrigo a ADINELSA, en calidad de aporte de capital • En las siguientes tablas cronológicas, se muestra los antecedentes desde la instalación, fechas de transferencias y las fallas ocurridas en ambas Centrales hasta el año 2003. DESCRIPCION Fecha de Instalación Garantía de Funcionamiento (2 HNOS)

MALABRIGO

SAN JUAN DE MARCONA

1996

1998

1996-1997

1998 - 1999 -2000(*)

Fallas despues de la instalacion en el periodo de garantia

Ninguno

Varias

1996

2000

ElectroPeru Año 1999

0

Puesta a punto de la maquina Primera transferencias de la DEP/MEM a:

ElectroPeru a DEP/MEM a Adinelsa Adinelsa Año 2000 Año 2000

Transferencia definitiva Operacion comercial a cargo de ADINELSA

2000

2000

PERIODO 1999 A 2003 DESCRIPCIÓN

MALABRIGO

MARCONA

Fallas de los equipos Se ha reparado el Cambios de equipos eléctricos y por desgaste en Generador 250KW de protección durante los años funcionamiento el año 2002 1999-2000

Ninguno

Se ha cambiado por otro generador, el suministro y transporte a cargo del fabricante desde el Japon, montaje efectuado en Mayo - 2001

Equipos Mecánicos malogrados en operación

Ninguno

Reparación del volantey alineamiento, se descubrió rotura de pines internos en Noviembre 2003

Estado situacional de las Centrales Eólicas

Operativo

Operativo, despues de reparar los Sistemas de Control

Equipos Electricos malogrados en operación

3. EVALUACIÓN TECNICA- ECONÓMICA DE LOS PROYECTOS PILOTO El comportamiento de cada una de las máquinas durante el periodo de funcionamiento es el siguiente: •

Central Eólica Malabrigo (Ver Anexo 1) de 250 kW fabricada en Dinamarca, marca MICON, desde el año 1996 viene operando en forma normal, se ha cumplido con los mantenimientos de acuerdo al fabricante, sin embargo el año 2002 se efectuó el cambio de rodamientos del generador y mantenimiento del mismo en un taller especializado en Lima, para ello se ha requerido grúas de gran tonelaje superando los costos normales por mantenimiento preventivo; asimismo, se está efectuando un mantenimiento adicional por

efectos de la corrosión debido a la contaminación ambiental muy severa del lugar. Por las condiciones de operatividad y habiéndose presentado el menor número de fallas comparadas con la Central Eólica San Juan de Marcona, se puede decir que ha cumplido exitosamente con las expectativas de un Proyecto Piloto; asimismo, se ha acopiado información suficiente que servirá de referencia para nuevos proyectos. •

Central Eólica San Juan de Marcona (Ver Anexo 2) de 450 kW fabricada en el Japón, marca MITSUBISHI, desde el año 1999 viene operando en forma inestable, presentando fallas de funcionamiento los cuales fueron levantadas cada vez por Mitsubishi y ADINELSA o por ADINELSA, a la fecha la Central se encuentra operativo y en reserva se gestiona la comercialización de la energía con el Municipio de San Juan de Marcona y luego reiniciar para su operación continua. Los mantenimientos correctivos mayores fueron el cambio del generador y alineamiento de la volante de la turbina, en ambos casos se ha utilizado dos grúas de gran tonelaje para el desmontaje y maniobras de los equipos a una altura de 40 m.

Por consideraciones tecnológicas, la Central Eólica, no cumple con eficiencia la operación continua por las paralizaciones ocurridas, pero con esta reparación se espera mejorar la operación continua, se cuenta con información que será de gran importancia para nuevos proyectos. 3.1 Generación de energía eléctrica en las centrales eólicas La generación de energía está íntimamente ligado al régimen y la frecuencia de la velocidad del viento y sus variaciones máximos y mínimos históricos, la energía producida de la Central Eólica de Malabrigo es comercializada a Hidrandina S.A. mediante un convenio de istración. La Central Eólica de San Juan de Marcona, se encuentra en reserva y operativo, esta Central estuvo funcionando desde el año 1999. Los resultados de generación de energía eléctrica y horas de funcionamiento obtenidos a la fecha de la elaboración del presente documento, se muestran en la siguiente Tabla.

Tabla 1: Generación de Energía

0 Central Eólica Malabrigo Central Eólica San Juan de Marcona

Horas de funcionamiento acumuladas (Horas)

Energía Energía acumulada a promedio mayo del 2004 mensual (kWh) (kWh)

57,907

4’509,683

48,320

14,040

3’445,850

110,175

Malabrigo: La energía eléctrica generada por la Central Eólica es entregada a la sub estación de Malabrigo en barras de 10 kV de propiedad de Hidrandina S.A. el promedio de generación de energía mensual durante los 7 años es de 48,320.0 kWh. La energía acumulada a mayo 2004 es de 4`509,683.0 kWh con 57,907 horas de funcionamiento. San Juan de Marcona: Similar al anterior se entrega energía a través de la línea de 34.5 kV, de propiedad de Shougang-Hierro Perú. La generación de energía promedio mensual es de 110,175.0 kWh. La energía acumulada a mayo 2004 (la turbina se encuentra detenida desde junio 2003) es de 3`445,850 kWh con 14,040 horas de funcionamiento. 3.2 Factor de Capacidad (FC)2 Los registros acumulados desde la fecha de funcionamiento de las máquinas han dado los siguientes resultados del FC: Malabrigo : 35 % San Juan de Marcona : 39 % En Europa (Alemania) las instalaciones promedio evaluadas tienen un Factor de Capacidad de 21 %.3 , lo que hace que las instalaciones peruanas estén en mejores condiciones técnicas, por lo tanto económicas que las instalaciones europeas. 2

Factor de Capacidad FC, representa el porcentaje de energía producida en un año. Greenpeace-Campaña de Energía-Junio 2001.

3

3.3 Características Técnicas de los Proyectos Pilotos La Tabla N° 2 nos muestra el resumen de las características técnicas de las dos centrales eólicas, para mayor información referirse a los anexos 1 y 2. Tabla 2: Características Técnicas MARCONA

MALABRIGO

Sistema

"Grid conection"

"Grid conection"

Potencia

450 kW

250 kW

3

3

diametro de las aspas

39 m.

28 m.

Potencia del generador

450 kW

250 kW/50 kW

40 m.

30 m.

562.5 kVA

312 kVA

50 Tn

28 Tn

Si

Si

Numero de aspas

Altura de la torre Transformador elevador Peso total (turbina y torre) Monitoreo a distancia Procedencia de las maquinas

Japón (MITSUBISHI) Dinamarca (MICON)

3.4 Costos Iniciales de las Centrales Piloto Los costos de la Tabla siguiente son los resultados del proceso de adquisición lleve en mano por el PNUD (libres de impuestos e IGV).

Tabla 3: Costos Iniciales 1. Central Eólica Malabrigo 250 kW

US$ 432, 838

Costo unitario US$/kW

1 731

2. Central Eólica Marcona 450 kW

US$ 569, 868

Costo unitario US$/kW

1 266

3.5 Evaluación Económica de los Proyectos Piloto En los últimos 5 años (1999-2003), ambas Centrales Eólicas han reportado los siguientes resultados económicos y homologados al año 1999: En las siguientes tablas se ha determinado los ingresos por la facturación de la energía entregada en barras de San Nicolás en Marcona y en las barras de Malabrigo; en el caso de Marcona, en el periodo de evaluación presenta un déficit de S/. 314,588.26, debido que desde el año 2002, Electroperú S.A. resolvió el Convenio con ADINELSA sobre la comercialización de la energía, y en el flujo económico resultó negativo por los gastos de mantenimiento. Referente a Malabrigo, resulta igualmente con un déficit de S/. 109,989.71. Los costos de operación y mantenimiento relativamente altos además incluye gastos de seguros, depreciación y otros gastos istrativos. Central Eólica San Juan de Marcona 1999 1.-Producción de Energía (kWh) 2.-Ingresos por 0 Generación (S/.) 3.-Costos de Operación y 0 Mnatenimiento (S/.) 4.-Ingreso Neto a 0 ADINELSA (2-3) (S/.)

2000

2001

2002

2003

0802,056.561,364,026.801,280,166.54 102,665.87 178,416.76

TOTAL 0 3,446,850.00 0

281,072.63

91,863.55 178,125.82 129,250.23196,421.49

595,660.89

10,792.32

0

291.14 (129,250.23)196,421.49 (314,588.26)

Central Eólica Malabrigo 1999

2000

2001

2002

2003

TOTAL

1.-Producción de 606,276.00 537,444.00 572,793.00 473,048.60 686,623.00 2,876,184.60 Energía (kWh) 2.-Ingresos por 39,633.16 49,352.32 57,968.44 25,950.33 48,310.44 221,214.69 Generación (S/.) 3.-Costos de Operación y 0 66,668.73 70,686.23 121,633.69 72,215.75 331,204.40 Mnatenimiento (S/.) 4.-Ingreso Neto a 39,633.16(17,316.41)(12,717.79)(95,683.36)(23,905.31) (109,989.71)

ADINELSA (2-3) (S/.) Los proyectos que istra ADINELSA, deben tener un tratamiento mediante el cual, no solamente debe verse la Evaluación Social sino fundamentalmente la Evaluación Económica por el hecho de ser ADINELSA una empresa de servicio público con derecho privado, motivo por el cual, en cada proyecto debe ser considerados los costos de inversión registrados en los libros de la empresa. La siguiente tabla muestra la información registrada de los costos de la infraestructura eléctrica, resultados promedios de generación de energía eléctrica y los costos de operación y mantenimiento. Tabla 4: Costos de inversión, Energía y Operación y Mantenimiento

MALABRIGOMARCONA Costo de la Central Eólica Costo Unitario Energía producida promedio mensual Costo de O & M4

US$

432,838

569,868

US$/ kW

1,731

1,266

MWh

48,3

110.2

Cent US$/kWh

3.34

5.0

Los parámetros asumidos para la evaluación económica son las siguientes: • Tarifa en barra en subestaciones base de Trujillo Norte y Marcona promedio 11 centavos de Sol por kWh). • Inversión del proyecto ( transporte, montaje y puesta en operación). • Energía real de salida del generador. • Vida útil de 20 años. • Tasa de descuento de 12 %. • Tasa de interés durante la construcción 8%. • Factor de Capacidad de la central de acuerdo a los datos históricos. • Horas de funcionamiento anual promedio . 4

Costos de Operación y Mantenimiento (O&M), relativamente alto por ser proyecto piloto (una unidad por Central), representan el 4% de la inversión en el caso de Malabrigo y 8% para Marcona, en bosque los costos disminuyen.

Para el análisis del Valor Actual Neto (VAN) se han utilizado tres escenarios. Escenario 1.- Asumiendo la inversión inicial hecha en el proyecto y realizando el análisis para los 20 años de vida del proyecto. Escenario 2.- Asumiendo que los aerogeneradores ya vienen trabajando por mas de 6 años, por lo que es necesario asumir la depreciación resultado de su uso. Escenario 3.- Asumiendo a los equipos como un costo hundido, es decir asignando un valor de los equipos igual a cero. Tabla 5: Análisis de Escenarios para cálculo de VAN Marcona 450 kW

Malabrigo 250 kW

VAN asumiendo costo total de -661,870 los equipos VAN asumiendo depreciación de Escenario 2 -387,690 los equipos VAN asumiendo costo del los Escenario 3 -8,210 equipos iguales a cero5 Escenario 1

-411,940 -224,980 18,050

5

Muestra el flujo de caja positivo en el caso de Malabrigo, Marcona es negativo por que no se comercializa aún.

Las condiciones previas a fin de determinar los costos de generación y el VAN, y la utilización de las tasas de interés y otros factores se encuentran en los anexos 1 y 2. Como se puede apreciar los resultados hallados demuestran que ambos proyectos no son rentables económicamente. Estos resultados se deben por que los proyectos son piloto y los costos de operación y mantenimiento en el cual se incluye seguros y depreciación y otros son elevados que se carga a un solo equipo . Además las tarifas actuales en barra son bajas con relación al trato que se da en otros países a la energía eólica, debido a la falta de mecanismos legales que promuevan la inversión en estas tecnologías . Para el caso particular de estos proyectos piloto, se puede asumir el costo de inversión, como una inversión hundida ya que ADINELSA istra la infraestructura eléctrica con su rol subsidiario, en este caso la evaluación económica nos devuelve valores del VAN positivo para el caso de Malabrigo, es decir, que el flujo de caja es positivo. 3.6 Costos de Generación Los costos de generación han sido evaluados tomando en consideración los resultados de la generación de energía mediante el procesamiento de datos de las Centrales Eólicas así como la evaluación anemológica con la información efectuada antes de su instalación y los datos considerados en el acápite 3.5. La estimación del costo de generación se efectuará utilizando la siguiente fórmula: Costo de Generación = (CCA + C O&M) / (FC . H) = [ US$ /kWh ] Donde: CCA : Costo de capital anualizado en US$/kW C O&M : Costo de Operación y Mantenimiento en US$/kW FC : Factor de capacidad de la turbina en % H : Horas de funcionamiento promedio anual del generador A la fecha no contamos con tarifas definidas para las energías renovables no convencionales, no se cuenta con un marco legal; sin embargo, en la evaluación económica se ha considerado tarifas vigentes en barras, además no se ha considerado los ingresos por no contaminar el medio ambiente (negocio del carbono) y otros beneficios que le corresponden a este tipo de fuentes renovables. Los resultados encontrados son los siguientes: Tabla 9: Costo de Generación de Energía Marcona 450 kW Malabrigo 250 kW Costo de Generación en cUS$/kWh

10.64

13.0

Costo de Generación en cS./kWh

36.0

44.0

Los costos de generación en soles, varían entre 36.0 y 44.0 centavos de S/kWh y los costos de las tarifas en barras son de 11.0 centavos de S/kWh en promedio, razón por la cual los cálculos

económicos salen negativos. Los costos de generación resultan ser elevados, las razones se deben a lo siguiente: •

•

• •

3

La inversión inicial es relativamente alta, de acuerdo al precio de las máquinas de distintas tecnologías, los costos de instalación nominal es de 1266US$/kW (Marcona) y de 1731US$/kW (Malabrigo), los costos de operación y mantenimiento, depreciación, seguros, etc, son mayores comparados con un bosque eólico, por economía de escala. La presente evaluación económica tiene una desventaja, no está considerado los beneficios tales como los ingresos por CO2 evitado (negocio del carbono) y otros incentivos, los cuales aún no están implementados en el País debido que, no existe un marco legal para ellos, y como consecuencia no se han considerado en la presente evaluación económica de los proyectos piloto. En la actualidad por economía de escala, los bosques eólicos de mediana potencia se encuentran en el rango de 900 a 1000 US$/kW.y los costos de generación varían entre 3 a 5 cUS$/kWh. Los costos de mantenimiento electromecánico y para combatir la corrosión, se encarece debido que el programa de mantenimiento se efectúa para una máquina y no para un conjunto, que bajaría el costo relativo, de acuerdo a los datos históricos obtenidos, los costos por operación y mantenimiento de nuestros proyectos piloto, representan el 4% (Malabrigo)3 y 8% (Marcona) de la inversión. Los costos aproximados que se maneja internacionalmente referente a la operación y mantenimiento se encuentra dentro del rango del 2 % de la inversión de la infraestructura de los bosques eólicos.

Los resultados de los costos de operación y mantenimiento de la Centrales Piloto son elevados.

4. PROYECCIÓN TÉCNICO - ECONÓMICA DE LOS PROYECTOS PILOTO PARA EL PERIODO 2004 - 2008 Diagnóstico de gastos de operación y mantenimiento de las Centrales Eólicas en el periodo del 2004 al 2008. Los ingresos por concepto de venta de energía eléctrica durante los siguientes 5 años proyectados a partir del año 2004, cuyos resultados se muestran en las tablas 6 , 7 y 8. Tabla 6. El periodo 2004-2008 se estima un déficit de S/. 55,375.25, esta cifra proyectada se ha obtenido de acuerdo a los datos históricos, se ha considerado los gastos por mantenimiento correctivo y tratamiento anticorrosivo a cargo de ADINELSA, seguros, depreciación, operación y mantenimiento preventivo a cargo de Hidrandina S.A. Se espera un mantenimiento mayor o cambio de equipos en los años 2010 o 2011. Los siguientes escenarios presenta dos alternativas, el primero referente la Central Eólica de Marcona sin funcionamiento (Tabla 7) y la Central en operación (Tabla 8); se presenta ambos escenarios a fin de contar con un amplio panorama de las condiciones actuales a fin de proceder al reinicio de las operaciones comerciales. Tabla 7. Representa la Central Eólica en reserva pero con un mínimo de mantenimiento necesario seguros y depreciación, se observa un escenario, mediante el cual, ya no debería invertirse para poner en funcionamiento la Central Eólica; sin embargo, no es recomendable abandonar estas instalaciones de propiedad de ADINELSA, por lo que, es necesario efectuar mantenimiento básico, es decir, vigilancia, revisión del giro de las aspas, lubricación mantenimiento de la línea de interconexión eléctrica de 34.5 kV y mantenimiento anticorrosivo en el periodo 2004-2008 por estas labores se estima un costo de S/.567,709.00. Tabla 8. Representa el esfuerzo de comercializar la energía efectuando los ajustes necesarios en

el sistema electrónico de control y mando pendiente el cual se efectuará antes de finalizar el año 2004, el costo por mantenimiento preventivo, seguros, depreciación, vigilancia, totalizando un costo de S/.87,709.0. El periodo 2004-2008 de la Tabla 8, se estima un ingreso neto a favor de ADINELSA de S/. 14,013.59, esta cifra proyectada se ha obtenido de acuerdo a los datos históricos de operación, se ha considerado los gastos por vigilancia, mantenimiento correctivo y tratamiento anticorrosivo a cargo de ADINELSA. Referente a la comercialización de la energía, se ha efectuado conversaciones preliminares con el Municipio de San Juan de Marcona para este fin, a través de la red eléctrica de la empresa Shougesa, en cuanto se de las condiciones de concretar la venta de la energía. Tabla 6: Proyecciones Económicas de la Central de Malabrigo 2004 1.-Producción de Energía (kWh) 2.-Ingresos por Generación (S/.) 3.-Costos de Operación y Mantenimiento (S/.)

2005

2006

2007

2008

TOTAL

500,000 579,836 579,836 579,836 579,836 2,819,343.0 55,000.063,782.063,782.063,782.063,782.0

310,128.0

73,485.073,000.073,000.073,000.073,000.0

365,485.5

4.-Ingreso neto a ADINELSA -18,485.0 -9,218.0 -9,218.0 -9,218.0 -9,218.0 -55,357.25

Tabla 7: Proyecciones Económicas de la Central de Marcona sin funcionar 2004

2005

1.-Producción de Energía (kWh)6 0

0

2.-Ingresos por Generación (S/.) 0

0

3.-Costos de Operación y Mantenimiento (S/.) 4.-Ingreso neto a ADINELSA

2006

0 0

2007

0 0

2008

TOTAL

0

0

0

0

87,709 120,000 120,000 120,000 120,000 567,709 -120,000 -120,000 -120,000 -120,000 -120,000 -567,709

Tabla 8: Proyecciones Económicas de la Central de Marcona en funcionamiento 2004 1.-Producción de Energía (kWh)7

2005

2006

2007

2008

TOTAL

01322,0971322,0971322,0971322,097 5,288,387

2.-Ingresos por Generación (S/.) 0

145,430 145,430 145,430 145,430

581,723

3.-Costos de Operación y Mantenimiento (S/.)

87,709 120,000 120,000 120,000 120,000

567,709

4.-Ingreso neto a ADINELSA

-87709 25430.6 25430.6 25430.6 25430.6 14,013.59

6

Escenario de la Central sin operar. A la fecha no está generando energía eléctrica, las cifras son las proyecciones promedio de la energía que generó la Central desde 1999 y que puede cumplir en condiciones normales. 7

5. POSIBILIDAD DE FUTUROS BOSQUES EÓLICOS Bosque Eólico en Malabrigo y San Juan de Marcona Los bosques eólicos, están constituidos por un conjunto de aerogeneradores ubicados en un determinado área cuya suma total representa la potencia instalada, la uniformidad de la velocidad del viento dependerá de la característica del terreno, la geografía de Malabrigo y San Juan de Marcona son muy parecidos del tipo eriazo, los registros de velocidad del viento sirven para estimar el potencial eólico del lugar. las extensiones de terreno que se cuenta las potencias aproximadas serían para Malabrigo de 30 MW con una extensión de terreno de 413 Ha transferidas por el Proyecto Chavimochic y San Juan de Marcona 100 MW con una extensión de 1200 Ha, aún no saneadas. Resultados del Potencial de los Bosques Eólicos Los resultados obtenidos de los parámetros de los bosques eólicos fue en base a la data de los registros de viento en ambas Centrales, además, se ha tomado como referencia de cálculo, un aerogenerador de 750 kW, cuya potencia se encuentra dentro del rango comercial, obteniéndose los siguientes resultados: Tabla 10: Posibilidad de futuros Bosques Eolicos MALABRIGO

MARCONA

Potencia instalada

30 MW

100MW

Periodo de evaluación anemológica

7 años

5 años

10.31 m/s

10.88 m/s

40 unidades

133 unidades

318 GWh

1327 GWh

108.35GWh

375.76 GWh

Costo estimado del bosque eólico

37 000 000.0 US$

107 000 000,0 US$

Costo unitario

1 233,0 US$/Kw

1 070,0 us$/Kw

Velocidad media a 55 m (proyectada) Número de aerogeneradores Energía máxima extraíble del viento Energía real de salida

Costo de Generación

4.2 cUS$/kWh (14.4cS./kWh) 3.5 cUS$/kWh (12.0cS./kWh)

De ejecutarse estos proyectos bajo las condiciones actuales de Mercado se obtendrían

ingresos adicionales por la reducción de emisiones de Dióxido de Carbono (CO2) a la atmósfera, estos ingresos a los precios actuales del mercado hacen que los proyectos sean más atractivos. Los ingresos por reducción de emisiones por cada proyecto se presentan en la siguiente Tabla. Tabla 11: Ingresos por venta de CO2 MALABRIGO Reducción de Emisiones de CO2, en toneladas

MARCONA

61,763

214,188

Precio de US$7/ton CO2

US$ 432,336

US$ 1’499,319

Precio de US$10 /ton CO2

US$ 617,629

US$ 2’141,885

Sin embargo a pesar de los posibles ingresos por el mercado de carbono, la rentabilidad de los proyectos aun es baja. Para que los proyectos sean rentables se necesitan tarifas superiores a las actuales. En el caso del bosque eólico de Malabrigo es necesario tener tarifas superiores a los 5,5ctvos US$/ kWh, para este caso se ha estimado el costo de generación de 4.2 cUS$/kWh; mientras que un proyecto en Marcona es rentable con tarifas a partir de los 3,5 ctvos US$/ kWh y el costo de generación se ha calculado en 3.5cUS$/kWh. Las tarifas por ser mas altas que las actuales existentes en el mercado eléctrico sería consideradas . Sin embargo podrían ser fácilmente alcanzables en condiciones del mercado por la crisis energética. Tabla 12: VAN para tarifas por energía eólica

Tarifa de 3.5 ctvos US$/kWh Tarifa de 4 0 ctvosUS$/kWh Tarifa de 5,5 ctvosUS$/kWh Tarifa de 6.0 ctvos US$/kWh

MALABRIGO

MARCONA

VAN = - 15,869 (TIR=3%)

VAN = 3,933 (TIR=13%)

VAN = - 11,772 (TIR=5%) VAN = 518 (TIR=12%) VAN = 4615 (TIR=15%)

VAN = 18,141 (TIR=15%) VAN = 60,764 (TIR=24%) VAN = 74,972 (TIR=26%)

Como se ve las tarifas actuales (de alrededor de 3 ctvos US$/kWh) no hacen viable este tipo de proyectos aun. Por tal motivo es necesario contar con algún incentivo o subsidio que favorezca la inversión en estos proyectos. Es importante mencionar la experiencia europea que otorga precios superiores a aquellos generadores que produzcan energía con viento, motivo por el cual Alemania posee más de 17,000 MW de potencia instalada en proyectos eólicos y España tenga alrededor de 6000MW. 6. CONCLUSIONES Sobre la Central Eólica 250 kW Malabrigo •

La Central Eólica Malabrigo ha cumplido con las expectativas de un proyecto piloto y un adecuado funcionamiento debido al mantenimiento preventivo a cargo de Hidrandina S.A. y correctiva a cargo de ADINELSA, la data de la velocidad del viento, promedios acumuladas y parámetros estadísticos registrados a la fecha se consideran confiables, y no tendrán mucha variación en el tiempo, en el punto de medición de la Central.

Sobre la Central Eólica San Juan 450 kW de Marcona •

La turbina eólica ha cumplido con la expectativa de proyecto piloto, ha presentado algunas deficiencias, debido a la tecnología japonesa (Mitsubishi), distinta a la madurez tecnológica danesa (Micon) de Malabrigo los cuales se vienen superando,. Sin embargo, referente a la data de velocidad del viento, promedios acumulados y parámetros estadísticos registrados, no tendrán relevante variación en el tiempo, por lo que los datos registrados se consideran confiables para los estudios.

Sobre los registros de Viento •

• •

De acuerdo la los registros efectuados por ADINELSA, se puede concluir que las áreas en donde se encuentran operando las Centrales Eólicas son de gran potencial eólico y es factible lograr factores de carga superiores a 35 % (en Europa el promedio es de 21%). Los regimenes de viento registrados en los lugares donde se encuentran emplazados los aerogeneradores, representan un gran potencial eólico del lugar. El potencial eólico no aprovechado en Malabrigo es de 30 MW y de San Juan de Marcona de un mínimo de 100 MW.

Sobre los Bosques Eólicos El potencial eólico probable no aprovechado en nuestro litoral es de 65,152 MW en un área de 4,654 Km2, es decir, un aproximado del 2% del área de cada uno de los departamentos de nuestro litoral, comprende los departamentos de la costa, a excepción del departamento de Lima. La rentabilidad de los proyectos utilizando la energía eólica en mediana y gran escala, se verá reflejada en cuanto el Estado reglamente los incentivos, sistema tarifario de las energías renovables no convencionales y beneficios a los operadores que quieran invertir; asimismo, se debe considerar ingresos o beneficio por venta de toneladas de CO2 evitados (negocio del carbono), estas consideraciones están vigentes en otros países dando paso a la competencia con las otras fuentes convencionales. A nivel internacional, existe un futuro mercado de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero y los proyectos eólicos serán beneficiados, los ingresos por este concepto, contribuirá a la rentabilidad de los proyectos. Las condiciones actuales para reducir las emisiones del CO2, es la generación de certificados, actualmente los precios varían entre US$3.0 a US$ 10.0 por cada tonelada de CO2 evitados. Sobre aspectos Generales. •

Otro paso importante será sembrar en la conciencia del país, el hecho de que nuestros recursos energéticos, especialmente en el campo petrolero y gas natural tienen un periodo relativamente corto, aproximado de 20 a 40 años y dependiendo de la política de gobierno; comparado a las fuentes renovables (hidráulica, eólica, solar y biomasa), por lo que el Estado debe priorizar la investigación y aplicación oportuna para el desarrollo de las fuentes de energías renovables y no quedarse en el campo académico sino aplicaciones prácticas a la comunidad. Estamos observando y sintiendo el cambio climático en el Perú y en el mundo debido fundamentalmente a la destrucción de la capa de ozono que constituye un daño irreparable, el ejemplo patético actual, es que muchas centrales hidroeléctricas han disminuido la producción de energía eléctrica por falta de agua iniciándose la crisis energética.

•

El paso siguiente que debe darse es sensibilizar a los entes encargados para la

aceleración del Marco Legal a fin de abrir paso a muchos inversionistas nacionales y extranjeros interesados en desarrollar y comercializar esta fuente de energía en los bosques eólicos y como añadidura crear nuevas fuentes de trabajo e investigación, así como la transferencia de conocimientos para el desarrollo tecnológico en el Perú. 7. RECOMENDACIONES Sobre las Centrales Eólicos Piloto Dar a conocer los resultados del Informe de Evaluación Técnica y Económica de las Centrales Eólicas Piloto Malabrigo y San Juan de Marcona. al Ministerio de Energía y Minas, publicación en la página Web de ADINELSA lo referente a aspectos técnicos. Seguir con el esfuerzo de mantener operativos las centrales eólicas a fin de seguir promocionando estas fuentes de energías renovables con equipos en funcionamiento y acumulando la data de monitoreo. Sobre los Bosques Eólicos Recomendar al Ministerio de Energía y Minas gestionar el levantamiento de un mapa eólico en nuestro litoral, en estas zonas, se ha registrado los mayores potenciales eólicos a nivel nacional. Los departamentos con áreas a ser aprovechadas para bosques eólicos son: Tumbes, Piura, Lambayeque, La Libertad, Ancash, Ica, Arequipa, Moquegua y Tacna , se estima un promedio del 2 % del área de cada departamento que resulta 4,654 Km2 aprovechables. Como referencia, los diseños de bosques eólicos con turbinas de 750 kW, se estima una densidad superficial de potencia 14 MW/Km2, es decir, un potencial energético probable de65,152 MW aún no aprovechado. Sobre los Incentivos Recomendar al Ministerio de Energía y Minas considerar dentro del análisis para el fomento y promoción de las energías renovables, especialmente con la energía eólica, lo siguiente: a.-Propuesta para exonerar o diferir el pago de impuestos por un periodo de 8 a 10 años a los insumos debidamente identificados con los proyectos de energías renovables no convencionales. b.-Propuesta para exonerar la retención del impuesto o diferir sobre la renta a las empresas que desarrollan proyectos de energías renovables. c.-Propuesta para la libre importación temporal de maquinarias para proyectos de energías renovables d.-Propuesta para reglamentar dentro del “Mecanismo de Desarrollo Limpio” la generación de certificados por reducir las emisiones de CO2, cuyos ingresos en los proyectos constituirán un beneficio que tiendan a mejorar la rentabilidad de los proyectos. e.-Propuesta para los distribuidores y comercializadores estén obligados a suscribir contratos entre 10 a 15 años para la compra del 100% de la energía generada por los sistemas eólicas, y otras fuentes de energías renovables cuyo máximo techo sería del 10% al 15% de la energía eléctrica generada en el país.

Ventajas de la energía eólica



Es un tipo de energía renovable ya que tiene su origen en procesos

atmosféricos debidos a la energía que llega a la Tierra procedente del Sol. 

Es una energía limpia ya que no produce emisiones atmosféricas ni residuos

contaminantes. 

No requiere una combustión que produzca dióxido de carbono (CO2), por lo que

no contribuye al incremento del efecto invernadero ni al cambio climático. 

Puede instalarse en espacios no aptos para otros fines, por ejemplo en zonas

desérticas, próximas a la costa, en laderas áridas y muy empinadas para ser cultivables. 

Puede convivir con otros usos del suelo, por ejemplo prados para

uso ganadero o cultivos bajos como trigo, maíz, patatas, remolacha, etc. 

Crea un elevado número de puestos de trabajo en las plantas de ensamblaje y

las zonas de instalación. 

Su instalación es rápida, entre 6 meses y un año.



Su inclusión en un sistema ínter ligado permite, cuando las condiciones del

viento son adecuadas, ahorrar combustible en lascentrales térmicas y/o agua en los embalses de las centrales hidroeléctricas. 

Su utilización combinada con otros tipos de energía, habitualmente la solar,

permite la autoalimentación de viviendas, terminando así con la necesidad de conectarse a redes de suministro, pudiendo lograrse autonomías superiores a las 82 horas, sin alimentación desde ninguno de los 2 sistemas. 

La situación actual permite cubrir la demanda de energía en España un 30%

debido a la múltiple situación de los parques eólicos sobre el territorio, compensando la baja producción de unos por falta de viento con la alta producción en las zonas de viento. Los sistemas del sistema eléctrico permiten estabilizar la forma de onda producida en la generación eléctrica solventando los problemas que presentaban los aerogeneradores como productores de energía al principio de su instalación. 

Posibilidad de construir parques eólicos en el mar, donde el viento es más

fuerte, más constante y el impacto social es menor, aunque aumentan los costes de instalación y mantenimiento. Los parques offshore son una realidad en los países del norte deEuropa, donde la generación eólica empieza a ser un factor bastante importante.

Inconvenientes de la energía eólica

Aspectos técnicos Debido a la falta de seguridad en la existencia de viento, la energía eólica no puede ser utilizada como única fuente de energía eléctrica. Por lo tanto, para salvar los "valles" en la producción de energía eólica es indispensable un respaldo de las energías convencionales (centrales de carbón o de ciclo combinado, por ejemplo, y más recientemente de carbón limpio). Sin embargo, cuando respaldan la eólica, las centrales de carbón no pueden funcionar a su rendimiento óptimo, que se sitúa cerca del 90% de su potencia. Tienen que quedarse muy por debajo de este porcentaje, para poder subir sustancialmente su producción en el momento en que afloje el viento. Por tanto, en el modo "respaldo", las centrales térmicas consumen más combustible por kW/h producido. También, al subir y bajar su producción cada vez que cambia la velocidad del viento, se desgasta más la maquinaría. Este problema del respaldo en España se va a tratar de solucionar mediante una interconexión con Francia que permita emplear el sistema europeo como colchón de la variabilidad eólica.

Parque eólico en Tehachapi , California

Además, la variabilidad en la producción de energía eólica tiene 2 importantes consecuencias: 

Para evacuar la electricidad producida por cada parque eólico (que suelen estar

situados además en parajes naturales apartados) es necesario construir unas líneas de alta tensiónque sean capaces de conducir el máximo de electricidad que sea capaz de producir la instalación. Sin embargo, la media de tensión a conducir será mucho más baja. Esto significa poner cables 4 veces más gruesos, y a menudo torres más altas, para acomodar correctamente los picos de viento. 

Es necesario suplir las bajadas de tensión eólicas "instantáneamente"

(aumentando la producción de las centrales térmicas), pues sino se hace así se producirían, y de hecho se producen apagones generalizados por bajada de tensión. Este problema podría solucionarse mediante dispositivos de

almacenamiento de energía eléctrica. Pero la energía eléctrica producida no es almacenable: es instantáneamente consumida o perdida. Además, otros problemas son: 

Técnicamente, uno de los mayores inconvenientes de los aerogeneradores es el

llamado hueco de tensión. Ante uno de estos fenómenos, las protecciones de los aerogeneradores con motores de jaula de ardilla se desconectan de la red para evitar ser dañados y, por tanto, provocan nuevas perturbaciones en la red, en este caso, de falta de suministro. Este problema se soluciona bien mediante la modificación de la aparamenta eléctrica de los arogeneradores, lo que resulta bastante costoso, bien mediante la utilización de motores síncronos. 

Uno de los grandes inconvenientes de este tipo de generación, es la dificultad

intrínseca de prever la generación con antelación. Dado que los sistemas eléctricos son operados calculando la generación con un día de antelación en vista del consumo previsto, la aleatoriedad del viento plantea serios problemas. Los últimos avances en previsión del viento han mejorado muchísimo la situación, pero sigue siendo un problema. Igualmente, grupos de generación eólica no pueden utilizarse como nudo oscilante de un sistema. 

Además de la evidente necesidad de una velocidad mínima en el viento para

poder mover las aspas, existe también una limitación superior: una máquina puede estar generando al máximo de su potencia, pero si el viento aumenta lo justo para sobrepasar las especificaciones del molino, es obligatorio desconectar ese circuito de la red o cambiar la inclinación de las aspas para que dejen de girar, puesto que con viento de altas velocidades la estructura puede resultar dañada por los esfuerzos que aparecen en el eje. La consecuencia inmediata es un descenso evidente de la producción eléctrica, a pesar de haber viento en abundancia, y otro factor más de incertidumbre a la hora de contar con esta energía en la red eléctrica de consumo.

Aspectos medioambientales

Molinos en La Mancha, España, famosos desde la publicación de la novela Don Quijote de la Mancha en 1605, son un patrimonio nacional.



Generalmente se combina con centrales térmicas, lo que lleva a que existan

quienes critican que realmente no se ahorren demasiadas emisiones de dióxido de carbono. No obstante, hay que tener en cuenta que ninguna forma de producción de energía tiene el potencial de cubrir toda la demanda y la producción energética basada en renovables es menos contaminante, por lo que su aportación a la red eléctrica es netamente positiva. 

Existen parques eólicos en España en espacios protegidos comoZEPAs (Zona de

Especial Protección de Aves) y LIC (Lugar de Importancia Comunitaria) de la Red Natura 2000, lo que es una contradicción. Si bien la posible inserción de alguno de estos parques eólicos en las zonas protegidas ZEPAS y LIC tienen un impacto reducido debido al aprovechamiento natural de los recursos, cuando la expansión humana invade estas zonas, alterándolas sin que con ello se produzca ningún bien. 

Al comienzo de su instalación, los lugares seleccionados para ello coincidieron

con las rutas de las aves migratorias, o zonas donde las aves aprovechan vientos de ladera, lo que hace que entren en conflicto los aerogeneradores con aves y murciélagos. Afortunadamente los niveles de mortandad son muy bajos en comparación con otras causas como por ejemplo los atropellos (ver gráfico). Aunque algunos expertos independientes aseguran que la mortandad es alta. Actualmente los estudios de impacto ambiental necesarios para el reconocimiento del plan del parque eólico tienen en consideración la situación ornitológica de la

zona. Además, dado que los aerogeneradores actuales son de baja velocidad de rotación, el problema de choque con las aves se está reduciendo. 

El impacto paisajístico es una nota importante debido a la disposición de los

elementos horizontales que lo componen y la aparición de un elemento vertical como es el aerogenerador. Producen el llamado efecto discoteca: este efecto aparece cuando el sol está por detrás de los molinos y las sombras de las aspas se proyectan con regularidad sobre los jardines y las ventanas, parpadeando de tal modo que la gente denominó este fenómeno: “efecto discoteca”. Esto, unido al ruido, puede llevar a la gente hasta un alto nivel deestrés, con efectos de consideración para la salud. No obstante, la mejora del diseño de los aerogeneradores ha permitido ir reduciendo el ruido que producen. 

La apertura de pistas y la presencia de operarios en los parques eólicos hace

que la presencia humana sea constante en lugares hasta entonces poco transitados. Ello afecta también a la fauna.