La creciente demanda de energía eléctrica, así como los efectos adversos del uso indiscriminado de combustibles fósiles, incitan a la búsqueda de nuevas fuentes de energía, que sean más amigables con el medio ambiente, seguras y económicamente factibles. La energía eólica es la fuente de energía renovable que más se utiliza para producir electricidad.
Los aerogeneradores son dispositivos que se utilizan para transformar la energía cinética del viento en energía eléctrica. A pesar de que es una tecnología madura, con más de 100 años de existencia, aún hay diversos retos que requieren de estudio e investigación, desde las etapas tempranas de un proyecto eoloeléctrico, como la evaluación del recurso eólico, pasando por el diseño de aerogeneradores, y hasta la integración de la energía producida a la red eléctrica.
Generalmente, el aprovechamiento de la energía del viento se realiza a través de granjas o parques eólicos; es decir, un conjunto de aerogeneradores de gran potencia instalados en un área con características especiales, particularmente en donde haya fuertes corrientes de aire con el propósito de disminuir el costo de producción de energía. Para identificar sitios idóneos se requiere contar con bases de datos 10-minutales, de al menos un año, de mediciones de variables meteorológicas, a saber: velocidad de viento, radiación solar, temperatura, presión, etc. Una vez que se identifica el sitio, se realizan análisis estadísticos para caracterizar el viento y cuantificar la disponibilidad del recurso eólico, mismo que nos permitirá determinar la viabilidad técnica y económica de un proyecto eólico.
Posteriormente, es fundamental seleccionar el tipo de tecnología a implementar, así como el diseño de la granja eólica en función de las características del viento. Una de las ventajas de los aerogeneradores es que hay una gran variedad de ellos: de eje vertical, de eje horizontal, pequeños, grandes, interconectados a la red o aislados, aquellos que están mar adentro, en tierra firme… en fin, la variedad es inmensa. En la División de Estudios de Posgrado e Investigación del Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Pachuca a través del Posgrado en Ingeniería Mecánica, se realizan estudios de predicción de la velocidad de viento utilizando técnicas estadísticas clásicas (ARIMA, ARMA, etc.), técnicas de inteligencia artificial (Redes Neuronales Artificiales), así como simulaciones utilizando información satelital (WRF). Por otro lado, se desarrollan técnicas para la evaluación del recurso eólico y la caracterización del viento a través de funciones de densidad de frecuencias, intensidad de turbulencia, espectros de densidad de energía, etc. En lo que respecta a los dispositivos conversores de energía, se realizan análisis aeroelásticos con el propósito de estimar los esfuerzos a los que se encuentran sometidos los elementos principales de un aerogenerador para diferentes escenarios de diseño. Este tipo de análisis permiten optimizar el diseño mecánico de un aerogenerador y mejorar las condiciones de operación con el propósito de incrementar la producción de energía eléctrica y disminuir las fallas mecánicas, adaptando las turbinas de viento a las condiciones locales de viento. Finalmente, a partir de estudios del viento en regiones características de México, se proponen estudios concernientes al impacto de la turbulencia del viento tanto en la producción de energía, como en la vida útil de los aerogeneradores. Estos estudios se realizan a través de la simulación numérica del comportamiento del viento utilizando herramientas computacionales, y validando con condiciones reales del viento de la región del Istmo de Tehuantepec, en Oaxaca, así como con pruebas experimentales en túnel de viento, en donde es posible recrear, bajo condiciones controladas, situaciones reales.
Dr. Rafael Campos Amezcua
http://citnova.hidalgo.gob.mx/
