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Índice PAG. Parte I Estudio del Mercado Capitulo 1 Antecedentes e Introducción a la energía eólica. 1.1 Introducción a la energía eólica. 1 1.2 Primeras Aplicaciones del viento 5 1.3 Precursores de los actuales aerogeneradores 9 1.4 Aerogeneradores Actuales 14 Capitulo 2 Definición del problema. 2.1 Marco de desarrollo 19 2.2 Marco Legal 22 2.3 Modalidades de generación electricidad. 23 Capitulo 3 Estudio de Mercado. 3.1 Estudio de la demanda. 27

3.2 Análisis de la Oferta 34

Parte II Estudio Técnico Capitulo 4 Perfil de consumo de energía eléctrica.

4.1 Consumo de energía eléctrica en México. 35 4.2 Eficiencia energética. 38 4.3 Perfiles de Energía Eléctrica 39 4.4 Perfiles de servicio con consumo de energía eléctrica 42

PAG. Capitulo 5 Descripción y funcionamiento del sistema eólico. 5.1 Sistema eólico simple 45 5.2 Sistema Eólico con baterías de respaldo 46 5.3 El sistema eólico con respaldo de energía eléctrica. 53 5.4 Sistema Acondicionador de Electricidad 59 Capitulo 6 Estudio técnico sistema eólico.

6.1 Análisis técnico eléctrico 63 6.2 Análisis técnico eólico 68 Recomendaciones 78

Parte III Estudio Económico Capitulo 7 Rentabilidad del sistema eólico.

7.1 Diferencias entre tecnologías para suministro eléctrico. 79 7.2 Ventajas y desventajas de las tecnologías para suministro eléctrico. 82 7.3 Resumen de costos de los sistemas y tiempo de retorno de la inversión. 85

Conclusiones Finales 91

PARTE I

ESTUDIO DE MERCADO

Antecedentes e Introducción a la Energía Eólica

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Capitulo 1

Antecedentes e introducción a la energía eólica

1.1 Introducción a la energía eólica. ¿De dónde viene la energía eólica? El fenómeno conocido como viento está constituido por las corrientes de aire generadas a consecuencia del desigual calentamiento de la superficie de la tierra. La no uniformidad del flujo de radiación solar incidente hace que unas zonas se calienten más que otras, provocando movimientos convectivos de la masa atmosférica. El aire caliente asciende, arrastrando aire más frío proveniente de una región vecina. Al subir se enfría, por lo que aumenta su densidad, descendiendo para volver a repetir el ciclo.

Fig I. Movimiento convectivo en la atmósfera Todas las fuentes de energía renovables (excepto la maremotriz y la geotérmica), e incluso la energía de los combustibles fósiles, provienen, en último término, del sol. El sol irradia 172,656,000 GWh de energía por hora hacia la Tierra. En otras palabras, la Tierra recibe 1.72 x 1017 W de potencia. Alrededor de uno a dos por ciento de la energía proveniente del sol es convertida en energía eólica. Esto supone una energía alrededor de 50 a 100 veces superior a la convertida en biomasa por todas las plantas de la tierra. La irradiancia directa normal (o perpendicular a los rayos solares), fuera de la atmósfera recibe el nombre de constante solar y tiene un valor medio de 1.354 KW/m2

(que


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corresponde a un valor máximo en el perihelio de 1395 W/m² y un valor mínimo en el afelio de 1308 W/m².) La potencia incide sobre un disco circular con un área de 1.2751 x 1014 m2.(12,742 Km. Diámetro terrestre) La potencia emitida a la Tierra es, por tanto, de 1.726 x 1017

W. A altitudes de hasta 100 metros sobre la superficie terrestre, los vientos están muy influenciados por las características de dicha superficie. El viento es frenado por la rugosidad de la superficie de la tierra y por los obstáculos. Tratándose de energía eólica interesará conocer estos vientos de superficie y cómo calcular la energía aprovechable del viento. Aunque los vientos globales son importantes en la determinación de los vientos dominantes de un área determinada, las condiciones climáticas locales pueden influir en las direcciones de viento más comunes. Los vientos locales siempre se superponen en los sistemas eólicos a gran escala, esto es, la dirección del viento es influenciada por la suma de los efectos global y local. Cuando los vientos a gran escala son suaves, los vientos locales pueden dominar los regímenes de viento. Los principales efectos locales son descritos a continuación:

1.1.1 Brisas marinas Durante el día la tierra se calienta más rápidamente que el mar por efecto del sol. El aire sube, circula hacia el mar, y crea una depresión a nivel del suelo que atrae el aire frío del mar. Esto es lo que se llama brisa marina. A menudo hay un periodo de calma al anochecer, cuando las temperaturas del suelo y del mar se igualan. Durante la noche los vientos soplan en sentido contrario. Normalmente durante la noche la brisa terrestre tiene velocidades inferiores, debido a que la diferencia de temperaturas entre la tierra y el mar es más pequeña. El conocido monzón del sureste asiático es en realidad un forma a gran escala de la brisa marina y la brisa terrestre, variando su dirección según la estación, debido a que la tierra se calienta o enfría más rápidamente que el mar.

1.1.2 Vientos de montaña Las regiones montañosas muestran modelos de clima muy interesantes. Un ejemplo es el viento del valle que se origina en las laderas que dan al sur (o en las que dan al norte en el hemisferio sur). Cuando las laderas y el aire próximo a ellas están calientes la densidad del aire disminuye, y el aire asciende hasta la cima siguiendo la superficie de la ladera. Durante la noche la dirección del viento se invierte, convirtiéndose en un viento que fluye ladera abajo. Si el fondo del valle está inclinado, el aire puede ascender y descender por el valle. Este efecto es conocido como viento de cañón. Los vientos que soplan en las laderas a sotavento pueden ser bastante potentes. Ejemplo de ello son: el Fhon de los Alpes en Europa, el Chinook en las Montañas Rocosas y el Zonda en los Andes. Ejemplos de otros


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sistemas de viento locales son el Mistral, soplando a lo largo del valle del Ródano hasta el Mar Mediterráneo, y el Sirocco, un viento del sur proveniente del Sahara que sopla hacia el Mar Mediterráneo.

1.1.3 Variaciones diurnas (noche y día) del viento En la mayoría de las localizaciones del planeta el viento sopla más fuerte durante el día que durante la noche. Esta variación se debe sobretodo a que las diferencias de temperatura, por ejemplo entre la superficie del mar y la superficie terrestre, son mayores durante el día que durante la noche. El viento presenta también más turbulencias y tiende a cambiar de dirección más rápidamente durante el día que durante la noche. Desde el punto de vista de los propietarios de aerogeneradores, el hecho de que la mayor parte de la energía eólica se produzca durante el día es una ventaja, ya que el consumo de energía entonces es mayor que durante la noche. Muchas compañías eléctricas pagan más por la electricidad producida durante las horas en las que hay picos de carga (cuando hay una falta de capacidad generadora barata).

1.1.4 Efecto túnel Si tomamos un camino entre dos edificios altos o en un paso estrecho entre montañas observaremos que el aire al pasar a su través se comprime en la parte de los edificios o de la montaña que está expuesta al viento, y su velocidad crece considerablemente entre los obstáculos del viento. Esto es lo que se conoce como efecto túnel o Venturi.

Fig II. Efecto tunel o Venturi.

Así pues, incluso si la velocidad normal del viento en un terreno abierto fuera de 6 metros por segundo, en un ”túnel” natural, ésta puede fácilmente alcanzar los 9 metros por segundo. Situar un aerogenerador en un túnel de este tipo es una forma inteligente de obtener velocidades del viento superiores a las de las áreas colindantes. Para obtener un buen efecto túnel, debe estar suavemente enclavado en el paisaje. En el caso de que las


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colinas sean muy accidentadas, puede haber muchas turbulencias en esa área, que pueden causar roturas y desgastes innecesarios en el aerogenerador.

1.1.5 Efecto de la colina Una forma corriente de emplazar aerogeneradores es situándolos en colinas o estribaciones dominando el paisaje circundante. En particular, siempre supone una ventaja tener una vista lo más amplia posible en la dirección del viento dominante en el área. En las colinas, siempre se aprecian velocidades de viento superiores a las de las áreas circundantes.

Fig III. Efecto Colina

Tal y como se puede observar en la figura, el viento empieza a inclinarse algún tiempo antes de alcanzar la colina. También se aprecia que el viento se hace muy irregular una vez pasa a través del rotor del aerogenerador. Al igual que ocurría anteriormente, si la colina es escarpada o tiene una superficie accidentada, puede haber una cantidad de turbulencias significativa, que puede anular la ventaja que supone tener unas velocidades de viento mayores. De este modo, el viento, al considerarlo como recurso energético y desde el punto de vista de su disponibilidad como suministro, tiene sus características específicas: es una fuente con sustanciales variaciones temporales, a pequeña y gran escala de tiempo, y espaciales, tanto en superficie como en altura, sin olvidar una componente aleatoria que afecta en gran parte a su variación total. Al mismo tiempo hay que considerar que la energía disponible a partir del viento depende de la velocidad del mismo al cubo, por lo que pequeñas variaciones en este parámetro afectarán en gran medida al resultado final de energía obtenida.


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1.2 Primeras Aplicaciones del viento

1.2.1 Barcos impulsados por viento La primera y más sencilla aplicación de la energía del viento corresponde al uso de las velas en la navegación. La referencia más antigua se encuentra en un grabado egipcio que data del III milenio a.C. donde se para propulsión de pequeñas embarcaciones con una sola vela, para luego fuera el transporte de mercancía y de personas mas usado antes del uso de combustibles. Existen muchos tipos de barcos de vela, su complejidad y tamaño son muchas por mencionar algunos barcos de vela muy conocidos son las Goletas, Carabelas, Galeones, Fragatas, sin olvidar el Buque escuela Cuhautémoc de la fuerza armada de México.

1.2.2 Molinos de Viento Los primeros ingenios eólicos debieron desarrollarse en la antigua Persia, cuyos territorios eran muy ventosos y donde se reunían los más avanzados conocimientos técnicos del momento, tanto del extremo oriente como de la cultura helénica. Primeramente aparecieron los molinos de eje vertical: Un número determinado de velas montadas verticalmente unidas a un eje y empujadas por el aire reemplazaron el accionamiento animal para proporcionar un movimiento giratorio. Desgraciadamente no se conservan detalles de molinos persas, pero sí es bien conocido el hecho de que a mediados del siglo VII a.C. los molinos de viento eran máquinas bien conocidas en esa parte del mundo, aunque se tratara de diseños bastos y mecánicamente ineficientes.

Fig. VI Esquema Molino Persa


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1.2.3 Los Primeros molinos de viento Los chinos utilizaban desde tiempos inmemoriales los molinosde viento llamados panémonas, que se usaban para bombear agua en las salinas, e incluso algunos historiadores apuntan hacia la posibilidad de que pudieron ser los precursores de los molinos persas. Las panémonas eran también de eje vertical y sus palas estaban construidas a base de telas sujetas a largueros de madera. La posición de las palas podía variarse para regular la acción del viento sobre el molino. Hay una gran distancia entre los escasos datos acerca de los molinos persas y aquellos llamados molinos europeos con velas montadas en un eje horizontal, alguno de los cuales se utiliza hasta el día de hoy. Los primeros molinos de eje horizontal tenían una serie de lonas dispuestas a lo largo de una estructura de madera que se debía de orientar hacia el viento incidente. Esta orientación se conseguía haciendo girar el rotor sobre el poste donde se suspendía, guiado por una veleta. La primera mención explícita sobre molinos de viento en Europa data de 1105, en Inglaterra hay referencias a molinos de viento de 1143. Los molinos de viento adquieren su mayor importancia en el medievo para la molienda de granos, en Canterbury, Inglaterra alrededor de 1260. El siglo XVII es un siglo de grandes avances científicos y tecnológicos. Sin embargo, a principios del mismo, los principios teóricos de los molinos son todavía apenas conocidos. Las innovaciones no alteraron el formato exterior de los molinos, que se mantuvo sin demasiadas modificaciones, pero en cambio mejoraron los detalles de diseño y construcción apareciendo los sistemas mecánicos de orientación y regulación.


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Las palas de los molinos anteriores al siglo XVII se construían con un entramado de varillas a ambos lados de un mástil principal, cubriéndose posteriormente con una tela.

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o de

varilla

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Mastil en medio del entramad o de las varillas

Fig. VII Más tarde el mástil se colocó en el borde de ataque de la pala, de forma que soportara mejor la entrada de aire. Este sistema era también el más adecuado para dotar de cierta torsión a la pala a lo largo de la envergadura, con el fin de mejorar su rendimiento aerodinámico. Las palas con torsión se desarrollaron en el siglo XVII y la incorporación de los sistemas de regulación se llevó a cabo en el siglo siguiente.

mastil

Entram

ad

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e varilla

s

Mastil en el borde de ataque Fig. VIII


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Fig. IX Pala aerogenerador con torsión actual

En 1332 los molinos aparecen en Venecia en 1341 el Obispo de Utrech intentó establecer autoridad sobre los vientos que soplaban en su provincia. Hacia el siglo XV los molinos de viento y agua se habían convertido ya en el complemento más importante de la fuerza humana y animal. Durante el siglo XVII la tecnología de molinos estaba ya bastante desarrollada, siendo los holandeses los mas avanzados, se estima que para entonces existían unos 10,000 molinos de viento entre 10 y 20 HP cada uno (unos 110 MW) en Inglaterra y unos 12,000 en los países bajos (unos 125 MW). Los molinos de viento evolucionaron en su desarrollo hasta mediados del siglo XIX, introduciéndose continuas mejoras tecnológicas a partir de elementos mecánicos. Las primeras bombas eólicas aparecen hacia 1854, desarrolladas por Daniel Halladay. Son rotores multipalas acoplados mediante un sistema biela-manivela a una bomba de pistón. Hacia 1890 se empieza a fabricar, con álabes metálicos, el conocido molino de bombeo americano, llegando a convertirse en el molino de viento más extendido de cuantos hayan existido.


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1.3 Precursores de los actuales aerogeneradores

1.3.1 Primeros Aerogeneradores

Fig. X Charles F. Brush

Charles F. Brush (1849-1929) es uno de los fundadores de la industria eléctrica americana. Inventó una dinamo muy eficiente de corriente continua utilizada en la red eléctrica pública, la primera luz de arco eléctrico comercial, así como un eficiente método para la fabricación de baterías de plomo-ácido. Su compañía, la Brush Electric, en Cleveland (Ohio), fue vendida en 1889 y en 1892 se fusionó con la Edison General Electric Company bajo el nombre de General Electric Company (GE). Durante el invierno de 1887-88 Brush construyó la que hoy se cree es la primera turbina eólica de funcionamiento automático para generación de electricidad. Era un gigante la más grande del mundo- con un diámetro de rotor de 17 m y 144 palas fabricadas en madera de cedro. La turbina funcionó durante 20 años y cargó las baterías en el sótano de su mansión. A pesar del tamaño de la turbina, el generador era solamente un modelo de 12 kW. Esto se debe al hecho de que las turbinas eólicas de giro lento del tipo americano de rosa de vientos tienen una eficiencia media. Fue el danés Poul la Cour quien más tarde descubrió que las turbinas eólicas de giro rápido con pocas palas de rotor son más eficientes para la producción de electricidad que aquéllas de giro lento.


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Fig. XI La turbina eólica gigante de Brush en Cleveland (Ohio)

Es particularmente célebre por su sistema de control eléctrico totalmente automatizado. Sus principios, mediante la utilización de solenoides, no cambian mucho con las futuras generaciones de turbinas eólicas hasta 1980 aproximadamente, cuando los aerogeneradores son equipados con computadoras para su control.

Fue en 1892, cuando el profesor La Cour diseñó el primer prototipo de aerogenerador eléctrico. Los trabajos de La Cour constituyeron los primeros pasos en el campo de los aerogeneradores modernos. Poul La Cour construyó la primera turbina eólica generadora de electricidad del mundo en 1891. Poul La Cour realizó sus experimentos de la aerodinámica de las palas en un túnel de viento construido por él mismo. Uno de los primeros lugares donde utilizó la producción de electricidad de sus máquinas eólicas fue en su propia escuela. Utilizaba dicha electricidad para producir electrólisis y obtener así hidrógeno para las lámparas de gas de su escuela. El principal inconveniente que esto suponía es que tuvo que sustituir las ventanas de varios de los edificios de la escuela en diversas ocasiones, pues el hidrógeno explosionaba debido a las pequeñas cantidades de oxígeno que había en él.


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Fig. XII Dos de sus aerogeneradores de prueba en 1897 en el instituto de Askov Folk, Askov (Dinamarca)

Los primeros aerogeneradores de corriente alterna surgieron en los años 50 de la mano del ingeniero Johannes Juul. Juul es de los primeros alumnos de Poul la Cour en sus cursos para "electricistas eólicos" en 1904. Concretamente en 1956 se desarrolló el aerogenerador de Gedser (Dinamarca) de 200 kW que representa la antesala de los actuales aerogeneradores. El innovador aerogenerador de Gedser de 200 kW fue construido en 1956-57 por J. Juul para la compañía eléctrica SEAS en la costa de Gedser, en la parte sur de Dinamarca. La turbina tripala con rotor a barlovento, con orientación electromecánica y un generador asíncrono fue un diseño pionero de los modernos aerogeneradores, aunque su rotor con cables de acero parezca actualmente algo pasado de moda.


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1.3.2 Aerogeneradores 1960-1980

1.3.2.1 Aerogenerador Vester Egeborg La turbina disponía de regulación por pérdida aerodinámica, y J. Juul inventó los frenos aerodinámicos de emergencia en punta de pala , que se sueltan por la fuerza centrífuga en caso de sobre velocidad. Básicamente, el mismo sistema es hoy en día utilizado en las modernas turbinas de regulación por pérdida aerodinámica.

Fig. XIII Aerogenerador Vester

Otra máquina eólica de trascendencia fue la construida por el profesor Utrich Hutter en 1960 con una potencia de 100 kW y un diámetro de 34 m. Estas máquinas representan los comienzos de diferentes facetas en el desarrollo de la energía eólica: maquinas con potencias del orden de los megavatios las cuales están empezando a aparecer en la escena comercial y los diseños caracterizados por estructuras más livianas que todavía representan el futuro de las máquinas eólicas. En 1957 en Francia se instalo una unidad de 800 kW y en 1963 otra de 1 MW. Aunque la investigación para el aprovechamiento del viento continuo, el bajo precio de los hidrocarburos desalentó en gran medida esta practica durante el periodo 1950-1970, Después de la primera crisis del petróleo de 1973, muchos países despertaron su interés en la energía eólica, los programas eólicos retomaron importancia a un ritmo acelerado. En Estados Unido bajo el patrocinio de la NASA se construyó una planta generadora de 100 MW en Ohio en 1975.


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En Dinamarca, las compañías de energía dirigieron inmediatamente su atención a la construcción de grandes aerogeneradores, al igual que sus homólogos de Alemania, Suecia, el Reino Unido y los EE.UU. En 1979 construyeron dos aerogeneradores de 630 kW, uno con regulación por cambio del ángulo de paso , y el otro de regulación por pérdida aerodinámica . En muchos sentidos corrieron la misma suerte que sus colegas del extranjero, que eran incluso de mayor tamaño: Las turbinas resultaron extremadamente caras y, en consecuencia, el alto precio de la energía devino un argumento clave en contra de la energía eólica. 1.3.2.2 La turbina Riisager Un carpintero, Christian Riisager, construyó sin embargo un pequeño aerogenerador de 22 kW en su propio jardín utilizando el diseño del aerogenerador de Gedser como punto de partida. Utilizó componentes estándar que no resultaban caros un motor eléctrico como generador, partes de un vehículo como multiplicador y freno mecánico donde le fue posible. La turbina de Riisager resultó ser un éxito en muchos casas particulares de Dinamarca, y su éxito proporcionó la inspiración para que los actuales fabricantes daneses de aerogeneradores empezasen a diseñar sus propios aerogeneradores a partir de los 80. Algunos diseños, incluido el de Riisager, están en parte basados en la sólida experiencia del aerogenerador de Gedser , o en las clásicas "rosas de los vientos" multipala americanas de lento movimiento; otras eran más revolucionarias, incluyendo las máquinas Darrieus de eje vertical, las máquinas que utilizan aletas para el control de potencia , o hidráulica para el sistema de transmisión, etc., etc. La mayoría de máquinas eran muy pequeñas para los estándares actuales, normalmente de 5 a11 kW

Fig. XV Maquinas Darrieus


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1.4 Aerogeneradores Actuales A partir de las leyes establecidas para promover alternativas al petróleo en los Estados Unidos como resultado de la crisis de 1973, en el estado de California se presentó un fenómeno particular y extraordinario que fue la aparición de las granjas eólicas, grandes arreglos de pequeñas unidades de generación que, agregadas, representan capacidades comparables a las de grandes plantas convencionales. Bajo este esquema, para 1994 California tenía más de 15, 000 turbinas eólicas instaladas que generaban la energía equivalente a la consumida por todos los habitantes de la ciudad de San Francisco en un año. La experiencia positiva de California desencadenó una ola de desarrollo que llevó a otros estados de la Unión Americana y a otros países a aprovechar las oportunidades de esta tecnología. Actualmente existen varios proyectos en construcción en los estados de Colorado, Iowa, Minnesota, Nebraska, Kansas, New Mexico, Oregon, Texas, Wisconsin y Wyoming. Todo indica que estos desarrollos elevarán la capacidad eólica de los EU en 50%, lo suficiente para potenciar más de medio millón de hogares americanos. A comienzos del año 2000 se tenían instalados cerca de 2,500 MW eólicos en Estados Unidos. Estaba por terminarse algunas de las plantas más grandes de los Estado Unidos. Cuatro plantas de 200 MW o más serán instaladas en Texas, California y en el Noroeste. La energía proveniente de algunos proyectos ha sido contratada hasta en 3 centavos de dólar, con lo que la energía eólica ahora es más rentable que el gas natural. El costo de la energía a partir de gas natural alcanzó de 15 a 20 centavos en California el último invierno. Con un crecimiento estable en Europa, un mercado creciente en Estados Unidos y una amplia cartera de proyectos en desarrollo en otros países, la visión global para el viento es muy brillante. La capacidad total en el mundo se incrementará en alrededor de 5,000 MW para sobrepasar los 20,000 instalados alrededor del mundo. En la siguiente gráfica se muestra la evolución de la capacidad instalada en la Unión europea y en el mundo2

Fig. XVI. - Evolución de la capacidad instalada en la unión europea y en el Mundo

2 Windpower 2001


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Los fabricantes de turbinas eólicas han reducido el costo de la generación mediante la implementación de técnicas de fabricación, empleando las ventajas que dan las últimas herramientas de ingeniería, aplicando nuevos conceptos a diseños existentes e incrementando el tamaño de las turbinas. Una de las vías para reducir los costos de la energía es incrementar el tamaño de las turbinas mediante el desarrollo de tecnología. En el año de 1997 el tamaño promedio de las turbinas instaladas se encontraba entre los 600 y los 750 kW. Para el año 2000 los fabricantes están empezando a instalar maquinas de entre 1 y 2 MW, y muchos fabricantes se encuentran desarrollando máquinas de mayor potencia, las cuales se encuentran enfocadas para instalaciones "offshore" en aguas pocos profundas de las costas europeas. Las políticas energéticas estatales o federales constituyen un aspecto fundamental y de suma importancia para fomentar o en su caso frenar el desarrollo de proyectos de energía eólica, por lo que se debe trabajar en este tema y tener en cuenta los aspectos ambientales, lo que involucra también otros sectores de toma de decisiones, y asimismo de desarrollo regional y aumento de nivel de vida de la población. La energía eólica puede ser motor de desarrollos rurales y regionales, tanto para vender la energía generada como para suministrarla en zonas donde se puede aplicar para elevar el nivel de vida de la población. Los costos de la energía eólica actualmente para plantas de gran escala y con buen factor de planta son competitivos con algunas plantas que utilizan combustibles fósiles.


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1.4.1 Casos exitosos (Experiencias en México).

La Venta, eoloeléctrica Ubicada en el ejido de La Venta, Municipio de Juchitán de Zaragoza Oaxaca, al norte de este ejido, en el Istmo de Tehuantepec, a 30 kilómetros al noroeste de la ciudad de Juchitán de Zaragoza, Oaxaca. Fue la primera Central eólica integrada a la red eléctrica en México y también fue la primera en su tipo en América Latina. Los aerogeneradores consisten en una torre tubular cónica de 31.5 m. de altura, sobre la cual están montadas en su extremo superior tres aspas o álabes con un diámetro de giro de 27 m. y cuyo diseño permite aprovechar la energía del viento, en los rangos de 5 a 25 metros por segundo. Estas aspas o álabes, están conectadas a un rotor que lleva acoplado el generador eléctrico, obteniéndose así la transformación a energía eléctrica. En las instalaciones de esta Central se cuenta con siete unidades (aerogeneradores) de 225 KW. cada una, con una capacidad total de 1,575 kW., y la separación entre una y otra unidad es de 60 metros. Esta Central entró en operación comercial el 10 de noviembre de 1994. La energía generada por la Central se envía a través de la subestación eléctrica que consta de tres transformadores elevadores de potencial de 480 V a 13,800 V, con capacidades de 500 KVA. dos de ellos y el otro de 750 KVA.; cuenta también con un restaurador para protección de la Central y cuchillas seccionadoras después de cada transformador y antes de la conexión a la línea de 13.8 KV.3

3 CFE LA venta, eoloeléctrica


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Proyecto: Desarrollo de los Aerogeneradores Ehecatl de pequeña potencia Institución Ejecutora:

Ehecatl Mexicana S.A. de C.V. y FIUAEM

Lugar y Fecha de Instalación o Ejecución

Toluca, Estado de México, enero de 1991

Participantes: Eduardo Rincón Mejía, Rafael Camacho, Fernando Vera, Antonio Moreno, Filiberto Gutiérrez.

Descripción Técnica:

Aerogenerador con turbina tripala de eje horizontal de 5 m de diámetro y perfiles aerodinámicos tipo Warman FX-72 MS-150D. Alternadores y bandas de tipo automotriz y potencia nominal de 1 KW ante vientos de 8 m/s.

Comentarios Luego de 4 años de pruebas han sido sustituidos por los aerogeneradores ehecatl que emplean perfiles aerodinámicos, generadores, sistema de regulación y control, torres, etc. Mucho más avanzados, ligeros y económicos. Adaptación tecnológica y desarrollo local

Proyecto: Aerogenerador Fénix Institución Ejecutora: IIE Lugar y Fecha de Instalación o Ejecución

El Gavillero, Hgo de 1987 a 1995

Participantes: José Luis Briseño, Raúl González, Fortino Mejía, Enrique Caldera y Marco Antonio Borja

Descripción Técnica: Aerogenerador de 1.5 KW , 3 aspas de fibra de vidrio y generador de imanes permanentes para uso en instalaciones rurales, proporcionando en término medio 250 kWh por mes.

Tiempo y estado de operación

Ha acumulado 5 años,

Comentarios En suspenso la tercera versión, en proceso de patente y documentación para licenciar la fabricación. Desarrollo y adaptación de tecnología.


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Proyecto: Instalación demostrativa de un aerogenerador de 250 kW en

las salinas de Guerrero Negro BCS Institución Ejecutora: Exportadora de Sal SA de CV y Mitsubishi Lugar y Fecha de Instalación o Ejecución

Guerrero Negro BCS, 1985

Descripción Técnica: Aerogenerador de 250 kW de 30 m de diámetro interconectado

al sistema eléctrico de la exportadora de sal, alimentado con generadores diesel.


En forma intermitente por varios años

Comentarios Tecnología de importación. Proyecto: Instalación de un aerogenerador de 600 kW en

Guerrero Negro BCS Institución Ejecutora: CFE Lugar y Fecha de Instalación o Ejecución

Guerrero Negro BCS, 1998

Participantes: CFE Descripción Técnica: Aerogenerador de 600 kW de 44 m de diámetro en una

torre de 50 m de altura Tiempo y estado de operación En operación desde diciembre de 1998 Comentarios Factor de planta igual a 27 % Proyecto: Central Eoloeléctrica de la Venta Oaxaca Institución Ejecutora:

CFE


La Venta Oaxaca, 1994

Participantes: Subdirección de Construcción y empresas contratistas Descripción Técnica:

Central eoloeléctrica formada por 7 aerogeneradores daneses Vestas de 225 kW con rotores de 27 m de diámetro, totalizando una capacidad de 1575 kW. Interconectada al circuito de distribución que alimenta a este poblado y otros aledaños.


En operación continua desde julio de 1994

Comentarios Tecnología extranjera con participación de mano de obra local


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Proyecto: San Antonio Agua Bendita Institución Ejecutora: Westinhouse e IPC para Luz y Fuerza del Centro Lugar y Fecha de Instalación o Ejecución

Tenancingo, Mex, 1993

Participantes: Jesús Garduño, Alfonso Reyes, Jorge Gutiérrez Vera. Descripción Técnica: Sistema Híbrido: 12.4 kW fotovoltáicos, 20 kW eólicos

y 40 kW diesel Tiempo y estado de operación En operación desde su instalación Comentarios : En proceso de instrumentación. Proyecto: Sta. Ma. Magdalena Institución Ejecutora: Westinghouse IPC Lugar y Fecha de Instalación o Ejecución

Actopan, Hidalgo, 1991

Participantes: Descripción Técnica: Sistema Híbrido: 4.32 kW fotovoltáicos, 5 kW eólicos y

18.4 kW con generador diesel. Tiempo y estado de operación Comentarios Cuenta con equipo electrónico para la adquisición de

datos. Proyecto: El Junco Institución Ejecutora: Entec. S.A. de C.V. Lugar y Fecha de Instalación o Ejecución

Mazapil, Zacatecas, 1992

Participantes: Arturo Whaley, Victor Tamayo Descripción Técnica: Sistema híbrido: 1.6 kW fotovoltáicos y 10 kW

eólicos. Tiempo y estado de operación En operación continua desde su instalación


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Proyecto: X-Calak Institución Ejecutora:

Gobierno del Estado de Q. Roo, Condumex


X-Calak, Othón P. Blanco, Quintana Roo. 1992

Participantes: Arturo Romero Paredes, Enrique Hill, Teófilo Delarbre Descripción Técnica:

Sistema Híbrido formado por 60 KW de generador eólicos, 11.2 KW fotovoltáicos y un generador diesel de 125 kVA


En operación continua desde 1992

Comentarios El sistema abastece de energía eléctrica a todo el poblado. Fue instrumentado en 1993 mediante un convenio de colaboración entre Condumex, IIE y los laboratorios de Sandia NM. Tecnología extranjera con integración de componentes de desarrollo nacional

Proyecto: La Gruñidora Institución Ejecutora: Entec, S.A. de C.V. Lugar y Fecha de Instalación o Ejecución

Mazapil, Zacatecas


eólicos Tiempo y estado de operación En operación desde su instalación Comentarios Proyecto: Ignacio Allende y El Calabazal Institución Ejecutora: Entec, S.A. de C.V. Lugar y Fecha de Instalación o Ejecución

Mazapil, Zacatecas


eólicos Tiempo y estado de operación En operación desde su instalación Comentarios

Definición del Problema

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Capitulo 2

Definición del problema

2.1 Marco de desarrollo El desarrollo humano no deja de ser sorprendente, el ser humano siempre intenta facilitar una tarea o actividad que le resulta repetitiva mediante el uso de herramientas y la evolución de su especie se debe gracias a las herramientas, las actividades industriales y tecnológicas actuales no podría efectuarse de otra forma sin las herramientas que él inventa. Siempre requirió el hombre de la antigüedad aplicar energía para realizar las actividades y esta obviamente las lograba del trabajo de su propio cuerpo, el trabajo físico aplicado a una palanca por ejemplo, requiere de aplicar una fuerza para que con el brazo de palanca logre multiplicar la fuerza aplicada y así lograr su objetivo que pudo ser mover grandes bloques de piedra para colocarlos en alguna gran construcción como las pirámides en Egipto. La evolución de su pensamiento sumado a su ingenio logra como resultado la fabricación de maquinas como por ejemplo el vehiculo propulsado por vapor de agua que no requieren aplicar gran esfuerzo humano y la energía que antes era producto de su esfuerzo físico ahora es energía proporcionada por la presión del vapor de agua que mueve la rudimentaria maquina de aquella época. En la actualidad gran parte de esta tecnología que es desarrollada por el hombre y que es aplicada para satisfacer y facilitar actividades o tareas diariamente, requieren para el funcionamiento de estas tecnologías una cantidad de energía térmica, eléctrica, o mecánica; esto provoca que exista una excesiva dependencia a los suministros energéticos ya que sin ellos las actividades y el desempeño humano pueden verse limitadas.


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Tomando en cuenta un ejemplo:

El transporte publico que es tan necesario para mover y llevar a gran cantidad gente a un destino como puede ser un empleado a su lugar de trabajo, estudiantes a su lugar de estudio, este transporte que es accionado por motores de combustión interna suponen un gasto de combustible diesel o gasolina diario para que estas maquinas funcionen y puedan dar el servicio. En zonas rurales o cualquier otra zona donde los energéticos como el combustible para preparar los alimentos, o la energía eléctrica que es necesaria para el alumbrado publico o para climatizar y alumbrar el interior las casas, son indispensables para el desarrollo humano.

La gran importancia de los energéticos provoca que estos sean un bien, todos necesitan de los energéticos para realizar las actividades diarias en la casa o el trabajo, el tenerlo depende del poder de compra de cada ciudadano, por lo que es claramente un indicador del desarrollo de una nación; Si los ciudadanos de una nación pueden cubrir y aumentar sus necesidades energéticas indica que los ciudadanos tiene un poder adquisitivo bueno. También si la nación cuenta con una capacidad de energía disponible superior a las necesidades básicas de energía, no habrá ningún problema para desempeñar las actividades domesticas, las comerciales, las empresariales, y agrícolas. Por el contrario cuando hay un déficit en el nivel de energía a nivel nacional puede llegar a resultar una situación caótica. A fin de tener una clara visión de la energía, resulta trascendente comprender las tres diferentes etapas por las que la energía pasa antes de poder ser aprovechada por el ser humano. Estas tres etapas están compuestas por:

1. La energía primaria o en su estado natural. Son aquellas que se obtienen directamente de la naturaleza a través del uso de cuerpos en su estado sólido como el carbón o líquido como el petróleo, así como el aprovechamiento de la energía mecánica de grandes masas en movimiento como los ríos y el viento, o incluso capturando la energía térmica o calorífica producida por el sol.1

2. La energía secundaria o ya procesada en un estado intermedio. Son creados a partir de los primarios con el fin de ser distribuidos a los centros de consumo humano, entre ellos se encuentran el gas natural procesado, la electricidad, el alcohol, petrolíferos como las gasolinas y el diesel.1

3. La energía de uso final. Son aquellas que las personas requieren en la vida diaria para generar frío o calor, iluminación, movimiento y potencia.1

1 Memoria Seminario de Políticas Públicas para el Sector Eléctrico.


23

Dada la gran diversidad de fuentes de energía de tipo primario que tiene México representan un potencial energético para aprovechar y generar electricidad, pero desafortunadamente la política energética se fundamenta en la generación eléctrica por medio combustibles fósiles y representa un grave problema ecológico por las emisiones de contaminantes a la atmósfera y la repercusión en el problema del cambio climático y del efecto invernadero, por no mencionar el futuro agotamiento de este recurso.2 El esquema tradicional de generación de energía eléctrica en México por medio de plantas termoeléctricas, hidroeléctricas es insostenible, aun la nucleoeléctrica que genera una enorme cantidad de energía eléctrica pero sus desechos son perjudiciales para la salud y el medio ambiente, y sobre todo no se degradan facilmente. Una opción factible estudiada y puesta en práctica en otros países es, basar el sistema energético nacional en las fuentes renovables de energía. El estado del arte actual de la tecnología eólica es capaz de realizar en parques eólicos buenos resultados y precios por kWh cercanos al de algunas fuentes de energía fósil por no mencionar los beneficios ecológicos que conlleva el uso de energía eólica, es conveniente realizar una evaluación del costo beneficio por kWh de los aerogeneradores de baja potencia con el fin de emplear estos para la electrificación, y bombeo de agua en zonas que por su posición geográfica y orografía no lo tengan resolviendo así un problema para el desarrollo económico y social de los mexicanos. La región de Yucatán aloja 106 municipios muchos de ellos sus comunidades están en condiciones de pobreza extrema, como ya se menciono para el desarrollo humano es necesario los energéticos en este caso la energía eléctrica no llega a todos los habitantes, siendo las áreas rurales las más afectadas, si la energía eléctrica la llegara mas fácilmente a los habitantes de estas comunidades el desarrollo social, cultural, económico, mejoraría drásticamente. Con este sistema eólico se pretende resolver el problema del suministro eléctrico para estas comunidades o viviendas que no lo tengan. Con el fin de ser precisos en nuestro objetivo se aplicara el sistema eólico en los litorales ponientes y centro de Yucatán que comprenden las localidades de Celestún, Hunucmá, Progreso donde el suministro de energía eléctrica para uso domestico o para bombeo de agua potable es escasa, sea por una comunidad o vivienda de difícil al acceso o por estar el lugar muy alejado de los postes eléctricos, en consecuencia resulta una gran inversión las obras de construcción para electrificar. 2 Eduardo A. Rincón Mejía Vicepresidente Asociación Nacional Energía Solar A.C.


24

2.2 Marco Legal En México la energía eléctrica es una paraestatal del estado y en décadas anteriores generar energía eléctrica de alguna forma para el sector privado no estaba permitido en las leyes. Una de las acciones que se iniciaron para hacer mas flexible las leyes y pueda participar así el sector privado, fue una iniciativa por parte del gobierno para clasificar las actividades en el sector eléctrico, para regular y facilitar la participación de personas interesadas en este sector, actividades que como servicio publico, se consideraban reservadas exclusivamente al estado. Muestra de lo anterior es la modificación a la Ley del Servicio Publico de Energía Eléctrica en la fecha del 23 de diciembre de 1992, día en el cual se publica en el Diario Oficial de la Federación el decreto que reforma, adiciona y deroga varias disposiciones de esta ley. La ley del servicio público de energía eléctrica decreta en el capitulo Disposiciones Generales, articulo 1º que; corresponde exclusivamente a la Nación, generar, conducir, transformar, distribuir y abastecer energía eléctrica que tenga por objeto la prestación de servicio público, en los términos del Artículo 27 Constitucional. En esta materia no se otorgarán concesiones a los particulares y la Nación aprovechará a través de la Comisión Federal de Electricidad, los bienes y recursos materiales que se requieran para dichos fines. En este mismo capitulo en el artículo 3º que no se considera servicio público:

I. La generación de energía eléctrica para autoabastecimiento, cogeneración o pequeña producción;

II. La generación de energía eléctrica que realicen los productores independientes para

su venta a la Comisión Federal de Electricidad;

III. La generación de energía eléctrica para su exportación, derivada de cogeneración, producción independiente y pequeña producción;

IV. La importación de energía eléctrica por parte de personas físicas o morales,

destinada exclusivamente al abastecimiento para usos propios; y

V. La generación de energía eléctrica destinada a uso en emergencias derivadas de interrupciones en el servicio público de energía eléctrica.

A continuación con más detalle las modalidades anteriormente mencionadas.


25

2.3 Modalidades de generación electricidad. Cada una de estas modalidades tiene características que las distinguen de las otras y que permiten al sector privado participar en el sector eléctrico conforme convenga a sus intereses. A continuación se presentan los puntos más importantes de cada una de las modalidades mencionadas.

2.3.1 El autoabastecimiento. Se entiende como la generación de energía eléctrica destinada a la satisfacción de necesidades propias. Para la obtención y aprovechamiento de un permiso de Autoabastecimiento, será indispensable cumplir con los siguientes requisitos:

• Ser personas físicas o morales. • Sólo los socios y copropietarios de la planta de autoabastecimiento pueden recibir

energía eléctrica. • Poner a disposición de la CFE los excedentes de producción de energía eléctrica. • Tener permisos con duración indefinida. • No se requiere permiso para autoabastecimiento para capacidades que no exceden

0.5 MW, excepto la pequeña producción rural.

2.3.2 La Cogeneración. Se entiende como la generación de energía eléctrica conjuntamente con vapor u otro tipo de energía térmica secundaria o ambas, o la producción directa o indirecta de energía eléctrica a partir de energía térmica no aprovechada en los procesos de que se trate; la producción directa o indirecta de energía eléctrica utilizando combustibles producidos en los procesos de que se trate. Para la obtención o aprovechamiento de un permiso de cogeneración será indispensable que:

• La electricidad generada sea destinada a la satisfacción de las necesidades de establecimientos asociados, copropietarios o socios de la planta de cogeneración que dan lugar a los procesos base de la cogeneración.

• El solicitante se obliga a poner sus excedentes de producción de energía eléctrica a disposición de CFE.


26

• Se incremente la eficiencia energética y económica de todo el proceso y que la primera sea mayor que la obtenida en una planta de generación convencional.

• El permisionario puede ser distinto al operador de los procesos que dan lugar a la cogeneración, pero la solicitud le debe firmar el operador de los procesos, asumiendo la responsabilidad solidaria.

• El permiso tendrá una duración indefinida.

2.3.3 La Pequeña Producción. Se entiende como la generación de energía eléctrica que hace una persona física, de nacionalidad mexicana o una persona moral constituida en México y cuya capacidad total no excede de 30 MW para venta exclusiva a la CFE, o para exportación. También se incluyen proyectos que no excedan 1 MW para pequeñas comunidades rurales que carezcan de éste fluido. Para la obtención y aprovechamiento de un permiso de pequeña producción, es indispensable que:

• Los solicitantes sean personas físicas de nacionalidad mexicana o personas morales, constituidos conforme a las leyes mexicanas, con domicilio en territorio nacional.

• Que destinen la totalidad de la producción para su venta a CFE. • Que el permisionario de la capacidad total en uno o varios proyectos en un área

determinada por la Secretaria de Energía no exceda de 30 MW. • El permiso sea con duración indefinida

2.3.4 La Producción Independiente. Se entiende como la generacion de energía eléctrica proveniente de una planta con capacidad mayor de 30 MW, destinada exclusivamente a su venta a la CFE o a la exportacion. Para la obtención y aprovechamiento de un permiso de producción independiente, es indispensable que:

• Los solicitante sean personas físicas de nacionalidad mexicana o personas morales, constituidos conforme a las leyes mexicanas, con domicilio en territorio nacional.

• CFE se obliga a adquirir la energía eléctrica según los términos y condiciones que se convengan.

• Los proyectos estén incluidos en la plantación y programas respectivos de CFE o equivalentes.

• Se entenderá incluido o equivalente cuando la capacidad sea congruente con lo establecido en el Documento de Prospectiva y cuando el proyecto satisfaga necesidades comparables a las soluciones recomendadas por la CFE.


27

• Se autorizan proyectos no incluidos en la planeación y programas de CFE cuando éstos se hayan comprometido su producción de energía eléctrica para la exportación.

2.3.5 La Exportación Se entiende como la generación de energía eléctrica que se ha comprometido a la exportación, en cualquiera de las modalidades establecidas en la ley.

• La SE entregara permisos de generación eléctrica para exportación a través de los proyectos de cogeneración, producción independiente y pequeña producción.

• Se presentará un convenio o carta de intención en la que se especifique la compra de energía que se pretende producir.

• No se podrá enajenar la energía eléctrica dentro del territorio nacional salvo el permiso expreso de la SE.

2.3.6 La Importación Se entiende como la adquisición de energía eléctrica, generada fuera de las fronteras del territorio nacional para autoconsumo del importador.

• La SE podrá otorgar los permisos para adquirir la energía eléctrica proveniente de las plantas establecidas en el extranjero mediante actos jurídicos entre el abastecedor y el consumidor.

• Los permisos con la opinión de la CFE, establecerán las condiciones y el plazo en los que se requerirá de CFE el suministro, una vez terminada la importación.

• La importación estará sujeta al pago de los impuestos correspondientes. • Salvo que se conecte a la red nacional, el solicitante deberá operar sus respectivas

instalaciones con sus propios medios para cumplir con las disposiciones legales y reglamentarias.

La ley del servicio publico de energía eléctrica mexicana, contempla la emisión de permisos de autoabastecimiento previos por parte de la SE para las actividades de autoabastecimiento, de cogeneración, de producción independiente, de pequeña producción o de importación o exportación de energía eléctrica. Las condiciones generales para obtener un permiso son las siguientes:

• Puede incluir, conducción, transformación y entrega de energía eléctrica. • El uso de la red del sistema eléctrico nacional podra convenirse con la CFE,

estableciendo la contraprestación respectiva.


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• La SE podrá, teniendo en cuenta la opinión de la CFE, otorgar permiso para una o varias actividades, autorizar transferencias e imponer condiciones de acuerdo con la ley del servicio público de energía eléctrica (SPEE).

• Será causas de revocación de los permisos, a juicio de la SE, el cumplimiento de la ley del SPEE o de los términos y condiciones establecidos en los permisos respectivos.

• No se requiere permiso para el funcionamiento de plantas generadoras, cualquiera que sea su capacidad, destinado al uso propio en emergencias derivadas de interrupciones sobre el servicio público de energía eléctrica.

• Para generar energía eléctrica en condiciones distintas a las autorizadas, deberá solicitarse autorización de la SE.

• El cambio de destino de la energía eléctrica generada, requerirá de un nuevo permiso.

• Cuando la propiedad de una planta sea de varias personas, el permiso se otorgará a todas por medio de un representante, asumiendo todos, solidariamente la responsabilidad del cumplimiento de la ley.

• La Secretaría tiene 10 días para examinar la solicitud, admitirla a trámite o rechazarla.

• La CFE tendrá 30 días para dar su opinión sobre la solicitud admitida por la SE (10 días para la pequeña producción). La opinión de la CFE no será obligatoria para la SE.

• Cuando la opinión de CFE implique modificaciones o restricciones se informara al peticionario quién tendrá 10 días para exponer sus puntos de vista.

• La SE, recibidos los comentarios del peticionario tendrá 30 días para determinar la procedencia de la solicitud y en su caso expedir el permiso.

• Los titulares de los permisos no podrán vender, revender o enajenar por ningún titulo, directa o indirectamente, la capacidad olas obras dentro de los 15 días siguientes a la finalización de las mismas.

• Los derechos derivados de los permisos podrán transferirse a un tercero, total o parcialmente, con la autorización de la SE.

• Los permisos otorgados tienen caducidad a los 6 meses si no se inician las obras de construcción o se suspenden éstas.

De las modalidades para generar electricidad el autoabastecimiento es el adecuado para la

realización de esta tesis porque esta destinada a la satisfacción de necesidades propias de

energía eléctrica ya sea para una vivienda o granja, empresa sin quebrantar las leyes.

Estudio de Mercado

29

Capitulo 3

Estudio de Mercado

3.1 Estudio de la demanda. Las energías renovables son para México tecnologías prácticamente desconocidas, pero aun si esta tecnología es desconocida debe uno saber un estimado de los posibles compradores, si son lugareños, comercios, empresas, etc. Comenzamos efectuando el estudio geográfico y socioeconómico de los municipios a los que se propone aplicar el sistema eólico.

Estudio de Mercado

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3.1.1 Municipio de Celestún

Fig 2.1 Municipio de Celestun.

Localización El municipio se localiza en la región denominada Litoral oeste. Queda comprendido entre los paralelos 20°46' y 21 °06' latitud norte y los meridianos 90°1l' y 90°25' longitud oeste; tiene una altura promedio de 3 metros sobre nivel del mar. Limita al norte con el Golfo de México; al sur con el municipio de Maxcanú; al este con los municipios de Kinchil, Tetiz y Hunucmá y al oeste con el Golfo de México y el estado de Campeche. Evolución Demográfica De acuerdo al XII Censo General de Población y Vivienda 2000 efectuado por el INEGI, la población total del municipio es de 6,065 habitantes, de los cuales 3,115 son hombres y 2,950 son mujeres. La población total del municipio representa el 0.37 por ciento, con relación a la población total del estado. Vivienda De acuerdo al XII Censo General de Población y Vivienda efectuado por el INEGI, el municipio cuenta al año 2000 con 1,455 viviendas. Servicios Públicos Las coberturas de los servicios públicos, de acuerdo al XII Censo General de Población y Vivienda 2000 efectuado por el INEGI, son las siguientes:

Servicio Cobertura (%)Energía Eléctrica 91.24 Agua Entubada 89.24 Drenaje 55.17

Estudio de Mercado

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ACTIVIDAD ECONÓMICA Agricultura Se cosecha el Henequén y maíz. Ganadería Bovinos y porcinos. Existen en el municipio diversas granjas avícolas que producen carne y huevos para el consumo interno. Pesca Con una flota de barcos de madera, de fibra de vidrio y embarcaciones menores, se lleva a cabo la explotación de los recursos pesqueros; se captura camarón, caracol, carita, cazón, corbina, huachinango, mero, mojarra y rubia entre otras especies. Turismo Además del atractivo de sus playas, el municipio ofrece la belleza natural del parque nacional del flamenco rosa mexicano, que se encuentra al norte de la cabecera y al que se puede llegar mediante lanchas que se alquilan para dar ese paseo. Población Económicamente Activa por Sector De acuerdo con cifras al año 2000 presentadas por el INEGI, la población económicamente activa del municipio asciende a 2,336 personas, de las cuales 2,331 se encuentran ocupadas y se presenta de la siguiente manera: Sector PorcentajePrimario (Agricultura, ganadería, caza y pesca) 46.29 Secundario (Minería, petróleo, industria manufacturera, construcción y electricidad)

12.44

Terciario (Comercio, turismo y servicios) 40.28 Otros 0.99

Estudio de Mercado

32

3.1.2 Municipio de Hunucmá

. Fig. 2.2 Municipio de Hunucmá

Localización El municipio se localiza en la región metropolitana del estado. Está situado entre los paralelos 20º 55’ y 21º 14’ de latitud norte y los meridianos 89º 48’ y 90º 12’ de longitud oeste; tiene una altura promedio de 8 metros sobre el nivel del mar. Colinda con los siguientes municipios: al norte con el Golfo de México, al sur con Samahil y Tetíz, al este con Progreso y Ucú y al oeste con Celestún. Evolución Demográfica. De acuerdo al XII Censo General de Población y Vivienda 2000 efectuado por el INEGI, la población total del municipio es de 25,979 habitantes, de los cuales 13,019 son hombres y 12,960 son mujeres. La población total del municipio representa el 1.57 por ciento, con relación a la población total del estado. Vivienda De acuerdo al XII Censo General de Población y Vivienda efectuado por el INEGI, el municipio cuenta al año 2000 con 5,016 viviendas. Servicios Públicos Las coberturas de los servicios públicos, de acuerdo al XII Censo General de Población y Vivienda 2000 efectuado por el INEGI, son las siguientes:

Servicio Cobertura (%)

Energía Eléctrica 97.53 Agua Entubada 65.13 Drenaje 31.20

Estudio de Mercado

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ACTIVIDAD ECONÓMICA Población Económicamente Activa por Sector De acuerdo con cifras al año 2000 presentadas por el INEGI, la población económicamente activa del municipio asciende a 9,412000 personas, de las cuales 9,376 se encuentran ocupadas y se presenta de la siguiente manera: Sector PorcentajePrimario (Agricultura, ganadería, caza y pesca) 21.52 Secundario (Minería, petróleo, industria manufacturera, construcción y electricidad)

32.37

Terciario (Comercio, turismo y servicios) 44.17 Otros 1.94

Estudio de Mercado

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2.2.3 Municipio de Progreso

Fig 2.3 Municipio de Progreso

Localización Está localizado en la región litoral norte. Queda comprendido entre los paralelos 21° 10' y 21° 19' latitud norte y los meridianos 89° 34' y 89° 57' longitud oeste; posee una altura promedio de 2 metros sobre el nivel del mar. Limita al norte con el Golfo de México; al sur con Ucú y Mérida, al este con Ixil y Chicxulub y al oeste con Sisal. Evolución Demográfica De acuerdo al XII Censo General de Población y Vivienda 2000 efectuado por el INEGI, la población total del municipio es de 48,797 habitantes, de los cuales 24,544 son hombres y 24,253 son mujeres. La población total del municipio representa el 2.95 por ciento, con relación a la población total del estado. En la siguiente tabla se muestran cifras de nacimientos y defunciones por sexo en el año 2000: Vivienda De acuerdo al XII Censo General de Población y Vivienda efectuado por el INEGI, el municipio cuenta al año 2000 con 11,728 viviendas. Servicios Públicos Las coberturas de los servicios públicos, de acuerdo al XII Censo General de Población y Vivienda 2000 efectuado por el INEGI, son las siguientes:

Servicio Cobertura (%)

Energía Eléctrica 98.34 Agua Entubada 94.25 Drenaje 87.71

Estudio de Mercado

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ACTIVIDAD ECONÓMICA Población Económicamente Activa por Sector De acuerdo con cifras al año 2000 presentadas por el INEGI, la población económicamente activa del municipio asciende a 18,705 personas, de las cuales 18,560 se encuentran ocupadas y se presenta de la siguiente manera: Sector PorcentajePrimario (Agricultura, ganadería, caza y pesca) 16.24 Secundario (Minería, petróleo, industria manufacturera, construcción y electricidad) 21.69

Terciario (Comercio, turismo y servicios) 60.43 Otros 1.64 Los tres municipios Hunucmá tiene el porcentaje mas bajo del servicio de agua entubada con un 65.13% y para el suministro eléctrico un 97.53% para el total de habitantes, Celestún tiene el porcentaje mas bajo en el servicio de energía eléctrica con un 91.24% y al mismo tiempo un 89.24% del servicio de agua entubada para los habitantes.

Municipio Viviendas Habitantes Porcentaje energía eléctrica

Viviendas sin servicio eléctrico

Habitantes sin energía eléctrica

Celestún 1455 6065 91.4 36 150 hunucmá 5016 25979 97.53 124 642 Progreso 11728 48797 98.34 195 811

Total 319 1603 Por lo que estas 319 viviendas que representa el 2% del total de las viviendas para estos tres

municipios para el año 2000 según el censo del INEGI y es a estos habitantes los que

podemos ofrecer este sistema eólico para cubrir sus necesidades eléctricas.

Por si fuera poco el sistema eólico es capaz de proveer electricidad a negocios, empresas,

granjas donde se requiera reducir el pago por derechos del suministro eléctrico, esto lo

veremos mas a detalle en capítulos posteriores donde se explica el funcionamiento del

sistema eólico.

Estudio de Mercado

36

3.2 Análisis de la Oferta En el territorio mexicano existen dos marcas de aerogeneradores Southwest Windpower y Bornay Aerogeneradores, un fabricante mexicano Fuerza Eólica SA de CV. Uno de los distribuidores mencionados maneja el fabricante español Bornay sus instalaciones se localizan en Tulum Cancun, Q. Roo; otra marca en el mercado Mexicano es un fabricante estadounidense Southwest Windpower y tiene distribuidores en el Estado de México, Veracruz, Ensenada Baja California, Q. Roo, y Nuevo Leon. El único aerogenerador que se fabrica en el territorio mexicano es el Colibrí del fabricante Fuerza Eólica SA de CV sus oficinas están ubicadas en la delegación iztapalapa del DF.

Marca Aerogenerador Potencia # Palas

Φ (m)

material de fabricación

Vel. Inicio

Vel nominal Peso

Southwest windpower

(USA) whisper 200 1000w 3 2.7

fibra de carbono y fibra de vidrio

3m/s 14m/s 30kg

Bornay (ES) Inclin 1500 1500w 2 2.86

fibra de vidrio y carbono

3m/s 12m/s 42kg

Southwest windpower

(USA)

SKYSCREAM 3.7 1800w 3 3.72

Materiales compuestos

y fibra de vidrio

3.5 m/s 11 m/s 70Kg

Bornay (ES) Inclin 3000 3000w 2 4


3m/s 12m/s 125Kg

Southwest windpower

(USA) Whisper 500 3000w 2 4.5


3.4m/s 12 m/s 70Kg

Fuerza eólica (MX)

Colibrí 5000w 2 4


3m/s 12m/s -

Bornay (ES) Inclin 6000 6000w 3 4


3m/s 12 m/s 155Kg

Tabla 3.7 Aerogeneradores de baja potencia en el mercado mexicano.

Estudio de Mercado

37

Los distribuidores en México de las marcas mencionadas en la tabla 3.7distribuyen estos y otros productos orientados a las energías renovables, dan garantía por estos equipos, proporcionan a demás todos los materiales necesarios, como las baterías eléctricas, inversores, entre otros accesorios y complementos. Son pocos los distribuidores que venden las torres para soportar el aerogenerador y los materiales de sujeción de esta, y ninguna empresa se compromete a instalar el equipo, por lo que es necesario contactar con otras personas que instalen el equipo. Las personas que venden el equipo a los clientes no tienen los conocimientos necesarios para ofrecer un buen sistema que funcione de manera eficiente de bajo costo, y muchas veces ocultan información de vital importancia para el correcto desempeño del sistema.

PARTE II

ESTUDIO TÉCNICO

Perfil de Consumo de Energía Eléctrica

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CAPITULO 4

Perfil de consumo de energía eléctrica.

4.1 Consumo de energía eléctrica en México. Para establecer un perfil de consumo para las residencias en México debemos recurrir a las estadísticas oficiales que proporciona el Instituto Nacional de Estadística Geografía e Informática, y el Comisión Nacional de Fomento a la Vivienda; las estadísticas darán la pauta para elegir las características adecuadas para las necesidades eléctricas en la península de Yucatán. El consumo de energía en el sector viviendas, comercial y publico abarca un 23% total de la cantidad de energéticos consumido a nivel nacional como lo muestra la figura I.

Fig. I

Del consumo de energía en Viviendas, comercio y servicio publico, el 83% de este consumo de energía es suministrado para el consumo del sector residencial figura II.


39

Fig. II

Después del gas LP y la leña, utilizados para calentamiento de agua y cocción de alimentos, es importante señalar que, en nuestro país, aunque la electricidad ocupa el tercer lugar, es el energético más utilizado en la vivienda, debido al uso de electrodomésticos, equipos de iluminación y sistemas de climatización (aire acondicionado y calefacción). Sin embargo, en algunas ciudades, el consumo de electricidad compite por el primer lugar con el gas LP, el cual se utiliza para el aire acondicionado y la calefacción1 figura III.

Fig. III

El consumo de energía esta relacionado con el equipamiento de aparatos electrodomésticos en la vivienda reportado por el INEGI en el 2003. En los datos del INEGI muestra a la televisión como el equipo más utilizado en la vivienda, seguido del radio, la licuadora y el refrigerador, además de la lavadora, calentador de agua, videograbadora, teléfono, automóvil y computadora, el orden citado corresponde a la frecuencia en equipamiento, el cual no refleja el uso de sistemas de climatización de forma explicita.

1 Guia CONAFOVI


40

Fig. IV

Ante la falta de información oficial y con base en entrevistas a los desarrolladores de vivienda y experiencia de los investigadores, se asume que en el norte y el sureste, el uso de aire acondicionado es muy alto y rebasa a los demás equipos. En específico los consumos promedios de electricidad por el uso de los aparatos electrodomésticos usados en la vivienda se presenta en la figura V.

Fig. V


41

4.2 Eficiencia energética. Los estándares para electrodomésticos consisten en reglamentos que obligan a los productores a cumplir una mínima norma de eficiencia energética, medida que ya ha sido implementada en Estados Unidos. En el caso de México, en 1995 entraron en vigor normas para refrigeradores, aire acondicionado tipo habitación y motores trifásicos (Conae, 2005). Se estima que el refrigerador promedio mexicano consume anualmente entre 500 y 700 kWh por vivienda. En 1990, ya se distribuía un refrigerador de 255 litros (el más popular), que consumía 350 kWh al año. Sin embargo, ahora existen modelos que alcanzan un consumo anual de 100 kWh. En el caso de la televisión, se pueden obtener ahorros de hasta 50% dependiendo del modelo y del tamaño del aparato. En promedio, un televisor en México tiene una potencia de entre 80 y 100 watts, mientras que en los Estados Unidos ésta es de 50 watts. Los aparatos y lámparas de atrasada tecnología que no cumplen con estándares actuales de consumo eléctrico conllevan a un uso excesivo e ineficiente de la electricidad. Al mismo tiempo una vivienda construida sin una arquitectura bioclimatica que conlleva a habitaciones sin adecuada ventilación, excesiva absorción de calor solar, pueden cambiar a vivienda bioclimatica la cual intenta sentar las bases para que haya una toma de conciencia y un cambio de actitud respecto al medio ambiente y al uso de la energía..

Fig. VI Acabados exteriores en una vivienda


42

Para el caso al aire acondicionado, puede lograrse un ahorro significativo mediante la adquisición de aparatos eficientes. El modelo actual, un aparato de aire acondicionado por habitación, tiene un consumo promedio de mil 400 kWh al año. Dos formas de disminuir el uso de energía para enfriar el ambiente son: aumentar el aislamiento de las casas y el uso de la energía solar pasiva mediante el diseño bioclimático y, el otro, es aumentar la eficiencia de los aparatos que se utilizan para ello. En el primer caso, existe la experiencia de un proyecto de CFE, que consistió en aislar el techo de un conjunto de casas en Mexicali, cuyo resultado fue un ahorro del 35% en el consumo de electricidad (Morales, 2005); en el segundo caso, se pueden lograr eficiencias de cerca del 20 por ciento.

Fig. VII Orientación de ventanas y puertas en una vivienda

4.3 Perfiles de Energía Eléctrica

Los perfiles de Consumo de energía eléctrica son muy importantes definirlos, en base a ellos tenemos cifras para efectuar el estudio técnico que es capitulo de tesis posterior a este; Este estudio revelara los requerimientos a satisfacer de consumo eléctrico, es necesario no generalizar y personalizar la necesidad de energía eléctrica de manera nuestro sistema eólico funcione de manera eficiente y eficaz.

La CONAE y CFE tienen cinco diferentes perfiles para una casa con un numero de consumo de energía eléctrica que inicia desde los 250kWh hasta llegar a un poco mas de los 800kWh bimestrales, los cuales usaremos para realizar el estudio técnico, no debemos olvidar que para el área de Yucatán donde el bioclima es calido humedo2 la temperatura media y máxima están por encima del nivel de confort y es necesario usar sistemas de climatización como ventiladores o climas para estar lo mas cerca posible a la temperatura de confort.

2Guia CONAFOVI.


43

Aparato Potencia (Promedio)

Watts

Tiempo de uso al día (Períodos

Típicos)

Tiempo de uso al mes

(Hr)

Consumo mensual

KWh CONSUMO BAJO

Abrelatas 60 15 min/semana 1 0.06 Exprimidores de

críticos 30 10 min/dia 5 0.15

Videocassetera o DVD

25 3hr 4vec/sem 48 1.2

Extractores de frutas y legumbres

300 10 min/día 5 1.6

Batidora 200 1hr 2vec/sem 8 1.8 Licuadora baja

potencia 350 10 min/día 5 2

Licuadora mediana potencia

400 10 min/día 5 2

Máquina de coser 125 2hr 2vec/sem 16 2.3 Tocadiscos de

acetatos 75 1 hr/día 30 2.5

Licuadora alta potencia

500 10 min/día 5 4

Bomba de agua 400 20 min/día 10 5 Tostadora 1000 10min.diarios 5 5

Radio grabadora 40 4 hrs.diarias 120 8 Secadora de pelo 1600 10 min/día 5 9 Estereo musical 75 4 hrs.diarias 120 9 Tv color (13-17

pulg) 50 6 hrs.diarias 180 10

Horno eléctrico 1000 15 min/día 10 12 Horno de

microondas 1200 15 min/día 10 13

Lavadora automática

400 4hr 2vec/sem 32 13

Tv color (19-21 pulg)

70 6 hrs.diarias 180 13

Aspiradora horizontal

800 2hr 2vec/sem 16 13

Aspiradora vertical 1000 2hr 2vec/sem 16 16 Ventilador de mesa 65 8 hrs.diarias 240 16 Ventilador de techo

sin lámparas 65 8 hrs.diarias 240 16

Ventilador de pedestal o torre


Focos fluorescentes (8 de

15W c/u)



44

CONSUMO MEDIO

TV Color (24-29pulg) 120 6 hrs.diarias 180 22 Cafetera 750 1 hr.diarias 30 23 Plancha 1000 3hr 2vec/sem 24 24

Ventilador de piso 125 8 hrs.diarias 240 30 Estación de juegos 250 4 hora/dia 120 30 Equipo de computo 300 4 hora/dia 120 36 TV Color(32-43pulg) 250 6 hrs.diarias 180 45

Refrigerador (11-12 pies cúbicos) 250 8 hrs/dia 240 60 TV Color (43-50 pulg. Plasma) 360 6 hrs.diarias 180 65

Refrigerador(14-16 pies cúbicos) 290 8 hrs/dia 240 70 Focos incandescentes (8 de 60W c/u) 480 5 hr.diarias 150 72

Refrigerador (18-22 pies cúbicos) 375 8 hrs/dia 240 90 Secadora de ropa eléctrica 5600 4 hrs.semana 16 90

Congelador 400 8 hrs/día 240 96 Para el aire acondicionado en el modelo actual, un aparato por habitación, según la CONAFOVI tienen un consumo promedio de mil 400 kWh al año o lo que es igual a un poco mas de 1 kW diariamente la cual tomaremos en cuenta en el valor de tolerancia a la hora de hacer nuestros cálculos.

Para determinar el consumo aproximado se aplicará la siguiente fórmula:

Consumo aprox. en kWh = (Valor promedio de consumo en watts) x (Tiempo de consumo en horas).

1000

En las tablas muestran 6 columnas las cuales se explican a continuación:

1º. Los electrodomésticos y lámparas usadas en cada configuración de consumo eléctrico.

2º. Muestra el número de lámparas o electrodomésticos conectados de cada tipo. 3º. El consumo de cada individual de cada electrodoméstico o lámparas y el consumo

total de ellos. 4º. Indica el tiempo estadístico que se usa el electrodoméstico o lámpara en un dia. 5º. Indica la cantidad de Wh consumida al día por cada lámpara o electro domestico, al

final de la tabla un total de la suma de todos los consumos. 6º. Indica el consumo de Wh consumidos en un bimestre que es el plazo en que llega

un recibo de pago por el servicio de suministro, y al final de la tabla un la suma de todos los electrodomésticos y lámparas.


45

4.4 PERFILES DE SERVICIO CON CONSUMOS DE ENERGIA ELECTRICA

280 kWh BIMESTRALES

Lámparas y Electrodomésticos

Número de

lámparas /

Aparatos

Capacidad en Watts

Hrs. Uso diario

Consumo Wh.

Consumo de kWh. al

bimestre

Lámpara (Cocina) 1 60 4.0 240 14.4 Lámpara (Comedor) 1 60 4.0 240 14.4 Lámpara (Sala) 1 60 1.0 60 3.6 Lámpara (Baño) 1 60 1.0 60 3.6 Lámpara (2 Recamaras) 2 120 2.0 240 14.4 Plancha 1 1000 0.5 500 30 Refrigerador 1 240 6.0 1440 86.4 Televisión 1 250 4.0 1000 60 Licuadora 1 125 0.16 20 1.2 Unidad de audio 1 250 4.3 1075 64.5

TOTAL 2225 4875 292.5 Fuente: CONAE, LFC

350 kWh BIMESTRALES


Número de

lámparas / Aparatos

Capacidad en Watts

Hrs. Uso

diario

Consumo Wh.

Consumo de kWh. al

bimestre

Lámpara (Cocina) 1 100 4.0 400 24 Lámpara (Comedor) 2 120 4.0 480 28.8 Lámpara (Sala) 2 120 1.0 120 7.2 Lámpara (Baño) 1 60 1.0 60 3.6 Lámpara 2 Recamaras) 2 120 2.0 240 14.4 Plancha 1 1000 0.5 500 30 Refrigerador 1 320 6.0 1920 115.2 Televisión 1 250 4.0 1000 60 Licuadora 1 300 0.16 48 2.88 Unidad de audio 1 250 4.3 1075 64.5



46

400 kWh BIMESTRALES


Número de


Capacidad en Watts

Hrs. Uso diario

Consumo Wh.

Consumo de kWh. al

bimestre

Lámpara (Cocina) 1 60 4.0 240 14.4 Lámpara (Comedor) 2 120 4.0 480 28.8 Lámpara (Sala) 2 120 1.0 120 7.2 Lámpara (Baño) 1 60 1.0 60 3.6 Lámpara (2 Recamaras) 4 240 2.0 480 28.8 Plancha 1 1000 0.05 500 30 Refrigerador 1 475 6.0 2850 171 Televisión 1 250 4.0 1000 60 Licuadora 1 300 0.16 48 2.88 Unidad de audio 1 250 4.3 1075 64.5


600 kWh BIMESTRALES


Número de


Capacidad en Watts

Hrs. Uso diario

Consumo Wh.

Consumo de kWh. al

bimestre

Lámpara (Cocina) 2 200 4.0 800 48 Lámpara (Comedor) 3 300 4.0 1200 72 Lámpara (Sala) 3 300 1.0 300 18 Lámpara (Baño) 1 100 1.0 100 6 Lámpara (2 recamaras) 4 240 2.0 480 28.8 Plancha 1 1000 0.5 500 30 Refrigerador 1 320 6.0 1920 115.2 Televisión 2 500 4 2000 120 Licuadora 1 300 0.16 48 2.88 Computadora 1 200 3.0 600 36 DVD 1 250 0.5 125 7.5 Unidad de audio 2 500 4.3 2150 129



47

800 kWh BIMESTRALES


Número de


Capacidad en Watts

Hrs. Uso diario

Consumo Wh.

Consumo de kWh. al

bimestre

Lámpara (Cocina) 2 200 4.0 800 48 Lámpara (Comedor) 3 300 4.0 1200 72 Lámpara (Sala) 4 400 1.0 400 24 Lámpara (Baño) 2 200 1.0 200 12 Lámpara (2 Recamaras) 4 480 2.0 960 57.6 Plancha 1 1000 0.05 500 30 Refrigerador 1 475 6.0 2850 171 Microondas 1 1450 0.5 725 43.5 Televisión 2 500 4.0 2000 120 Licuadora 1 300 0.16 48 2.88 Computadora 1 200 3.0 600 36 DVD 1 250 0.5 125 7.5 Tostador 1 1100 0.16 176 10.56 Lavadora 1 500 0.6 300 18 Cafetera 1 600 0.7 420 25.2 Unidad de audio 2 500 4.3 2150 129

TOTAL 8455 13004 807.24 Fuente: CONAE, LFC Las lámparas y electrodomésticos de cada perfil es muy probable que pocas veces

funcionen todos de manera simultánea, a pesar de esto el tamaño del banco de baterías y la

potencia eléctrica del aerogenerador son considerados con funcionamiento a plena carga

por el siguiente razonamiento: Si el sistema puede soportar teóricamente el sistema a plena

carga de manera eficiente, entonces es seguro que de manera no simultánea el uso de las

lámparas y electrodomésticos provoque un gasto menor de energía eléctrica y por lo tanto

una mayor cantidad de energía que puede usarse y que en un futuro no se tenga que

aumentar o comprar otro equipo mas grande y mas potente.

Descripción y Funcionamiento del Sistema Eólico

48

Capitulo 5

Descripción y funcionamiento del sistema eólico

5.1 Arreglos de un sistema eólico Como sistema eólico entendemos a una forma de generar, regular, y acondicionar energía eléctrica producida por medio del viento para el uso en viviendas, de pequeñas granjas, o lugares donde requieran electricidad para autoabastecimiento. El aerogenerador convierte la energía eólica en electricidad de corriente alterna para electrificar la vivienda para esto hay algunas opciones que se enuncian acontinuación.


49

5.1.1 Descripción de un sistema eólico simple La primera opción es suministrar la energía eléctrica en la vivienda de manera directa con esto el sistema se simplifica el sistema por tener menos procesos para el suministro eléctrico el inconveniente es que el aerogenerador debe ser de mayor tamaño y potencia por razones que se exponen mas adelante.

Reguladorelectrico

Aerogenerador

Vivienda

Fig. 5.1 Sistema eólico simple

El sistema eólico se compone físicamente de un conversor de energía eólica a energía eléctrica. Los componentes físicos se enuncian a continuación:

• Un Aerogenerador • Un regulador energía eléctrica


50

5.1.2 Descripción de un sistema Eólico con baterías de respaldo La segunda opción para suministro eléctrico es mantener el tamaño y la potencia del aerogenerador agregando un respaldo de energía para cuando la electricidad producida por el aerogenerador no es suficiente para el suministro en la vivienda esta opción es la más eficiente y se usara para el sistema eólico.

Reguladorelectrico

SI

NO

Aerogenerador

ProducciónEléctrica

mayor a laDemanda

Cargador debaterias

Vivienda

Vivienda

Inversor

Banco Baterias

Fig. 5.2 Esquema funcionamiento sistema eólico. El sistema eólico se compone físicamente de un conversor de energía eólica a energía eléctrica y una reserva eléctrica que pueda almacenarse para luego usarse. Los componentes físicos se enuncian a continuación:

• Un Aerogenerador • Un regulador energía eléctrica • Un banco de baterías • Un inversor eléctrico


51

5.1.3 Descripción de un sistema eólico interconectado a la red Se le llama interconexión a la red a cualquier sistema que genere energía eléctrica para autoabastecimiento y que el excedente producido se entregue a CFE de manera de resguardo. En otras palabras cuando el aerogenerador produce mas electricidad de la que consume la diferencia se entrega a CFE (la red); Cuando el aerogenerador no produce la suficiente electricidad la red aporta la cantidad restante y de esta manera asegura que no falte la electricidad en la vivienda o empresa.

Vivienda

RedRegulador

Inversor

Interface con la red

Aerogenerador

Fig. 5.4 Sistema eólico simple El sistema eólico se compone físicamente de un conversor de energía eólica a energía eléctrica y una reserva eléctrica que pueda almacenarse para luego usarse. Los componentes físicos se enuncian a continuación:

• Un Aerogenerador • Un regulador energía eléctrica • Un inversor eléctrico • Una interfase de conexión a la red


52

5.2 Descripción del Aerogenerador El sistema eólico consiste en un aerogenerador de baja potencia el cual como sabemos son máquinas que se encargan de convertir la energía cinética del viento en electricidad. Un aerogenerador de baja potencia trabaja regularmente entre potencias de generación eléctrica que oscilan entre 1kW a 20kW de potencia. La potencia del aerogenerador depende de la cantidad de energía transferida al rotor por el viento, de la densidad del aire, del área de barrido de las palas, de la velocidad del viento, por tal motivo tiene una gran importancia el correcto diseño de una hélice, o elegir cual tipo de hélice es mejor para la región donde se planea usar esta tecnología. También depende de la eficiencia, y el tipo del generador eléctrico porque puede usar el aerogenerador un generador de corriente continua los cuales tienden a desaparecer para los aerogeneradores de mediano y gran tamaño para ser remplazados por los mas eficientes alternadores de corriente alterna. Lo anterior son temas fundamentales en la construcción, fabricación de un aerogenerador. Para esta tesis se eligen aerogeneradores actualmente fabricados que están disponibles en el mercado. Para elegir correctamente un tamaño y potencia del aerogenerador para nuestro sistema eólico depende de dos condiciones que lo dimensionaran y se explican en capítulos posteriores.

1. El requerimiento de consumo de energía eléctrica en la vivienda. 2. La intensidad del viento según los estudios anemométricos realizados para la

zona.


53

5.2.2 Descripción de componentes de un aerogenerador Dependiendo del tamaño del aerogenerador tendrá todos o solo algunos de los componentes enunciados abajo.

Fig. 5.3 Esquema aerogenerador

5.2.2.1 La góndola o carcasa: Guarda los componentes clave del aerogenerador, incluyendo el multiplicador y el generador eléctrico. El personal de servicio puede entrar en la góndola desde la torre de la turbina. A la izquierda de la góndola tenemos el rotor del aerogenerador, es decir, las palas y el buje 5.2.2.2 Las palas del rotor: Capturan el viento y transmiten su potencia hacia el buje. En un aerogenerador moderno de 1000 kW cada pala mide alrededor de 27 metros de longitud y su diseño es muy parecido al del ala de un avión. 5.2.2.3 El buje: Del rotor está acoplado al eje de baja velocidad del aerogenerador.


54

5.2.2.4 El eje de baja velocidad El aerogenerador conecta el buje del rotor al multiplicador. En un aerogenerador moderno de 600 kW el rotor gira bastante lentamente, de unas 19 a 30 revoluciones por minuto (r.p.m.). El eje contiene conductos del sistema hidráulico para permitir el funcionamiento de los frenos aerodinámicos. 5.2.2.5 El multiplicador Junto a el tiene el eje de baja velocidad como se muestra en la Fig. II, Permite que el eje de alta velocidad que está a su derecha gire 50 veces más rápidamente que el eje de baja velocidad. El eje de alta velocidad gira aproximadamente a 1.500 revoluciones por minuto (r.p.m.), lo que permite el funcionamiento del generador eléctrico. Está equipado con un freno de disco mecánico de emergencia. El freno mecánico se utiliza en caso de fallo del freno aerodinámico, o durante las labores de mantenimiento de la turbina. 5.2.2.6 El generador o alternador eléctrico Suele llamarse generador sincrono, asíncrono o de inducción. Convierte el movimiento mecánico producido por el viento a través del contacto del viento con las palas del rotor en electricidad. 5.2.2.7 El mecanismo de orientación Es activado por el controlador electrónico, que vigila la dirección del viento utilizando la veleta. El dibujo muestra la orientación de la turbina. Normalmente, la turbina sólo se orientará unos pocos grados cada vez, cuando el viento cambia de dirección. 5.2.2.8 El controlador electrónico: Tiene un ordenador que continuamente monitoriza las condiciones del aerogenerador y que controla el mecanismo de orientación. En caso de cualquier disfunción (por ejemplo, un sobrecalentamiento en el multiplicador o en el generador), automáticamente para el aerogenerador y llama al ordenador del operario encargado de la turbina a través de un enlace telefónico mediante módem.


55

5.2.2.10 La unidad de refrigeración. Contiene un ventilador eléctrico utilizado para enfriar el generador eléctrico. Además contiene una unidad de refrigeración del aceite empleada para enfriar el aceite del multiplicador. Algunas turbinas tienen generadores enfriados por agua. 5.2.2.11 El anemómetro y la veleta. Se utilizan para medir la velocidad y la dirección del viento. Las señales electrónicas del anemómetro son utilizadas por el controlador electrónico del aerogenerador para conectar el aerogenerador cuando el viento alcanza aproximadamente 5 metros por segundo. El ordenador parará el aerogenerador automáticamente si la velocidad del viento excede de 25 metros por segundo, con el fin de proteger a la turbina y sus alrededores. Las señales de la veleta son utilizadas por el controlador electrónico del aerogenerador para girar al aerogenerador en contra del viento, utilizando el mecanismo de orientación.

Fig. 5.4 Esquema de un aerogenerador de baja potencia


56

5.3 El sistema eólico con respaldo de energía eléctrica. Retomando las dos opciones de configuración mencionadas al comienzo de este capitulo para el sistema eólico explicamos porque debe ser la segunda opción la mas adecuada. Sabemos que la intensidad del viento no es constante en consecuencia nuestro sistema eólico debe generar cuando menos la energía eléctrica suficiente para alimentar la vivienda aun cuando las velocidades del viento sean bajas, por lo que el aerogenerador debe contar con un diámetro de palas mas grande para aumentar el área de barrido mas potencia. Ilustremos este inconveniente con una vivienda con las siguientes características de consumo. Lámparas y Electrodomésticos

Número de lámparas / Aparatos

Capacidad en Watts

Hrs. Uso diario

Consumo Wh.

Consumo de kWh. al bimestre

Lámpara (Cocina) 1 60 4 240 14.4 Lámpara (Comedor) 1 60 4 240 14.4 Lámpara (Sala) 1 60 1 60 3.6 Lámpara (Baño) 1 60 1 60 3.6 Lámpara (2 cuartos) 2 120 2 240 14.4 Plancha 1 1000 0.5 500 30 Refrigerador 1 240 6 1440 86.4 Televisión 1 250 4 1000 60 Licuadora 1 125 0.16 20 1.2 Unidad de audio 1 250 4.3 1075 64.5 total 2225 4875 292.5

Tabla 5.1 Perfil Consumo Eléctrico


57

Supongamos un aerogenerador el Whisper 100 de una potencia de 1000W, que fue instalado en la Península de Yucatán, hacemos un análisis de la producción eléctrica para el mes de Junio en base a los datos anemométricos proporcionados por IIE y las especificaciones del fabricante.

Hora Velocidad Producción Consumo del día promedio por hora vivienda

(m/s) (W) (W) 0:00 - 1:00 4.34 80 240 1:00 - 2:00 4.02 50 0 2:00 - 3:00 3.98 40 0 3:00 - 4:00 3.72 20 0 4:00 - 5:00 3.53 10 240 5:00 - 6:00 3.73 20 100 6:00 - 7:00 3.99 100 120 7:00 - 8:00 4.41 90 120 8:00 - 9:00 4.82 130 340

9:00 - 10:00 4.93 135 240 10:00- 11:00 5.64 220 240 11:00 - 12:00 6.35 370 150 12:00 - 13:00 7.43 540 240 13:00 - 14:00 8.17 610 150 14:00 - 15:00 8.53 650 150 15:00 - 16:00 8.06 600 150 16:00 - 17:00 7.89 590 340 17:00 - 18:00 7.35 520 240 18:00 - 19:00 6.70 400 480 19:00 - 20:00 6.26 370 465 20:00 - 21:00 5.98 290 530 21:00 - 22:00 5.65 280 220 22:00 - 23:00 4.81 130 120 23:00 - 24:00 4.31 80 0 total 6325 4875

Tabla 5.2. Producción y Consumo eléctrico aerogenerador 1kW


58

Tenemos que a distribuido a lo largo del día se consumen 4875 Wh, una producción de 6325 Wh disponibles como se muestra en la tabla 5.2, la producción supera la consumo por mas de 1000W aunque en el siguiente grafico mostramos que la producción eléctrica no es suficiente al consumo a ciertas horas del día.

Produccion Watts al dia

0

100

200

300

400

500

600

700

0:00 -

1:00

1:00 -

2:00

2:00 -

3:00

3:00 -

4:00

4:00 -

5:00

5:00 -

6:00

6:00 -

7:00

7:00 -

8:00

8:00 -

9:00

9:00 -

10:00

10:00

- 11:0

0

11:00

- 12:0

0

12:00

- 13:0

0

13:00

- 14:0

0

14:00

- 15:0

0

15:00

- 16:0

0

16:00

- 17:0

0

17:00

- 18:0

0

18:00

- 19:0

0

19:00

- 20:0

0

20:00

- 21:0

0

21:00

- 22:0

0

22:00

- 23:0

0

23:00

- 24:0

0

Tiempo

Wat

ts

Produccion Consumo

Grafico 5.1 Demanda vs Producción generador 1kW

La grafica de producción en color azul en el grafico 5.1 muestra claramente que en las primeras horas del día la mayor parte de la producción no cubre la demanda en color rosa, también por la noche la demanda es mayor que la producción eléctrica por lo que este aerogenerador no puede satisfacer este perfil eléctrico con la primera opción, es necesario otro aerogenerador mas grande que genere mas electricidad con estas velocidades de viento y así la línea producción se coloque por encima de la línea de la demanda.


59

Supongamos un aerogenerador INCLIN 6000 de una potencia 6000 W mucho mayor al pequeño Whisper de 1000W, efectuando las mismas operaciones que para el aerogenerador Whisper 100.

Hora Velocidad Producción Consumo del día promedio por hora vivienda

(m/s) (W) (W) 0:00 – 1:00 4.34 400 240 1:00 – 2:00 4.02 250 0 2:00 – 3:00 3.98 200 0 3:00 – 4:00 3.72 100 0 4:00 – 5:00 3.53 245 240 5:00 – 6:00 3.73 100 100 6:00 – 7:00 3.99 400 120 7:00 – 8:00 4.41 270 120 8:00 – 9:00 4.82 390 340

9:00 – 10:00 4.93 405 240 10:00- 11:00 5.64 660 240 11:00 – 12:00 6.35 1110 150 12:00 – 13:00 7.43 1620 240 13:00 – 14:00 8.17 1830 150 14:00 – 15:00 8.53 1950 150 15:00 – 16:00 8.06 1800 150 16:00 – 17:00 7.89 1770 340 17:00 – 18:00 7.35 1560 240 18:00 – 19:00 6.70 1200 480 19:00 – 20:00 6.26 1110 465 20:00 – 21:00 5.98 870 530 21:00 – 22:00 5.65 840 220 22:00 – 23:00 4.81 390 120 23:00 – 24:00 4.31 240 0 total 19710 4875

Tabla 5.3 Producción y Consumo eléctrico aerogenerador 5kW


60

Con esto la grafica de producción se coloca por encima del consumo de la vivienda como se muestra en el grafico 5.2, el total de la energía generada es de 19,710Wh de 4,875Wh de consumo por la vivienda, aunque este sistema cubre las necesidades eléctricas funciona de forma ineficiente porque no se usa la diferencia de energía eléctrica producida.

Produccion Watts al dia

0

500

1000

1500

2000

2500

0:00 -

1:00

1:00 -

2:00

2:00 -

3:00

3:00 -

4:00

4:00 -

5:00

5:00 -

6:00

6:00 -

7:00

7:00 -

8:00

8:00 -

9:00

9:00 -

10:00

10:00

- 11:0

0

11:00

- 12:0

0

12:00

- 13:0

0

13:00

- 14:0

0

14:00

- 15:0

0

15:00

- 16:0

0

16:00

- 17:0

0

17:00

- 18:0

0

18:00

- 19:0

0

19:00

- 20:0

0

20:00

- 21:0

0

21:00

- 22:0

0

22:00

- 23:0

0

23:00

- 24:0

0

Tiempo

Wat

ts

Produccion Consumo

Grafico 5.2 Demanda vs Producción generador 6kW

Una forma de evitar el derroche de recursos es colocar una reserva de energía eléctrica (banco de baterías) que pueda almacenarse, así pueda usarse cuando la producción de electricidad sea menor que el consumo, y al contrario cuando la producción eléctrica sea mayor que la demandada pueda nuevamente almacenarse para su uso posterior.


61

Con reserva de energía

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0:00 -

1:00

1:00 -

2:00

2:00 -

3:00

3:00 -

4:00

4:00 -

5:00

5:00 -

6:00

6:00 -

7:00

7:00 -

8:00

8:00 -

9:00

9:00 -

10:00

10:00

- 11:0

0

11:00

- 12:0

0

12:00

- 13:0

0

13:00

- 14:0

0

14:00

- 15:0

0

15:00

- 16:0

0

16:00

- 17:0

0

17:00

- 18:0

0

18:00

- 19:0

0

19:00

- 20:0

0

20:00

- 21:0

0

21:00

- 22:0

0

22:00

- 23:0

0

23:00

- 24:0

0

Tiempo

Wat

ts

Consumo Producción

Grafico 5.3 Demanda vs Producción aerogenerador 1kW

con reserva de energía eléctrica de 1200W El grafico demuestra que teniendo una reserva eléctrica en baterías de 1200W es suficiente para soportar este perfil eléctrico, la reserva eléctrica se mantiene en 1200W y bajan por la demanda de energía eléctrica, pero después al reducirse la carga eléctrica nuevamente regresa a la cantidad total de reserva. De esta manera la producción eléctrica siempre esta por encima del consumo como muestra el grafico 5.3 por lo que no hay necesidad de cambiar el aerogenerador, únicamente se agregara una reserva eléctrica de respaldo así nuestro sistema eólico puede generar electricidad sin problema alguno, los altos picos de producción eléctrica se almacenaran en la reserva de energía para cuando los vientos no sean buenos y pueda nuestra vivienda electrificarse de manera eficiente y eficaz.


62

5.4 Sistema Acondicionador de Electricidad El sistema acondicionador de electricidad suministra energía eléctrica acondicionada a la vivienda y debe mantenerla de forma continua sin interrupción. El sistema acondicionador de electricidad se compone por un regulador, un banco de baterías, cargador de baterías, y un inversor como se muestra en la figura 5.2.

5.4.1 Baterías La batería es un grupo de celdas electroquímicas interconectadas para proveer un voltaje nominal en corriente directa (CC) a una carga eléctrica. El número de celdas conectadas en serie determina el voltaje nominal característico de la batería, el cual es el factor básico que determina la capacidad de descarga de la batería entera. El banco de baterías esta construido por un grupo de celdas idénticas conectadas en serie. El número de celdas conectadas determina el voltaje del banco de baterías. La capacidad de descarga de la batería es básicamente su habilidad para suministrar una corriente por un periodo de tiempo a una temperatura inicial de la celda mientras se mantiene el voltaje, por encima de un valor mínimo predeterminado. Esta capacidad es referida en amperes normalmente abreviado como A, a una velocidad de descarga. La mayoría de las celdas de las baterías estacionarias son valuadas para descargas de 8-horas, 3-horas, 1-hora, 15-minutos a un voltaje final de 1.75 volts por celda. Las celdas de plomo-ácido son por mucho las más populares de las celdas del tipo estacionario. Debidamente instalada y mantenida, una batería estacionaria usan celdas de plomo-ácido pueden tener una vida esperada de 15 a 30 años en aplicaciones estacionarias, dependiendo del diseño de la placa, la relación entre la capacidad de la celda y la demanda de la carga, ciclaje, cuidado durante su instalación, mantenimiento, control de descargas y recargas, y condiciones ambientales. Las baterías de Níquel-Cadmio son con más frecuencia siendo usadas en aplicaciones de alumbrado de emergencia y servicio de reserva. Los materiales activos son hidróxido de níquel en la placa positiva y óxido de cadmio en la negativa. Generalmente no hay gases generados durante la descarga, y los gases emitidos durante la carga no son corrosivos. El costo inicial de las baterías de Níquel-Cadmio es mayor que las de plomo-ácido por cada ampere-hora. Para pequeños valores de descarga, de 90 minutos a 30 minutos la batería de Níquel-Cadmio se puede descargar a un porcentaje mayor de su capacidad que una batería


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de plomo-calcio. Esta característica de descarga profunda es aún más importante a descargas a valores extremos de descarga.

5.4.2 Cargador. La combinación de cargador y batería se convierte en un sistema cuando es conectado a una carga eléctrica. La carga es el equipo que toma energía CC desde el cargador y/o de la batería. La combinación cargador-batería y carga es más eficiente cuando todos los componentes son coordinados. El cargador convierte la corriente alterna (CA) en energía CC que es compatible con el voltaje de la batería y características de corriente. El cargador es la sección de conversión del acondicionador electrico el cual carga las baterías y suministra CC a inversor.

5.4.3 El Inversor Los inversores transforman la corriente continua (CC) en corriente alterna (CA). La corriente continua produce un flujo de corriente en una sola dirección, mientras que la corriente alterna cambia rápidamente la dirección del flujo de corriente de una parte a otra. La frecuencia de la corriente alterna en México es de 60 ciclos normalmente. Cada ciclo incluye el movimiento de la corriente primero en una dirección y luego en otra. Los cambios en la magnitud de la tensión siguen una ley senoidal, de forma que la corriente también es una onda senoidal. La conversión de corriente continua en alterna puede realizarse de diversas formas. La mejor manera depende de cuanto ha de parecerse a la onda senoidal ideal para realizar un funcionamiento adecuado de la carga de corriente alterna.

5.4.3.1 Inversores de onda cuadrada. La mayoría de los inversores funcionan haciendo pasar la corriente continua a través de un transformador, primero en una dirección y luego en otra. El dispositivo de conmutación que cambia la dirección de la corriente debe actuar con rapidez. A medida que la corriente pasa a través de la cara primaria del transformador, la polaridad cambia 100 veces cada segundo. Como consecuencia, la corriente que sale del secundario del transformador va alternándose, en una frecuencia de 50 ciclos completos por segundo. La dirección del flujo de corriente a través de la cara primaria del transformador se cambia muy bruscamente, de manera que la forma de onda del secundario es 'cuadrada', representada en la figura mediante color morado. Los inversores de onda cuadrada son más baratos, pero normalmente son también los menos eficientes. Producen demasiados armónicos que generan interferencias (ruidos). No son aptos para motores de Inducción.


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Si se desea corriente alterna únicamente para alimentar un televisor, un ordenador (PC) o un aparato eléctrico pequeño, se puede utilizar este tipo de inversor. La potencia de éste dependerá de la potencia nominal del aparato en cuestión (para un TV de 19" es suficiente un inversor de 200 W).

5.4.3.2 Inversores de onda senoidal modificada. Son más sofisticados y caros, y utilizan técnicas de modulación de ancho de impulso (PWM). El ancho de la onda es modificada para acercarla lo más posible a una onda senoidal. La salida no es todavía una auténtica onda senoidal, pero está bastante próxima. El contenido de armónicos es menor que en la onda cuadrada. Son los que mejor relación calidad / precio ofrecen para la conexión de iluminación, televisión o variadores de frecuencia. Los nuevos inversores de onda senoidal modificada además de producir un tipo de onda de salida adecuada para todas estas aplicaciones, tienen un rendimiento muy elevado (superior al 95%), con lo que apenas se producen pérdidas en la conversión CC/CA. Gracias a esto es posible disponer de CA a 220 V y 50 Hz para toda la instalación, tanto para electrodomésticos, motores de inducción: taladros, sierras, etc. y naturalmente para toda la iluminación de la vivienda.

5.4.3.3 Inversores de onda senoidal pura. Con una electrónica más elaborada se puede conseguir una onda senoidal pura. Hasta hace poco tiempo estos inversores eran grandes y caros, además de ser poco eficientes (a veces sólo un 40% de eficiencia). Últimamente se han desarrollado nuevos inversores senoidales con una eficiencia del 90% o más, dependiendo de la potencia. La incorporación de microprocesadores de última generación permite aumentar las prestaciones de los inversores con servicios de valor añadido como telecontrol, cómputo de energía consumida, selección de batería, etc Sin embargo su coste es mayor que el de los inversores menos sofisticados. Puesto que sólo los motores grandes de inducción y los más sofisticados aparatos o cargas requieren una forma de onda senoidal pura, normalmente es preferible utilizar inversores menos caros y más eficientes. Dentro de poco tiempo el coste de los inversores senoidales se acercará al de los otros, popularizándose su instalación.


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APLICACIONES: El tipo de inversor a emplear depende de la aplicación que se le vaya a dar. Por ejemplo, si se desea corriente alterna únicamente para dar energía a un televisor o un ordenador, y algún aparato eléctrico pequeño, se puede utilizar un inversor de onda cuadrada o senoidal modificada. Pero si se trata de dar energía a electrodomésticos tales como una lavadora, un frigorífico, o algún motor de CA, que necesitan para su correcto funcionamiento una fuente con salida en forma de onda senoidal, entonces es preciso utilizar inversores de onda senoidal.

5.4.3.4 ¿CÓMO SE DIMENSIONA UN INVERSOR? Los inversores deben dimensionarse de dos formas. La primera es considerando los watts de potencia eléctrica que el inversor puede suministrar durante su funcionamiento normal de forma continua. Los inversores son menos eficientes cuando se utilizan a un porcentaje bajo de su capacidad. Por esta razón no es conveniente sobredimensionarlos, deben ser elegidos con una potencia lo más cercana posible a la de la carga de consumo. La segunda forma de dimensionar el inversor es mediante la potencia de arranque. Algunos inversores pueden suministrar más de su capacidad nominal durante períodos cortos de tiempo. Esta capacidad es importante cuando se utilizan motores u otras cargas que requieren de 2 a 7 veces más potencia para arrancar que para permanecer en marcha una vez que han arrancado (motores de inducción, lámparas de gran potencia).

Análisis Técnico Eléctrico

66

Capitulo 6

Análisis Técnico sistema eólico

6.1 Análisis técnico eléctrico Para que el sistema eólico electrifique eficientemente la vivienda es necesario saber a primera instancia los siguientes puntos:

1. Cuanta electricidad consume diariamente la vivienda, y 2. El tamaño del banco de baterías que servirá de soporte al aerogenerador para

24hr de autonomía a plena carga. Comenzamos el análisis técnico eligiendo uno de los perfiles de consumo de energía eléctrica mostrados en el capitulo perfil de consumo energía eléctrica; el perfil de energía de 280 kWh bimestrales lo usamos para realizar el primer análisis eléctrico que será ilustrativo, los restantes cálculos de los perfiles de energía se encuentran en los anexos. Para determinar el consumo diario del perfil para 280 kWh buscamos su tabla de consumo de energía eléctrica mostrada en la tabla 5.1 que es la tabla originalmente mostrada en el capitulo 4. En la 5ta columna indica el consumo diario en Wh, a este valor agregamos una cantidad de tolerancia por consumos que no son cotidianos, lo consideramos con un valor del 15 % más.


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Número de lámparas / Aparatos

Capacidad en Watts

Hrs. Uso diario

Consumo Wh.

Consumo de kWh. al bimestre

Lámpara (Cocina) 1 60 4 240 14.4Lámpara (Comedor) 1 60 4 240 14.4Lámpara (Sala) 1 60 1 60 3.6Lámpara (Baño) 1 60 1 60 3.6Lámpara (2 Recamaras) 2 120 2 240 14.4Plancha 1 1000 0.5 500 30Refrigerador 1 240 6 1440 86.4Televisión 1 250 4 1000 60Licuadora 1 125 0.16 20 1.2Unidad de audio 1 250 4.3 1075 64.5

total 2225 4875 292.5

Tabla 5.1 Totales perfil 280kWh El valor de consumo diario para el perfil de 280 kWh agregando el 15 % de tolerancia resulta en el valor que debe producir nuestro aerogenerador como mínimo de forma diaria.

( )( )15.1iaConsumoaldrioConsumoDia = (EQ. 1)

( )( ) WhWhrioConsumoDia 25.560615.14875 == (EQ. 1.1) Para conocer el tamaño del banco de baterías que servirá de soporte al aerogenerador debemos saber la capacidad instalada en Watts esta se muestra en la tabla 6.1 en la 3ra columna, así como el tiempo de autonomía que debe durar el banco de baterías. Para resolver lo anterior el primer paso a realizar es encontrar una equivalencia para relacionar la potencia instalada (W) y la corriente eléctrica consumida (A).


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Si recordamos la ecuación de potencia eléctrica que indica que la potencia es directamente proporcional al producto del voltaje y la corriente.

VIP = (EQ. 2) Donde: P = Potencia en W V = Voltaje en V I = Corriente en A Debido que el voltaje en este caso no cambiara con el tiempo y que el voltaje domestico para México es de 120 v de corriente alterna (CA) a 60 Hz de frecuencia. Sustituyendo datos en la ecuación de potencia resulta.

( )( ) WAP 1201120 == (EQ. 2.1) La ecuación anterior quiere decir que por cada ampere de corriente eléctrica disponible puede producir una potencia de 120 W aproximadamente.

AWPI 008333.01201

120=== (EQ. 2.2)

La ecuación anterior indica que por cada 1W de potencia se consume 0.0083 A de corriente eléctrica. Ahora que tenemos una relación entre los watts consumidos y la potencia en ampere suministrada que será muy útil en los cálculos siguientes. El tamaño del banco de baterías se define por la capacidad eléctrica instalada adicional una tolerancia del 15% total de la carga, más una autonomía de 24 horas de consumo a plena carga, el cual es tiempo suficiente para realizar las actividades diarias sin temor a que se agote el suministro eléctrico.

( )( ) [ ]AhhrCCICapBateria =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 15.124

120 (EQ. 3)

CCI: Capacidad de Consumo Instalada en Watts


69

Para la elección de la capacidad batería los datos del perfil de consumo para 280 KWh bimestrales mostrados en la tabla 5.2 indican que teniendo todos las lámparas y electrodomésticos conectados gastaran 2225 W (capacidad eléctrica instalada) lo que es igual a:

AVWI 54.18

1202225

== (EQ. 2.3)

Entonces los 2225W del perfil equivalen a 18.347A de potencia instantánea, agregaremos una cantidad del 15% de la carga como soporte en caso de que llegue la necesidad de agregar una lámpara o electrodoméstico más o por cualquier otro aparato que no es de uso cotidiano; Lo que da un total de 21.099 A, que debe entregar la batería como máximo continuo. Solo falta multiplicar los 21.099 por 24hr de autonomía de respaldo, dando un total de:

( )( ) AhhrWAhsCapBateria 50615.124115

2225)( =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= (EQ. 3.1)

Autonomía para 24hr

Demanda instantánea

(A)

Duración respaldo

batería (h) 506 23.26 24

20 28 16 35.5 12 48.5 8 76 4 178 1 506

Tabla 5.2 Rendimiento de la batería


70

Finalmente para este perfil con una autonomía eléctrica de 24hr necesitamos.

Un aerogenerador que suministre 5607Wh diariamente. Un banco de baterías que debe ser mayor o igual a 506A. El inversor donde la CCI activa simultanea es del 60% y es 1335W

De la misma forma en que calculamos los requisitos del aerogenerador y del banco de baterías para el perfil de 280KWh, calculamos para los restantes perfiles resumiendo los resultados en la tabla numero 5.3.

Batería mínima para 24hr de autonomía Potencia aerogenerador mínimo

(Watts)

Potencia inversor Perfil de

consumo eléctrico Capacidad

Instalada (Watts)

C.I. mas reserva (Watts)

Capacidad de Batería mínima

(Ah)

Consumo diario aprox

Producción mínima al

día

Watts

250 kWh 2045 2351.75 506 4101 4716.15 1227 280 kWh 2225 2558.75 534 4875 5606.25 1335 350 kWh 2640 3036 634 5843 6719.45 1584 400 kWh 2875 3306.25 690 6403 7363.45 1725 600 kWh 4210 4841.5 1012 8223 9456.45 2526 800 kWh 8455 9723.25 2029.5 13004 14954.6 5073

Tabla No 5.3 Resumen Características del Sistema Eólico

Consumo diario aproximado es en base a los perfiles de consumo de energía eléctrica en el capitulo anterior, el resto de los cálculos pueden verse en el anexo I de esta tesis.


71

6.2 Análisis técnico eólico Aun cuando el viento cambia constantemente su velocidad y pareciera que no sigue un patrón continuo, conviene hacer un estudio y tener una idea del equipo mínimo necesario para alimentar eficientemente la vivienda. La península de Yucatán según estudios de la Nacional Renewable Energy Laboratory1 que es la zona de nuestro interés es clasificada con una velocidad promedio anual de 5.0 – 6.0 m/s o lo que es lo mismo vientos moderaros como se puede ver en la tabla 6.3. El Instituto de Investigaciones Eléctricas proporciona para la tesis los datos anemométricos de Yucatán en la región de Hunucmá obtenidos en el año 2005, a 20 metros sobre el nivel del suelo.

Velocidades de viento a 20 m de alturam/s Nudos Viento

0,0-0,4 0,0-0,9 Calma 0,4-1,8 0,9-3,5 1,8-3,6 3,5-7,0 3,6-5,8 7-11

Ligero

5,8-8,5 11-17 Moderado 8,5-11 17-22 Fresco 11-14 22-28 14-17 28-34 Fuerte

17-21 34-41 21-25 41-48 Temporal

25-29 48-56 29-34 56-65 Fuerte temporal

>34 >65 Huracán

Tabla 6.3 Escala de Velocidades de viento por la Asociación danesa de la industria eólica 1 Estado del arte y tendencia de la tecnología eoloeléctrica.


72

Para hacer los cálculos de producción eléctrica de cada aerogenerador se toman los meses con valores más bajos y más altos durante el año 2005 con estos se analizara la configuración mas adecuada del equipo para cada perfil de consumo eléctrico. El mes de septiembre y el mes de Abril son los meses de valores más bajos y más altos respectivamente.

Meses del año 2005

velocidad promedio mensual

Velocidad máxima en 10

mins desviación estándar

porcentaje con velocidades

mayores a 5 m/s

Enero 6.59 13.37 2.56 66 Febrero 6.67 12.80 2.57 65 Marzo 6.74 16.16 2.56 75 Abril 7.33 16.21 2.68 78 Mayo 6.43 15.70 3.06 58 Junio 5.61 18.03 2.57 50 Julio 5.72 21.90 2.79 51 Agosto 5.02 13.06 2.30 43 Septiembre 4.95 13.52 2.23 42 Octubre 6.99 19.45 3.32 69 Noviembre 6.46 15.04 2.74 63 Diciembre 5.42 12.86 2.22 49

Tabla 6.4 Resumen Velocidades Viento para el municipio de Hunucmá

Yucatán en el año 2005 Comenzamos con que los datos anemométricos proporcionados fueron leídos a una altura de 20 metros sobre el nivel del suelo por lo que tenemos que corregir para usarlos a una altura de 15 metros porque esa es la altura que se considera poner el aerogenerador, con la fórmula del perfil vertical del viento podemos realizar la corrección. La velocidad del viento a una altura sobre el nivel del suelo es:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

=

0

0

ln

ln

Zzzz

VVref

ref (EQ. 4)


73

V = velocidad del viento a una altura z sobre el nivel del suelo. Vref = velocidad de referencia, es decir, una velocidad de viento ya conocida a una altura. zref z = altura sobre el nivel del suelo para la velocidad deseada, v. z0= longitud de rugosidad en la dirección de viento actual. zref = altura de referencia, es decir, la altura a la que conocemos la velocidad de viento vref

Clase de rugosidad

Longitud de rugosidad m

Índice de energía (%) Tipo de paisaje

0 0,0002 100 Superficie del agua

0,5 0,0024 73 Terreno completamente abierto con una superficie lisa, p.ej., pistas de hormigón en los aeropuertos, césped cortado, etc.

1 0,03 52 Área agrícola abierta sin cercados ni setos y con edificios muy dispersos. Sólo colinas suavemente redondeadas

1,5 0,055 45 Terreno agrícola con algunas casas y setos resguardantes de 8 metros de altura con una distancia aproximada de 1250 m.

2 0,1 39 Terreno agrícola con algunas casas y setos resguardantes de 8 metros de altura con una distancia aproximada de 500 m.

2,5 0,2 31 Terreno agrícola con muchas casas, arbustos y plantas, o setos resguardantes de 8 metros de altura con una distancia aproximada de 250 m.

3 0,4 24 Pueblos, ciudades pequeñas, terreno agrícola, con muchos o altos setos resguardantes, bosques y terreno accidentado y muy desigual

3,5 0,8 18 Ciudades más grandes con edificios altos

4 1,6 13 Ciudades muy grandes con edificios altos y rascacielos

Tabla 6.5 Clases y longitud de rugosidad por la Asociación danesa de la industria eólica El Atlas Eólico Europeo define clase de rugosidad a partir de la longitud de rugosidad medida en metros, z0 , es decir, la altura sobre el nivel del suelo donde la velocidad del viento es teóricamente cero.


74

Consideramos un terreno agrícola con algunas casas y árboles de 8 metros aproximadamente de altura y separada por lo menos 500 metros, la longitud de rugosidad será aproximadamente 0.1m.

72786.5

1.020ln

1.015ln

59.6 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

=V (EQ. 4.1)

Fecha Velocidad

corregida para 10 m

Velocidad máxima corregida en 10

min.

Ene-05 5.72 11.62 Feb-05 5.79 11.12 Mar-05 5.85 14.04 Abr-05 6.37 14.08 May-05 5.58 13.64 Jun-05 4.87 15.67 Jul-05 4.97 19.03 Ago-05 4.36 11.35 Sep-05 4.3 11.75 Oct-05 6.07 16.9 Nov-05 5.61 13.07 Dic-05 4.71 11.17

Tabla 6.5 Velocidades Corregidas para 10m sobre el terreno

Considerando que septiembre es el mes con menores velocidades de viento efectuaremos en ese mes los cálculos del estudio eléctrico para cada perfil mencionado en el capitulo de “Perfil de Consumo de Energía Eléctrica”.


75

El patrón diario de velocidades a lo largo del mes de Sep fueron las siguientes.

Hora Velocidad Velocidaddel día promedio corregida (m/s) (m/s) 0:00 - 1:00 3.51 3.32 1:00 - 2:00 3.38 3.19 2:00 - 3:00 3.48 3.29 3:00 - 4:00 3.37 3.18 4:00 - 5:00 3.60 3.40 5:00 - 6:00 3.88 3.67 6:00 - 7:00 3.74 3.54 7:00 - 8:00 3.61 3.41 8:00 - 9:00 3.79 3.58 9:00 - 10:00 4.36 4.13 10:00- 11:00 4.81 4.55 11:00 - 12:00 5.72 5.41

Hora Velocidad Velocidaddel día promedio corregida (m/s) (m/s) 12:00 - 13:00 6.54 6.18 13:00 - 14:00 7.05 6.66 14:00 - 15:00 7.36 6.96 15:00 - 16:00 7.24 6.85 16:00 - 17:00 7.24 6.84 17:00 - 18:00 7.11 6.73 18:00 - 19:00 6.10 5.77 19:00 - 20:00 5.60 5.29 20:00 - 21:00 5.04 4.77 21:00 - 22:00 4.56 4.32 22:00 - 23:00 4.02 3.81 23:00 - 24:00 3.73 3.53

Tabla 6.7 Patrón Diario Velocidades

Padron diario de Velocidades

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

5.50

6.00

6.50

7.00

0:00 -

1:00

1:00 -

2:00

2:00 -

3:00

3:00 -

4:00

4:00 -

5:00

5:00 -

6:00

6:00 -

7:00

7:00 -

8:00

8:00 -

9:00

9:00 -

10:00

10:00

- 11:0

0

11:00

- 12:0

0

12:00

- 13:0

0

13:00

- 14:0

0

14:00

- 15:0

0

15:00

- 16:0

0

16:00

- 17:0

0

17:00

- 18:0

0

18:00

- 19:0

0

19:00

- 20:0

0

20:00

- 21:0

0

21:00

- 22:0

0

22:00

- 23:0

0

23:00

- 24:0

0

Hora del dia

Velo

cida

des

Grafico 1 Patrón diario de velocidades para el mes de septiembre


76

Para el funcionamiento del aerogenerador es necesario un viento mayor a 3.5 m/s, puede apreciarse en el grafico 1 que desde las 10:00 y hasta las 23:00 horas los vientos son mayores a esta velocidad, y aplicando los gráficos de rendimiento de cada aerogenerador se obtienen los siguientes resultados.

Aerogenerador Producción diaria en el Mes de septiembre

Watts Whisper 200 3142.6 Inclin 1500 9000.9 Skystream 3.7 7760.1 Inclin 3000 17155.0 Whisper 500 11291.8 Inclin 600 34097.6

Tabla 6.8 Resumen Producción eléctrica para el mes de septiembre

Los valores de producción son muy bajos debido a que la proporción de vientos ligeros y vientos moderados son casi del 50 y 50 por ciento respectivamente. Las tablas de generación de eléctrica se muestran en el ANEXO II


77

Para el mes de abril que es el mes con mayor potencial eólico de este año tenemos los siguientes datos.

Hora Velocidad Velocidaddel día promedio corregida

(m/s) (m/s) 0:00 - 1:00 6.28 5.941:00 - 2:00 5.99 5.662:00 - 3:00 5.93 5.613:00 - 4:00 5.93 5.614:00 - 5:00 5.78 5.475:00 - 6:00 5.81 5.496:00 - 7:00 6.04 5.717:00 - 8:00 6.19 5.868:00 - 9:00 6.86 6.49

9:00 - 10:00 7.01 6.6310:00- 11:00 7.06 6.6811:00 - 12:00 7.52 7.11

Hora Velocidad Velocidaddel día promedio corregida

(m/s) (m/s)12:00 - 13:00 7.88 7.4513:00 - 14:00 8.25 7.8014:00 - 15:00 8.97 8.4815:00 - 16:00 9.26 8.7616:00 - 17:00 9.30 8.8017:00 - 18:00 9.19 8.6918:00 - 19:00 9.04 8.5519:00 - 20:00 8.58 8.1220:00 - 21:00 8.10 7.6621:00 - 22:00 7.55 7.1422:00 - 23:00 7.01 6.6323:00 - 24:00 6.45 6.10

Tabla 6.9 Patrón Diario Velocidades mes de Abril

Patron diario de velocidades abril

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

0:00 -

1:00

1:00 -

2:00

2:00 -

3:00

3:00 -

4:00

4:00 -

5:00

5:00 -

6:00

6:00 -

7:00

7:00 -

8:00

8:00 -

9:00

9:00 -

10:00

10:00

- 11:0

0

11:00

- 12:0

0

12:00

- 13:0

0

13:00

- 14:0

0

14:00

- 15:0

0

15:00

- 16:0

0

16:00

- 17:0

0

17:00

- 18:0

0

18:00

- 19:0

0

19:00

- 20:0

0

20:00

- 21:0

0

21:00

- 22:0

0

22:00

- 23:0

0

23:00

- 24:0

0

Hora del dia

Velo

cida

d


78

Claramente puede apreciar la gran diferencia de velocidades en el mes de septiembre y de abril, este ultimo cuenta con velocidades mínimas de más de 5.5 m/s.

Aerogenerador Producción diaria Mes de Abril

Watts Whisper 200 11341.1Inclin 1500 18653.7Skystream 3.7 15811.1Inclin 3000 35025.2Whisper 500 24788.6Inclin 600 69134.6Tabla 6.10 Resumen Producción diaria en el mes de Abril

Recordando que la potencia extraída aumenta de acuerdo con el cubo de la velocidad del viento comparamos los meses anteriores en la siguiente tabla donde en todos los casos la potencia por lo menos se duplica al aumentar la velocidad promedio de 4.95 m/s para el mes de Septiembre a 7.33 m/s para el mes de Abril.

Aerogenerador Producción al día (KW) Diferencia en KW Septiembre Abril Neto Multiplicador

Whisper 200 3.14 11.34 8.20 3.6 Inclin 1500 9.00 18.65 9.65 2 Skystream 3.7 7.76 15.81 8.05 2 Inclin 3000 17.16 35.03 17.87 2 Whisper 500 11.29 24.79 13.50 2.1 Inclin 600 34.10 69.13 35.04 2

Tabla 6.11 Resumen Producción en los meses propuestos.

Aerogenerador Perfil de Consumo de Energía soportado Sep Abril Whisper 200 ninguno 250,280,350,400,600 Inclin 1500 250,280,350,400 Todos Skystream 3.7 250,280,350,400 Todos Inclin 3000 Todos Todos Whisper 500 Todos Todos Inclin 6000 Todos Todos

Tabla 6.12 Perfiles soportados para cada aerogenerador


79

Reuniendo los datos para el análisis final de las tablas 5.3, 6.12 tenemos la siguiente tabla con los componentes principales del sistema eólico.

Resumen de Datos para selección de componentes Potencia Inversor Banco de Baterías Perfil de consumo energía Aerogenerador W Ah

250 kWh BIMESTRALES Inclin 1500, Skystream 3.7 1227 800 280 kWh BIMESTRALES Inclin 1500, Skystream 3.7 1335 800 350 kWh BIMESTRALES Inclin 1500, Skystream 3.7 1584 800 400 kWh BIMESTRALES Inclin 1500, Skystream 3.7 1725 800 600 kWh BIMESTRALES Inclin 3000, Whisper 500 2526 1600 800 kWh BIMESTRALES Inclin 3000, Whisper 500 5073 3200

Tabla 6.13 Resumen de datos para selección de componentes

Si el sistema se implementa con el criterio de que, aun en vientos ligeros pueda

alimentar correctamente la vivienda, de esta forma el sistema es funcional pero es

poco eficiente por requerir un aerogenerador mas grande, pero cuando los vientos

son mas altos la electricidad producida puede duplicar la demanda de la vivienda

como se vio en la tabla 6.11 y esa energía producida no será empleada por lo que la

eficiencia del sistema baja en proporción a la energía no usada.


80

La Vida Útil de sistema eólico es un promedio de todos sus componentes. Los fabricantes de aerogeneradores estiman una vida útil aproximada de 20 años para sus equipos dependiendo de las condiciones ambientales del lugar donde se instalara el equipo. Las baterías de ciclo profundo que soportan descargas más grandes, están diseñadas para una vida útil de 12 años Los inversores son equipo electrónico y sus fabricantes no especifican una vida útil, pero los distribuidores aproximan una vida útil de 10 años. El cordón de uso rudo el fabricante IUSA especifica una vida útil mayor a 30 años. La torre y su kit de instalación el fabricante especifica más de 20 años para torres basculantes, y más de 30 años para su torre monopolo.

Vida útil Parte Vida útil

Aerogenerador 20 años Baterías 12 años Inversor 10 años

Cordón eléctrico uso rudo 30 años

Torre y su kit de instalación

20 años

Promedio 18.4 años

Tabla 6.14 Vida útil sistema eólico


81

Recomendaciones. Para aumentar la eficiencia se recomienda usar para el perfil de 250 y de 280kWh el

aerogenerador whisper 200, para otros perfiles el aerogenerador anterior más

cercano de la tabla 6.13. En todos los perfiles un banco de baterías mas grande de

esta manera existe una reserva mayor de energía disponible, puede decirse que entre

mas grande sea la reserva es mejor la autonomía del sistema; También puede

considerarse la instalación de una torre mas alta de los 15 metros propuestos con la

intención de aprovechar el aumento de velocidad del viento.

Resumen de Datos para selección de componentes Potencia Inversor Banco de Baterías Perfil de consumo energía Aerogenerador W Ah

250 kWh BIMESTRALES Whisper 200 1200 1600 280 kWh BIMESTRALES Whisper 200 1500 1600 350 kWh BIMESTRALES Inclin 1500, Skystream 3.7 1750 800 400 kWh BIMESTRALES Inclin 1500, Skystream 3.7 2000 800 600 kWh BIMESTRALES Inclin 1500, Skystream 3.7 2500 3200 800 kWh BIMESTRALES Inclin 3000, Whisper 500 5000 3200

Tabla 6.13 Sistema eólico eficiente

PARTE III

ESTUDIO ECONÓMICO

Rentabilidad del Sistema Eólico

82

Capitulo 7

Rentabilidad del sistema eólico.

7.1 Diferencias entre tecnologías para suministro eléctrico. Existen tres principales opciones para suministrar energía eléctrica para una vivienda, negocio u otro lugar; el proveedor convencional y el único que puede comercializar y distribuir energía eléctrica a nivel nacional CFE, un proveedor que principalmente se usa para suministrar electricidad en caso de emergencia como son las plantas eléctricas de combustible, y el sistema propuesto en esta tesis para autoabastecer electricidad que se basa en la energía eólica. En una tabla son comparadas las tres opciones para encontrar los beneficios ó desventajas entre distintas tecnologías para proveer electricidad a la vivienda, o empresa, tomaremos como referencia el perfil de 600 kWh de consumo bimestral ya descrito en el capitulo 5.

Perfil de consumo eléctrico de 600 kWh bimestrales Lámparas y

Electrodomésticos Número de lámparas / Aparatos

Capacidad en Watts

Hrs. Uso

diario

Consumo Wh.

Consumo de kWh. al

bimestre Lámpara (Cocina) 2 200 4.0 800 48 Lámpara (Comedor) 3 300 4.0 1200 72 Lámpara (Sala) 3 300 1.0 300 18 Lámpara (Baño) 1 100 1.0 100 6 Lámpara (2 recamaras) 4 240 2.0 480 28.8 Plancha 1 1000 0.5 500 30 Refrigerador 1 320 6.0 1920 115.2 Televisión 2 500 4 2000 120 Licuadora 1 300 0.16 48 2.88 Computadora 1 200 3.0 600 36 Reproductor de DVD 1 250 0.5 125 7.5 Unidad de audio 2 500 4.3 2150 129


Tabla 7.11 Perfil eléctrico de 600 kWh bimestrales


83

Tabla comparativa entre posibilidades de electrificación. Proveedor

Características Eólica Planta Eléctrica (gasolina) CFE

Inversión inicial para instalar el sistema y soportar un perfil de 600 kWh

$ 101,325.60 $ 64,500.00

Costo por obra solicitada, costo mano de obra, costo de acometida, costo de material y equipo, pago anual de $9,701.56

Costo por renta mensual para perfil de 600 kWh

n/a n/a Depende del tipo de tarifa si es especifica $635.25 o tarifa general $808.88

Vida útil del sistema 18 años 20 años n/a

Mantenimiento periódico

Apretar tornillería una vez cada año, inspección visual al equipo cada 6 meses.

Cambio de aceite cada 6 meses o menos dependiendo del uso, mantenimiento correctivo a todas las partes móviles.

ninguno

Costo de mantenimiento

Cambio Tornilleria $200.00.

Cambio de aceite cada 6 meses $500

Mantenimiento a las partes móviles $5000

n/a

Sistema independiente autónomo

Si No Si

Tabla 7.12 Comparativa entre tecnologías de suministro eléctrico


84

Derivados del petróleo requeridos para funcionamiento ninguno

Gasolina, aditivos, aceite lubricante

ninguno

Numero de horas de funcionamiento continuo 24hr 12hr 24hr

Tecnología ecológica y que contribuye a la reducción de contaminantes arrojados a la atmósfera.

Si No n/a

Clasificada como energías alternativas

Si No No

Condiciones físicas requeridas para instalación

Área de instalación de 20x20m

Área de instalación de 5x5m

Poste eléctrico alejado a no mas de 35m y un área de instalación menor a 5m2

Requiere agua para funcionamiento No Si no

Costo adicional para la instalación fuera del área urbana

Sin costo adicional

Sin costo adicional

Depende de los postes y material extra necesarios

Tabla 7.12 Comparativa entre tecnologías de suministro eléctrico


85

7.2 Ventajas y desventajas de las tecnologías para suministro eléctrico.

7.2.1 CFE

El suministro eléctrico que proporciona la Comisión Federal de Electricidad a nivel nacional es altamente fiable y en cualquier punto donde se encuentren los postes eléctricos puede un usuario solicitar el servicio a la CFE, es barata, muy eficiente, hay diferentes tarifas según el consumo eléctrico ó el tipo de uso eléctrico. El principal problema de la CFE es que para las regiones donde los postes eléctricos no lleguen el precio de suministro eléctrico por este medio se eleva exponencialmente por requerir instalar el número de postes necesarios. Puntos a favor.

1. Energía eléctrica con subsidio por parte del gobierno mexicano. 2. Se paga únicamente los kWh que se consumen. 3. Si el lugar sin electrificar esta cerca de postes eléctricos la instalación y puesta en

marcha resulta muy barata. 4. El mantenimiento es casi nulo.

Puntos en contra.

1. Se contrata el servicio, lo que implica pagar por el resto del tiempo que se contrate el servicio.

2. Al rebasar el consumo eléctrico establecido en el contrato la tarifa de KWH aumenta considerablemente.

3. No es propio el sistema. 4. Cuando el lugar no esta cerca de un poste eléctrico el costo de la instalación es muy

elevada.


86

7.2.2 Planta Eléctrica de Gasolina.

Las plantas de energía eléctrica por combustible fósil ya sea de gas o diesel, son eficientes en la conversión de la energía, la tecnología es barata y se encuentran todas las piezas de refacción en el mercado para su mantenimiento, se utilizan generalmente como suministro de energía eléctrica de emergencia pero puede funcionar como planta de uso continuo pero su costo se eleva considerablemente. Puntos a favor.

1. El equipo es propio. 2. Genera electricidad de manera eficiente. 3. Las piezas de refacción son comerciales y se consiguen fácilmente. 4. Este tipo de plantas actualmente son muy eficientes en la conversión de energía.

Puntos en contra.

1. Promueven el calentamiento global por el uso de derivados fósiles como combustible, aditivos, lubricantes.

2. El sistema quema combustible para funcionar y esto se traduce en gastos extras y continuos por parte del usurario.

3. El precio de los combustibles fósiles se eleva con el tiempo por lo que en algún momento puede resultar muy caro.

4. La planta requiere mucho mantenimiento por la cantidad de elementos móviles que se desgastan y que tienen que cambiarse.

5. Requiere el usuario capacitación para el mantenimiento y operación eficiente.


87

7.2.3 Sistema Eólico propuesto en esta tesis

El sistema de suministro eléctrico por viento, viene desarrollándose con mucho ahínco desde los ochentas y actualmente las grandes plantas eóloelectricas generan kW de energía eléctrica a precio equivalentes algunas de combustible fósil; es un sistema autónomo ya que no depende mas que del viento para funcionar, no es contaminante ya que no genera residuos por producir electrificad, y puede reducir a largo plazo el calentamiento global por este motivo. Puntos a favor.

1. El equipo es propio. 2. Sistema autónomo, no necesita combustibles para funcionar. 3. Genera y almacena electricidad. 4. Nula consecuencia al medio ambiente. 5. El mantenimiento es sencillo y barato, solo debe cambiarse la tornilleria.

Puntos en contra.

1. Preferentemente debe instalarse en lugares donde el viento sea moderado o mas intenso.

2. Las refecciones se consiguen con proveedores especializados. 3. De los tres sistemas es el de inversión inicial más grande. 4. Requiere el usuario capacitación para el mantenimiento y operación eficiente.


88

7.3 Resumen de costos de los sistemas y tiempo de retorno de la inversión. 7.3.1 Inversión Inicial El costo de inversión inicial del sistema eólico mostrado en este punto incluye los gastos por la compra del equipo necesario, y además es considerado un aproximado de gastos por motivo de transporte del equipo y su instalación, la cantidad de 20% del costo total del equipo se piensa que es suficiente para los gastos de trasporte e instalación. Elementos de inversión por equipo o servicio.

1. Aerogenerador 2. Baterías 3. Inversor 4. Torre y kit instalación 15m5. Cordón eléctrico uso rudo 6. Gastos por transporte. 7. Gastos de instalación.

Para cada perfil de consumo eléctrico se desarrollo una tabla de requisitos de equipo para el correcto funcionamiento del sistema eólico en el capitulo anterior. Con esta tabla el balance general para cada uno de los perfiles se muestran en el anexo III, presentamos a continuación únicamente el resumen de la inversión inicial.

Resumen Inversión Inicial

Perfil de Consumo Total 250, 280 KWh $ 66,542.40

350 KWh $ 90,812.40 400 KWh $ 92,296.80 600 KWh $ 101,325.60 800 KWh $ 138,056.94

Tabla 7.18 Resumen de Inversión inicial para cada perfil de consumo.


89

7.3.2 Depreciación y Amortización Los gastos por depreciación y amortización son gastos virtuales permitidos por las leyes hacendarías para que el inversionista recupere la inversión inicial que ha realizado. El término Depreciación tiene exactamente la misma connotación que amortización, pero el primero sólo se aplica al activo fijo o lo que es lo mismo inversiones físicas; en cambio la amortización solo se aplica a los activos diferidos o intangibles. La depreciación y amortización para una empresa que adquiere un sistema como este la información le resulta útil, porque con esto la empresa puede saber que cantidad anualmente puede deducir por la adquisición de un sistema eólico. Los cargos anuales se calculan con base en los porcentajes de depreciación permitidos por las leyes impositivas. El compendio fiscal profesional en la Ley del Impuesto sobre la Renta, sección II art 40 XII, La tasa de depreciación para maquinaria y equipo para la generación de energía proveniente de fuentes renovables es del 100%. Desarrollando una tabla donde muestre la depreciación y amortización de la inversión inicial resulta que en el primer año la inversión se recupera más del 80%, y en los sucesivos años únicamente se amortiza el diferido por Transportación e instalación del equipo.

Concepto Valor Valor sin IVA

Depreciación % 1 2 3 4 5

Aerogenerador Inclin 1500 $61,479.00 $52,257.15 100 52257 0 0 0 0

Baterías E3600 $11,959.00 $10,165.15 100 10165 0 0 0 0 Torre kit instalación

15m $11,000.00 $9,350.00 100 9350 0 0 0 0

Transportación e instalación $16,887.60 $14,354.46 5 717.7 717.7 717.7 717.7 717.7

Total $86,126.76 $72,490 $717 $717 $717 $717

Tabla 7.19 Depreciación y amortización de la inversión inicial en un lapso de 5 años.


90

Para una persona física, o un usuario que no es una empresa el tiempo de recuperación de la inversión inicial no le importa la amortización por la ley tributaria, más bien, teniendo instalado el sistema eólico propuesto cual será el tiempo en se recupera la inversión si comparara con el gasto con el pago anual a CFE se muestra a continuación. La tabla 7.14 muestra que para un perfil de consumo de 600 kWh bimestrales el pago aproximado anual, se origina por el consumo mensual dependiendo de la tarifa que para este caso es la tarifa general que se asigna para cualquier aplicación comercial o domestica donde la demanda debe ser hasta 25 kWh diariamente. Para un consumo de 600KWh bimestrales CFE ($/KWh) $/kWh tarifa

mensual Tarifa anual

Tarifa General 1 básico (1 a 50 kwh mensual) $ 1.77 $ 88.70 Tarifa General 1 intermedia (51 a 100 kWh mensual) $ 2.11 $ 105.35 Excedente. $ 2.32 $ 464.60 Total x 12

meses Cargo fijo por mes. $ 4.72 $ 44.72 Total antes de iva $ 703.37 Total $ 808.88 $ 9,706.51

Tabla 7.14 Pago anual y mensual de un consumo de 600 kWh con el proveedor CFE

Tabulamos restas sucesivas equivalente cuando se contrata el servicio de suministro eléctrico por CFE, de tal manera se resta mes a mes hasta cubrir la cantidad total mostrada en la tabla 7.15.


91

La inversión para instalar el sistema eólico para un lugar donde CFE tenga cobertura, o lo que es igual a no más de 30 metros de distancia de un poste eléctrico es de: $101,325.60 y de forma equivalente la contratación del servicio eléctrico en CFE de manera anual aproximados es de $9,706.51. Realizamos las restas sucesivas para calcular el tiempo de recuperación de la inversión.

Gasto anual por electrificación con CFE Periodo

de tiempo (años)

Inversión inicial Pagos

anuales Pago por

instalación equipo y materiales

Amortización

$101,325.60 $ 9,706.51 $ 200.00 -$ 91,419.09 1 $ 9,706.51

-$ 81,712.59 2 $ 9,706.51

-$ 72,006.08 3 $ 9,706.51

-$ 62,299.58 4 $ 9,706.51

-$ 52,593.07 5 $ 9,706.51

-$ 42,886.56 6 $ 9,706.51

-$ 33,180.06 7 $ 9,706.51

-$ 23,473.55 8 $ 9,706.51

-$ 13,767.05 9 $ 9,706.51

-$ 4,060.54 10 $ 9,706.51

$ 5,645.97 11 $ 9,706.51

$ 15,352.47 12 $ 9,706.51

$ 25,058.98 13 $ 9,706.51

$ 34,765.48 14 $ 9,706.51

$ 44,471.99 15 $ 9,706.51

$ 54,178.50 16 $ 9,706.51

$ 63,885.00 17 $ 9,706.51

$ 73,591.51 18 $ 9,706.51

$ 83,298.01

Tabla 7.15 Restas sucesivas cerca del área de cobertura con CFE. Podemos Observar que la inversión termina por amortizarse para el décimo año y para el año 18 que es el año en que la vida útil de nuestro sistema termina tiene un ahorro de $ 83,298.01 que se hubieran pagado a CFE si el equipo no hubiera sido adquirido.


92

Siguiendo el mismo procedimiento para un lugar donde los postes eléctricos se encuentren a 35 metros del radio del poste más cercano, esto quiere decir sumar gastos por concepto de mayor cantidad de equipo y material, un numero de postes de madera o cemento necesarios, el pago de mano de obra, entre otros gastos por lo que en equipo y materiales por instalación se agrega una cantidad que para este sistema es $ 122,500.00 aproximadamente. Las restas sucesivas quedan de la siguiente manera.

Gasto anual por electrificación con CFE Periodo de

tiempo (años)


anuales Pago por instalación equipo y materiales

Amortización

$101,325.60 $ 9,706.51 $ 122,694.28 $ 31,075.18 1 $ 9,706.51

$ 40,781.69 2 $ 9,706.51

$ 50,488.20 3 $ 9,706.51

$ 60,194.70 4 $ 9,706.51

$ 69,901.21 5 $ 9,706.51

$ 79,607.71 6 $ 9,706.51

$ 89,314.22

Tabla 7.16 fuera del área de cobertura con CFE En la tabla 7.16 la inversión se amortiza desde que se adquiere el sistema eólico por el motivo de que los materiales, equipo y mano de obra, sobrepasan el costo del sistema eólico que no cambia de precio por cambiar el lugar de instalación lo que resulta una ventaja para granjas o empresas que se planean colocar fuera del área de cobertura de CFE. Los resultados de todos los perfiles se muestran a continuación y las restas sucesivas son agregadas en el anexo III de esta tesis.

Capacidad del sistema eólico Costo sistema eólico

Tiempo de recuperación de la inversión cerca de postes eléctricos

Tiempo de recuperación de la inversión alejada a 35 m de los postes eléctricos.

M.N. Años Años 250 kWh $ 66,542.40 14 0 280 kWh $ 66,542.40 14 0 350 kWh $ 90,812.40 15 0 400 kWh $ 92,296.80 14 0 600 kWh $ 101,325.60 10 0 800 kWh $ 138,056.94 10 3

Tabla 7.17 Resumen de tiempo de recuperación de la inversión tarifa eléctrica general.

-


93

El sistema eólico como opción para suministro eléctrico para la región de Yucatán por sus

vientos moderados a altos, es rentable para una empresa, negocio debido a que la

electricidad que se consume en un día laboral dura mas de 10hr, y los costos por KW hora

para una empresa o negocio oscilan entre 1.5 y 2.5 pesos por kWh. Un sistema eólico puede

suministrar la misma cantidad de energía eléctrica para la empresa o negocio con la ventaja

de que el sistema es propio, y a lo largo de 18 años de vida útil del sistema eólico en

promedio al termino el ahorro aproximado es equivalente haber pagado el sistema eólico

que en uso y el equivalente a otro nuevo del mismo tipo.

El principal inconveniente para el sistema eólico es la inversión que debe hacer de manera

inicial, la depreciación y amortización del 80% del sistema se lleva acaba al primer año y

resta únicamente el activo diferido que es la transportación e instalación del equipo.

Para un usuario de este sistema los años en que recupera su inversión cambia debido a que

si el sistema eólico es instalado en el área donde llega el suministro eléctrico por CFE, la

recuperación de la inversión se completa hasta después de 10 años, en el caso de que el

equipo se instalase fuera del área del suministro eléctrico por CFE el gasto comparable de

instalación del sistema eólico contra la instalación de CFE resulta similar en el menor de

los casos y en el mayor de los casos la inversión del sistema eólico es menor que la

instalación de CFE.

Conclusiones Finales

94

Conclusiones. Con la información anemométrica recabada por esta tesis se demuestra que el viento en

Yucatán es suficiente para el correcto funcionamiento de un sistema eólico como el

propuesto por esta tesis, con sus vientos anuales de 5.6 m/s en promedio a una altura de

20m sobre el nivel del suelo esto no quiere decir que no hay velocidades mayores a este

promedio, en realidad quiere decir que el promedio de todas las velocidades medidas cada

cierto tiempo al día durante un año da el promedio anual anterior mencionado. Las

velocidades de viento en la región de Yucatán mantiene según los datos anemométricos del

2005 proporcionados por la IIE velocidades en los rangos de 1-13m/s mantenidas en por lo

menos una hora, las mayores frecuencias de velocidad se encuentran entre 5–10 m/s, y por

su extensa planicie característica de la península de Yucatán que beneficia al flujo de

viento.

Estudiando con mas detalle las graficas del patrón diario de velocidades suceden entre las

11:00 hr hasta las 22:00 hr o lo que es igual a un aproximado de nueve horas continuas de

viento que genera electricidad, fuera de este horario las velocidades disminuyen por debajo

de los 4 m/s. Yucatán no es el único estado con vientos similares, también encontramos

estados como Hidalgo en la ciudad de Singuilucan, La Venta Oaxaca, Zacatecas poblado de

Cieneguillas, Veracruz Perote, Baja California en San Hilario y en Bahía tortugas, en

Puebla población de Alchichica, y muchas otras que son estudiadas por el Instituto de

Investigaciones Electricas donde los vientos son favorables para instalar sistemas eólicos

como los propuestos por esta tesis.


95

En el mercado mexicano hay pocos modelos de aerogeneradores, muchos tipos baterías,

inversores que integran el sistema eólico muchos de ellos son importados con tecnología

española, estadounidense, solo una empresa fabrica aerogeneradores aquí en México pero

sus aerogeneradores son demasiado grandes para la aplicación en esta tesis por lo que el

modelo fue descartado, pero resulta atractivo para aplicaciones de mayor tamaño.

El desarrollo de aerogeneradores mexicanos es imperativo para cubrir las necesidades de

electricidad a nivel nacional.

Del 2006 a la fecha hay un número creciente de empresas que comienzan a distribuir este

tipo de tecnologías para solucionar problemas con respecto a bombeo de agua,

calentamiento de agua, suministro de energía eléctrica. El motivo principal es que el

gobierno Mexicano actualmente promueve el uso de este tipo de sistemas de energía

renovable que no contamina, además que resulta un negocio atractivo como distribuidor e

instalador de los equipos. Por malas políticas o por simple desconocimiento de los sistemas

eólicos, las pocas empresas que venden estos equipos en México no informan al cliente

sobre el desempeño real de los equipos ofrecidos por desconocimiento del funcionamiento

del sistema o para engañar al cliente con promesas irreales de funcionamiento.

El pago del sistema eólico en estas empresas es al contado o por medio de tarjeta de crédito,

por lo que no todas las personas tienen la posibilidad de comprar este equipo de manera

inmediata. Dentro de las leyes mexicanas existe un fondo de ayuda para ciudadanos donde

se puede recibir dinero del gobierno para invertir en la electrificación domestica, la

condición principal para recibir esta ayuda es no contar con la disponibilidad de

electricidad en la vivienda, este fondo se denomina RAMO 33 y se puede ver en el

ANEXO IV.


96

Una ventaja para la adquisición del sistema eólico orientado a las empresas, es que el

deducible para este equipo es del 100% en un año, por lo que en puede deducir el costo

total del equipo rápidamente como se muestra en el capitulo 7 de esta tesis.

El generar energía eléctrica sin ser parte de CFE o de LyFC es permitido en la “Ley del

servicio público de energía eléctrica”, hay cinco modalidades para generar electricidad y

cada una tiene sus propios lineamientos, el más conveniente para esta tesis es el

autoabastecimiento. El sistema eólico es un buen método para autoabastecer de energía

eléctrica a una vivienda, empresa, granja o lugar donde sea requerida la electricidad de

manera independiente, se demostró que el sistema es capaz de suministrar eficientemente

electricidad aun en las condiciones en que el viento es lento, así como se proponen

alternativas para aumentar el rendimiento del sistema como por ejemplo el aumentar la

altura de la torre cinco metro y de esta forma ganar velocidades de viento que mejoraran la

generación eléctrica.

El sistema eólico se compone de distintos elementos de alta tecnología, como el

aerogenerador, inversor eléctrico, regulador eléctrico, baterías de ciclo profundo. El

funcionamiento del sistema eólico depende de la correcta elección de un aerogenerador

adecuado para la región y que pueda cubrir requerimientos eléctricos, de uno o varios

inversores que distribuyan la electricidad generada de manera eficiente ya que si no se elige

uno de manera adecuada el regulador, inversor pueden no entregar la suficiente electricidad

como ya se vio en el estudio técnico. Todos los elementos del sistema eólico tienen una

vida útil promedio como grupo de 18 años, todos los elementos requieren de muy poco

mantenimiento por parte del usuario y realizando el mantenimiento propuesto por el

fabricante puede alargarse la vida útil del equipo de esta manera con el ahorro equivalente

puede comprar nuevamente otro equipo que remplace el anterior.


97

El mantenimiento al sistema es casi nulo, por ejemplo al aerogenerador viene “engrasado

de por vida” y en el manual solo especifica chequeos de apriete a la tortillería cada 6 meses,

las baterías también requieren muy poco mantenimiento amenos que se deje de usar el

sistema por mucho tiempo porque si ocurre se deben comprobar las celdas de cada batería y

remplazar las obsoletas. La inversión inicial se recupera rápidamente cuando el sistema es

instalado fuera del radio de cobertura de CFE, porque los gastos requeridos para el diseño,

y construcción de la obra son altos y puede ser esta inversión mayor al del costo del

sistema; la inversión se recupera mas lentamente cuando la instalación se realiza en el radio

de cobertura por CFE porque no es necesario un costo adicional por materiales necesarios.

Un sistema eólico es conveniente cuando hay una carga mayor de 500 kWh de consumo

bimestral, para lugares dentro del área de cobertura por CFE ya que de esta manera se

contribuye a reducir los gastos por suministro eléctrico. Para cualquier caso donde sea

necesario un sistema eólico fuera del área de cobertura por CFE el sistema será 100%

rentable.

Es mucho muy conveniente para una empresa o negocio adquirir un sistema eólico para

reducir costos por suministro eléctrico, y por si fuera poco las leyes mexicanas apoyan este

tipo de sistemas que contribuyen a cuidar el medio ambiente deduciendo el 100% del costo

del equipo completo.


98

Obstáculos para las energías renovables en México.

─ No existen leyes o regulaciones en torno al aprovechamiento de las energías renovables.

─ La política energética están basadas en combustibles fósiles. ─ Las energías renovables requieren en general inversiones iniciales mayores

(aunque sus costos de operación son menores) ─ Existe poca información detallada y confiable sobre los recursos energéticos

renovables del país. ─ No existe la suficiente investigación en este tipo de tecnologías.

─ Existe una percepción social de que el petróleo es inagotable.

─ Los usuarios finales desconocen los beneficios de las energías renovables.

─ Las energías renovables no forman parte de nuestras tradiciones y costumbres.


99

Recomendaciones para el uso del sistema eólico. La literatura internacional sobre energía eólica dice que para proyectos menores de 500kW

el estudio anemométrico del lugar debe ser de uno a cinco años, para los perfiles de

consumo eléctrico de esta tesis elegimos un año.

Es muy importante elegir correctamente la posición donde quedara instalado el

aerogenerador, por la sencilla razón de que ello depende la generación de electricidad. Los

fabricantes recomiendan colocar el aerogenerador lo más lejos posible de obstáculos como

árboles, casas, arbustos, cualquier cosa que pueda detener el viento.

El uso de torres mayores de 15 metros son recomendables si el proyecto es mayor de

500kWh de consumo bimestral, de otra manera es mayor el gastos que el ahorro. Las torres

pueden construirse con material que se encuentra en el mercado nacional por lo que puede

resultar mas baratas.

Distribuir la carga eléctrica entre diferentes inversores conectados al banco de baterías,

evitando de esta manera el consumo de la energía por ineficiencia de un único inversor.

Entre mayor sea el numero de baterías conectadas, mayor será la autonomía del sistema

eólico.

Es posible reducir el costo del sistema eólico solicitando el RAMO 33 al municipio de la

entidad. Y no es necesario un permiso para autoabastecer de electricidad una vivienda, una

empresa, siempre y cuando su instalación sea menor de 500kW.

ANEXO

I

Calculo de la electricidad consume diariamente la vivienda para cada uno de los perfiles. Calculo de la cantidad de baterías que servirá de soporte al aerogenerador para 24hr de autonomía a plena carga. Perfil 350KWH Para la elección de la capacidad batería los datos del perfil de consumo para 350 KWh bimestrales mostrados en la tabla del perfil de 350KWH indican que teniendo todos las lámparas y electrodomésticos conectados gastaran 2640 W (capacidad consumo instalado o CCI) lo que es igual a:

( ) AAxVWI 3.2515.12215.1

1202640

===

( )( ) AhhrWAhsCapBateria 2.60715.124120

2225)( =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=



(A)

Duración respaldo

batería (h) 608 25.3 24

22 27.5 18 33.5 14 43 10 60.5 6 101 2 304

Tabla 5.2.2 Rendimiento de la batería 350KWH



Perfil 400KWH Para la elección de la capacidad batería los datos del perfil de consumo para 400 KWh bimestrales mostrados en la tabla del perfil de 400KWH indican que teniendo todos las lámparas y electrodomésticos conectados gastaran 2875 W (capacidad consumo instalado o CCI) lo que es igual a:

( ) AAVWI 5.2715.195.23

1202875

===

( )( ) AhhrWAhsCapBateria 66015.124120

2225)( =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=



(A)

Duración respaldo

batería (h) 660 27.5 24

24 27.5 20 33 16 41 12 55 8 82.5 2 330.5





( ) AAVWI 345.4015.108.35

1204210

===


2225)( =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=



(A)

Duración respaldo

batería (h) 970 40.3 24

31 31 21 46 11 88 7 138 3 322.5 2 484





( ) AAVWI 8115.145.70

1208455

===


8455)( =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=



(A)

Duración respaldo

batería (h) 1945 81 24

66 29 51 38 36 54 21 92.5 6 324 5 389




ANEXO

II

Producción Eléctrica para cada uno de los aerogeneradores considerados en la tesis para el mes de Septiembre.

Whisper 200

Hora Velocidad Velocidad Produccióndel día promedio corregida Eléctrica

(m/s) (m/s) (W) 0:00 - 1:00 3.51 3.32 17.81:00 - 2:00 3.38 3.19 15.92:00 - 3:00 3.48 3.29 17.33:00 - 4:00 3.37 3.18 15.74:00 - 5:00 3.60 3.40 19.25:00 - 6:00 3.88 3.67 24.36:00 - 7:00 3.74 3.54 21.57:00 - 8:00 3.61 3.41 19.38:00 - 9:00 3.79 3.58 22.4

9:00 - 10:00 4.36 4.13 36.710:00- 11:00 4.81 4.55 53.411:00 - 12:00 5.72 5.41 116.112:00 - 13:00 6.54 6.18 232.413:00 - 14:00 7.05 6.66 365.314:00 - 15:00 7.36 6.96 482.415:00 - 16:00 7.24 6.85 434.216:00 - 17:00 7.24 6.84 433.117:00 - 18:00 7.11 6.73 387.818:00 - 19:00 6.10 5.77 161.919:00 - 20:00 5.60 5.29 107.420:00 - 21:00 5.04 4.77 66.121:00 - 22:00 4.56 4.32 43.622:00 - 23:00 4.02 3.81 27.423:00 - 24:00 3.73 3.53 21.4 total 3142.6

Inclin 1500


(m/s) (m/s) (W) 0:00 - 1:00 3.51 3.32 152.21:00 - 2:00 3.38 3.19 137.32:00 - 3:00 3.48 3.29 148.63:00 - 4:00 3.37 3.18 136.04:00 - 5:00 3.60 3.40 161.65:00 - 6:00 3.88 3.67 191.96:00 - 7:00 3.74 3.54 176.77:00 - 8:00 3.61 3.41 162.48:00 - 9:00 3.79 3.58 182.0

9:00 - 10:00 4.36 4.13 235.310:00- 11:00 4.81 4.55 319.411:00 - 12:00 5.72 5.41 489.312:00 - 13:00 6.54 6.18 641.013:00 - 14:00 7.05 6.66 736.314:00 - 15:00 7.36 6.96 794.615:00 - 16:00 7.24 6.85 772.516:00 - 17:00 7.24 6.84 772.017:00 - 18:00 7.11 6.73 748.818:00 - 19:00 6.10 5.77 559.819:00 - 20:00 5.60 5.29 465.320:00 - 21:00 5.04 4.77 362.021:00 - 22:00 4.56 4.32 272.622:00 - 23:00 4.02 3.81 207.723:00 - 24:00 3.73 3.53 175.6 total 9000.9

Skystream 3.7


(m/s) (m/s) (W) 0:00 - 1:00 3.51 3.32 142.51:00 - 2:00 3.38 3.19 132.22:00 - 3:00 3.48 3.29 140.03:00 - 4:00 3.37 3.18 131.34:00 - 5:00 3.60 3.40 149.35:00 - 6:00 3.88 3.67 172.76:00 - 7:00 3.74 3.54 160.77:00 - 8:00 3.61 3.41 150.08:00 - 9:00 3.79 3.58 164.8

9:00 - 10:00 4.36 4.13 218.910:00- 11:00 4.81 4.55 268.711:00 - 12:00 5.72 5.41 391.212:00 - 13:00 6.54 6.18 527.913:00 - 14:00 7.05 6.66 628.114:00 - 15:00 7.36 6.96 695.515:00 - 16:00 7.24 6.85 669.416:00 - 17:00 7.24 6.84 668.817:00 - 18:00 7.11 6.73 642.318:00 - 19:00 6.10 5.77 451.319:00 - 20:00 5.60 5.29 372.020:00 - 21:00 5.04 4.77 296.621:00 - 22:00 4.56 4.32 240.222:00 - 23:00 4.02 3.81 185.823:00 - 24:00 3.73 3.53 159.9 total 7760.1

Inclin 3000


(m/s) (m/s) (W) 0:00 - 1:00 3.51 3.32 330.81:00 - 2:00 3.38 3.19 298.52:00 - 3:00 3.48 3.29 3233:00 - 4:00 3.37 3.18 295.74:00 - 5:00 3.60 3.40 351.25:00 - 6:00 3.88 3.67 417.26:00 - 7:00 3.74 3.54 384.17:00 - 8:00 3.61 3.41 353.18:00 - 9:00 3.79 3.58 395.6

9:00 - 10:00 4.36 4.13 531.610:00- 11:00 4.81 4.55 638.211:00 - 12:00 5.72 5.41 853.312:00 - 13:00 6.54 6.18 1090.813:00 - 14:00 7.05 6.66 133214:00 - 15:00 7.36 6.96 1479.915:00 - 16:00 7.24 6.85 1423.916:00 - 17:00 7.24 6.84 1422.517:00 - 18:00 7.11 6.73 1363.918:00 - 19:00 6.10 5.77 942.619:00 - 20:00 5.60 5.29 822.920:00 - 21:00 5.04 4.77 692.121:00 - 22:00 4.56 4.32 57922:00 - 23:00 4.02 3.81 451.423:00 - 24:00 3.73 3.53 381.7 total 17155

Whisper 500


(m/s) (m/s) (W) 0:00 - 1:00 3.51 3.32 144.81:00 - 2:00 3.38 3.19 131.92:00 - 3:00 3.48 3.29 141.63:00 - 4:00 3.37 3.18 130.84:00 - 5:00 3.60 3.40 153.35:00 - 6:00 3.88 3.67 182.76:00 - 7:00 3.74 3.54 167.67:00 - 8:00 3.61 3.41 154.18:00 - 9:00 3.79 3.58 172.8

9:00 - 10:00 4.36 4.13 270.710:00- 11:00 4.81 4.55 342.711:00 - 12:00 5.72 5.41 591.412:00 - 13:00 6.54 6.18 841.413:00 - 14:00 7.05 6.66 1041.214:00 - 15:00 7.36 6.96 1192.615:00 - 16:00 7.24 6.85 1145.616:00 - 17:00 7.24 6.84 1144.517:00 - 18:00 7.11 6.73 1065.918:00 - 19:00 6.10 5.77 691.719:00 - 20:00 5.60 5.29 491.620:00 - 21:00 5.04 4.77 383.021:00 - 22:00 4.56 4.32 301.422:00 - 23:00 4.02 3.81 222.923:00 - 24:00 3.73 3.53 185.7 total 11291.8

Inclin 6000


(m/s) (m/s) (W) 0:00 - 1:00 3.51 3.32 661.51:00 - 2:00 3.38 3.19 5972:00 - 3:00 3.48 3.29 6463:00 - 4:00 3.37 3.18 591.34:00 - 5:00 3.60 3.40 702.45:00 - 6:00 3.88 3.67 834.36:00 - 7:00 3.74 3.54 768.27:00 - 8:00 3.61 3.41 706.18:00 - 9:00 3.79 3.58 791.2

9:00 - 10:00 4.36 4.13 1063.210:00- 11:00 4.81 4.55 1276.411:00 - 12:00 5.72 5.41 1706.612:00 - 13:00 6.54 6.18 2172.413:00 - 14:00 7.05 6.66 2630.814:00 - 15:00 7.36 6.96 2911.715:00 - 16:00 7.24 6.85 2805.316:00 - 17:00 7.24 6.84 2802.817:00 - 18:00 7.11 6.73 2691.318:00 - 19:00 6.10 5.77 1885.219:00 - 20:00 5.60 5.29 1645.720:00 - 21:00 5.04 4.77 1384.221:00 - 22:00 4.56 4.32 1157.922:00 - 23:00 4.02 3.81 902.723:00 - 24:00 3.73 3.53 763.4 total 34097.6

Producción Eléctrica para cada uno de los aerogeneradores considerados en la tesis para el mes de Abril.

Whisper 200


(m/s) (m/s) (W) 0:00 - 1:00 6.28 5.94 330.071:00 - 2:00 5.99 5.66 291.262:00 - 3:00 5.93 5.61 283.973:00 - 4:00 5.93 5.61 283.784:00 - 5:00 5.78 5.47 264.175:00 - 6:00 5.81 5.49 267.786:00 - 7:00 6.04 5.71 298.357:00 - 8:00 6.19 5.86 318.028:00 - 9:00 6.86 6.49 405.00

9:00 - 10:00 7.01 6.63 424.2610:00- 11:00 7.06 6.68 431.4511:00 - 12:00 7.52 7.11 490.6512:00 - 13:00 7.88 7.45 537.9613:00 - 14:00 8.25 7.80 586.4214:00 - 15:00 8.97 8.48 700.5015:00 - 16:00 9.26 8.76 748.6816:00 - 17:00 9.30 8.80 754.7517:00 - 18:00 9.19 8.69 735.9718:00 - 19:00 9.04 8.55 712.0519:00 - 20:00 8.58 8.12 637.2420:00 - 21:00 8.10 7.66 567.5021:00 - 22:00 7.55 7.14 494.9722:00 - 23:00 7.01 6.63 425.0723:00 - 24:00 6.45 6.10 351.20 total 11341.06

Inclin 1500


(m/s) (m/s) (W) 0:00 - 1:00 6.28 5.94 593.9 1:00 - 2:00 5.99 5.66 538.4 2:00 - 3:00 5.93 5.61 527.9 3:00 - 4:00 5.93 5.61 527.7 4:00 - 5:00 5.78 5.47 499.6 5:00 - 6:00 5.81 5.49 504.8 6:00 - 7:00 6.04 5.71 548.5 7:00 - 8:00 6.19 5.86 576.7 8:00 - 9:00 6.86 6.49 701.2

9:00 - 10:00 7.01 6.63 728.7 10:00- 11:00 7.06 6.68 739.0 11:00 - 12:00 7.52 7.11 823.8 12:00 - 13:00 7.88 7.45 891.5 13:00 - 14:00 8.25 7.80 960.9 14:00 - 15:00 8.97 8.48 1053.1 15:00 - 16:00 9.26 8.76 1083.7 16:00 - 17:00 9.30 8.80 1087.6 17:00 - 18:00 9.19 8.69 1075.6 18:00 - 19:00 9.04 8.55 1060.4 19:00 - 20:00 8.58 8.12 1012.8 20:00 - 21:00 8.10 7.66 933.8 21:00 - 22:00 7.55 7.14 830.0 22:00 - 23:00 7.01 6.63 729.9 23:00 - 24:00 6.45 6.10 624.2

total 18653.7

Skystream 3.7


(m/s) (m/s) (W) 0:00 - 1:00 6.28 5.94 357.9 1:00 - 2:00 5.99 5.66 320.0 2:00 - 3:00 5.93 5.61 318.0 3:00 - 4:00 5.93 5.61 318.0 4:00 - 5:00 5.78 5.47 300.0 5:00 - 6:00 5.81 5.49 311.0 6:00 - 7:00 6.04 5.71 330.0 7:00 - 8:00 6.19 5.86 331.7 8:00 - 9:00 6.86 6.49 520.9

9:00 - 10:00 7.01 6.63 562.8 10:00- 11:00 7.06 6.68 578.4 11:00 - 12:00 7.52 7.11 707.2 12:00 - 13:00 7.88 7.45 810.1 13:00 - 14:00 8.25 7.80 912.4 14:00 - 15:00 8.97 8.48 1075.6 15:00 - 16:00 9.26 8.76 1142.6 16:00 - 17:00 9.30 8.80 1151.0 17:00 - 18:00 9.19 8.69 1124.9 18:00 - 19:00 9.04 8.55 1091.7 19:00 - 20:00 8.58 8.12 987.7 20:00 - 21:00 8.10 7.66 874.3 21:00 - 22:00 7.55 7.14 716.6 22:00 - 23:00 7.01 6.63 564.5 23:00 - 24:00 6.45 6.10 403.9

total 15811.1

Inclin 3000


(m/s) (m/s) (W) 0:00 - 1:00 6.28 5.94 985.8 1:00 - 2:00 5.99 5.66 915.5 2:00 - 3:00 5.93 5.61 902.2 3:00 - 4:00 5.93 5.61 901.9 4:00 - 5:00 5.78 5.47 866.4 5:00 - 6:00 5.81 5.49 872.9 6:00 - 7:00 6.04 5.71 928.3 7:00 - 8:00 6.19 5.86 964 8:00 - 9:00 6.86 6.49 1243.2

9:00 - 10:00 7.01 6.63 1313 10:00- 11:00 7.06 6.68 1339 11:00 - 12:00 7.52 7.11 1553.7 12:00 - 13:00 7.88 7.45 1725.2 13:00 - 14:00 8.25 7.80 1900.8 14:00 - 15:00 8.97 8.48 2120.5 15:00 - 16:00 9.26 8.76 2190.2 16:00 - 17:00 9.30 8.80 2199 17:00 - 18:00 9.19 8.69 2171.9 18:00 - 19:00 9.04 8.55 2137.2 19:00 - 20:00 8.58 8.12 2029 20:00 - 21:00 8.10 7.66 1832.2 21:00 - 22:00 7.55 7.14 1569.3 22:00 - 23:00 7.01 6.63 1315.9 23:00 - 24:00 6.45 6.10 1048.1

total 35025.2

Whisper 500


(m/s) (m/s) (W) 0:00 - 1:00 6.28 5.94 484.30 1:00 - 2:00 5.99 5.66 456.16 2:00 - 3:00 5.93 5.61 450.87 3:00 - 4:00 5.93 5.61 450.74 4:00 - 5:00 5.78 5.47 436.53 5:00 - 6:00 5.81 5.49 439.14 6:00 - 7:00 6.04 5.71 461.30 7:00 - 8:00 6.19 5.86 475.57 8:00 - 9:00 6.86 6.49 821.85

9:00 - 10:00 7.01 6.63 938.22 10:00- 11:00 7.06 6.68 981.66 11:00 - 12:00 7.52 7.11 1169.67 12:00 - 13:00 7.88 7.45 1312.60 13:00 - 14:00 8.25 7.80 1458.98 14:00 - 15:00 8.97 8.48 1764.48 15:00 - 16:00 9.26 8.76 1891.25 16:00 - 17:00 9.30 8.80 1907.24 17:00 - 18:00 9.19 8.69 1857.83 18:00 - 19:00 9.04 8.55 1794.87 19:00 - 20:00 8.58 8.12 1598.00 20:00 - 21:00 8.10 7.66 1401.82 21:00 - 22:00 7.55 7.14 1182.71 22:00 - 23:00 7.01 6.63 553.18 23:00 - 24:00 6.45 6.10 499.62

total 24788.6

Inclin 6000


(m/s) (m/s) (W) 0:00 - 1:00 6.28 5.94 1971.5 1:00 - 2:00 5.99 5.66 1830.9 2:00 - 3:00 5.93 5.61 1804.4 3:00 - 4:00 5.93 5.61 1803.7 4:00 - 5:00 5.78 5.47 1732.7 5:00 - 6:00 5.81 5.49 1745.8 6:00 - 7:00 6.04 5.71 1856.6 7:00 - 8:00 6.19 5.86 1927.9 8:00 - 9:00 6.86 6.49 2462

9:00 - 10:00 7.01 6.63 2594.6 10:00- 11:00 7.06 6.68 2644.1 11:00 - 12:00 7.52 7.11 3051.9 12:00 - 13:00 7.88 7.45 3377.8 13:00 - 14:00 8.25 7.80 3711.5 14:00 - 15:00 8.97 8.48 4165.1 15:00 - 16:00 9.26 8.76 4318.5 16:00 - 17:00 9.30 8.80 4337.8 17:00 - 18:00 9.19 8.69 4278 18:00 - 19:00 9.04 8.55 4201.8 19:00 - 20:00 8.58 8.12 3963.6 20:00 - 21:00 8.10 7.66 3581.2 21:00 - 22:00 7.55 7.14 3081.6 22:00 - 23:00 7.01 6.63 2600.2 23:00 - 24:00 6.45 6.10 2091.4

total 69134.6

ANEXO

III

Para el perfil de 250kWh y el de 280kWh bimestrales la inversión inicial y la recuperación de la inversión de un sistema eólico queda de la siguiente manera.

Inversión inicial para el perfil de 250kWh, 280kWh Equipo Cantidad Costo Unitario Costo Total

Aerogenerador Whisper 200 1 $ 38,746.00 $ 38,746.00Baterías E3600 4 $ 1,254.00 $ 5,016.00Inversor PSE-24150A 1750W 1 $ 690.00 $ 690.00Torre kit instalación 15m 1 $ 10,000.00 $ 10,000.00Cordón eléctrico uso rudo 100m 1 $ 1,000.00 $ 1,000.00

Sub total $ 55,452.00Otros Gastos (Transportación, Instalación) $ 11,090.40

Total $ 66,542.40

Tabla 7.13 Costo del equipo para el perfil 250, 280 kWh.


tiempo (años)

Inversión inicial Pagos anuales Pago por instalación,

equipo y materiales

Recuperación De la inversión

0 $ 66,542.40 $ 4,540.25 $ 200.00 -$ 62,002.15 1 $ 4,540.25

-$ 57,461.91 2 $ 4,540.25

-$ 52,921.66 3 $ 4,540.25

-$ 48,381.42 4 $ 4,540.25

-$ 43,841.17 5 $ 4,540.25

-$ 39,300.92 6 $ 4,540.25

-$ 34,760.68 7 $ 4,540.25

-$ 30,220.43 8 $ 4,540.25

-$ 25,680.19 9 $ 4,540.25

-$ 21,139.94 10 $ 4,540.25

-$ 16,599.69 11 $ 4,540.25

-$ 12,059.45 12 $ 4,540.25

-$ 7,519.20 13 $ 4,540.25

-$ 2,978.96 14 $ 4,540.25

$ 1,561.29 15 $ 4,540.25

$ 6,101.54 16 $ 4,540.25

$ 10,641.78 17 $ 4,540.25

$ 15,182.03 18 $ 4,540.25

$ 19,722.27

Tabla 7.133 Recuperación dentro del área de cobertura de CFE.

Gasto anual por electrificación con CFEPeriodo de tiempo (años)

Inversión Inicial Pagos anuales Pago por instalación,

equipo y materiales Amortización

0 $ 66,542.40 $ 4,740.25 $ 122,694.28 $ 60,892.12 1 $ 4,540.25

$ 65,432.37 2 $ 4,540.25

$ 69,972.62 3 $ 4,540.25

$ 74,512.86 4 $ 4,540.25

$ 79,053.11 5 $ 4,540.25

$ 83,593.35

Tabla 7.134 Recuperación donde no hay cobertura de CFE

Concepto Valor Sin iva Depreciación 1 2 3 4 5 %

Aerogenerador Inclin 1500 $ 38,746.00 $32,934.10 100 32934.1 0 0 0 0 Baterías E3600 $ 5,706.00 $4,850.10 100 4850.1 0 0 0 0

Torre kit instalación 15m $ 11,000.00 $9,350.00 100 9350 0 0 0 0 Transportación e instalación $ 11,090.40 $9,426.84 5 471.342 471 471 471 471

Total $56,561.04 $47,605 471 471 471 471

Tabla 7.135 Amortización y depreciación para el perfil de 250, 280kWh.

Para el perfil de 350 kWh bimestrales la inversión inicial y la recuperación de la inversión de un sistema eólico queda de la siguiente manera.

Inversión inicial para el perfil de 350kWh Equipo Cantidad Costo unitario Costo Total

Aerogenerador Inclin 1500 1 $ 61,479.00 $ 61,479.00Baterías E3600 2 $ 1,254.00 $ 2,508.00

Inversor PSE-24150A 1750W 1 $ 690.00 $ 690.00Torre kit instalación 15m 1 $ 10,000.00 $ 10,000.00

cordón eléctrico uso rudo 100m 1 $ 1,000.00 $ 1,000.00


Total $ 90,812.40

Tabla 7.14 Costo del equipo para el perfil 350kWh.

Gasto anual por electrificación con CFE Periodo de tiempo (años)



0 $ 90,812.40 $ 5,658.27 $ 200.00 -$ 84,954.13 1 $ 5,658.27

-$ 79,295.86 2 $ 5,658.27

-$ 73,637.59 3 $ 5,658.27

-$ 67,979.32 4 $ 5,658.27

-$ 62,321.05 5 $ 5,658.27

-$ 56,662.78 6 $ 5,658.27

-$ 51,004.51 7 $ 5,658.27

-$ 45,346.24 8 $ 5,658.27

-$ 39,687.97 9 $ 5,658.27

-$ 34,029.70 10 $ 5,658.27

-$ 28,371.43 11 $ 5,658.27

-$ 22,713.16 12 $ 5,658.27

-$ 17,054.89 13 $ 5,658.27

-$ 11,396.62 14 $ 5,658.27

-$ 5,738.35 15 $ 5,658.27

-$ 80.08 16 $ 5,658.27

$ 5,578.19 17 $ 5,658.27

$ 11,236.46 18 $ 5,658.27

$ 16,894.73

Tabla 7.142 Recuperación dentro del área de cobertura de CFE. .


tiempo (años)



0 $ 90,812.40 $ 5,658.27 $ 122,694.28 $ 37,540.15 1 $ 5,658.27

$ 43,198.42 2 $ 5,658.27

$ 48,856.69 3 $ 5,658.27

$ 54,514.96 4 $ 5,658.27

$ 60,173.23 5 $ 5,658.27

$ 65,831.50 6 $ 5,658.27

$ 71,489.77

7 $ 5,658.27

$ 77,148.04 8 $ 5,658.27

$ 82,806.31 9 $ 5,658.27

$ 88,464.58 10 $ 5,658.27

$ 94,122.85


Concepto Valor Sin iva Depreciación 1 2 3 4 5

% Aerogenerador Inclin 1500 $61,479.00 $52,257.15 100 52257.15 0 0 0 0

Baterías E3600 $ 3,198.00 $2,718.30 100 2718.3 0 0 0 0 Torre kit instalación 15m $11,000.00 $9,350.00 100 9350 0 0 0 0

Transportación e instalación $15,135.40 $12,865.09 5 643 643 643 643 643Total $77,190.54 $64,968 643 643 643 643

Tabla 7.144 Amortización y depreciación para el perfil 350kWh.


Inversión inicial para el perfil de 400kWh Equipo Cantidad Costo Unitario Costo Total

Aerogenerador Inclin 1500 1 $61,479.00 $61,479.00 Baterias E3600 2 $ 1,254.00 $ 2,508.00 Inversor DR2424 2400W 1 $ 1,927.00 $ 1,927.00 Torre kit instalación 15m 1 $10,000.00 $10,000.00 Cordón eléctrico uso rudo 100m 1 $ 1,000.00 $ 1,000.00

Sub total $76,914.00 Otros Gastos (Transportación, Instalación) $15,382.80

Total $92,296.80





0 $92,296.80 $ 6,500.77 $ 200.00 -$ 85,596.03 1 $ 6,500.77

-$ 79,095.27 2 $ 6,500.77

-$ 72,594.50 3 $ 6,500.77

-$ 66,093.74 4 $ 6,500.77

-$ 59,592.97 5 $ 6,500.77

-$ 53,092.20 6 $ 6,500.77

-$ 46,591.44 7 $ 6,500.77

-$ 40,090.67 8 $ 6,500.77

-$ 33,589.91 9 $ 6,500.77

-$ 27,089.14 10 $ 6,500.77

-$ 20,588.37 11 $ 6,500.77

-$ 14,087.61 12 $ 6,500.77

-$ 7,586.84 13 $ 6,500.77

-$ 1,086.08 14 $ 6,500.77

$ 5,414.69 15 $ 6,500.77

$ 11,915.46 16 $ 6,500.77

$ 18,416.22 17 $ 6,500.77

$ 24,916.99 18 $ 6,500.77

$ 31,417.75





0 $92,296.80 $ 6,500.77 $122,694.28 $ 36,898.24 1 $ 6,500.77

$ 43,399.01 2 $ 6,500.77

$ 49,899.78 3 $ 6,500.77

$ 56,400.54 4 $ 6,500.77

$ 62,901.31

5 $ 6,500.77

$ 69,402.07 6 $ 6,500.77

$ 75,902.84 7 $ 6,500.77

$ 82,403.61 8 $ 6,500.77

$ 88,904.37 9 $ 6,500.77

$ 95,405.14



% Aerogenerador Inclin 1500 $ 61,479.00 $52,257.15 100 52257.15 0 0 0 0

Baterías E3600 $ 4,435.00 $3,769.75 100 3769.75 0 0 0 0 Torre kit instalación 15m $ 11,000.00 $9,350.00 100 9350 0 0 0 0

Transportación e instalación $ 15,382.80 $13,075.38 5 653 653 653 653 653Total $78,452.28 $66,030 653 653 653 653



Inversión inicial para el perfil de 600kWh bimestrales Equipo cantidad Costo unitario Costo total

Aerogenerador Inclin 1500 1 $61,479.00 $ 61,479.00 Baterías de ciclo profundo E3600 (400 A) 8 $ 1,254.00 $ 10,032.00 Inversor eléctrico DR2424 2400W 1 $ 1,927.00 $ 1,927.00 Torre y kit instalación 15m 1 $10,000.00 $ 10,000.00 Cordón eléctrico uso rudo 100m 1 $ 1,000.00 $ 1,000.00

Subtotal $ 84,438.00

Otros Gastos (Transportación, Instalación) $ 16,887.60 Suma total $101,325.60


Gasto anual por electrificación con CFEPeriodo de

tiempo (años)


anuales Pago por instalación, equipo y materiales

Amortización

0 $101,325.60 $ 9,706.51 $ 200.00 -$ 91,419.09 1 $ 9,706.51

-$ 81,712.59 2 $ 9,706.51

-$ 72,006.08 3 $ 9,706.51

-$ 62,299.58 4 $ 9,706.51

-$ 52,593.07 5 $ 9,706.51

-$ 42,886.56 6 $ 9,706.51

-$ 33,180.06 7 $ 9,706.51

-$ 23,473.55 8 $ 9,706.51

-$ 13,767.05 9 $ 9,706.51

-$ 4,060.54 10 $ 9,706.51

$ 5,645.97 11 $ 9,706.51

$ 15,352.47 12 $ 9,706.51

$ 25,058.98 13 $ 9,706.51

$ 34,765.48 14 $ 9,706.51

$ 44,471.99 15 $ 9,706.51

$ 54,178.50 16 $ 9,706.51

$ 63,885.00 17 $ 9,706.51

$ 73,591.51 18 $ 9,706.51

$ 83,298.01


Gasto anual por electrificación con CFE

Periodo de Tiempo (años)



Amortización

0 $101,325.60 $ 9,706.51 $ 122,694.28 $ 31,075.18 1 $ 9,706.51

$ 40,781.69 2 $ 9,706.51

$ 50,488.20 3 $ 9,706.51

$ 60,194.70 4 $ 9,706.51

$ 69,901.21 5 $ 9,706.51

$ 79,607.71 6 $ 9,706.51

$ 89,314.22 7 $ 9,706.51

$ 99,020.73

8 $ 9,706.51

$ 108,727.23


Concepto Valor Sin iva Depreciación 1 2 3 4 5 %

Aerogenerador Inclin 1500 $ 61,479.00 $52,257.15 100 52257.15 0 0 0 0 Baterías E3600 $ 11,959.00 $10,165.15 100 10165.15 0 0 0 0

Torre kit instalación 15m $ 11,000.00 $9,350.00 100 9350 0 0 0 0 Transportación e instalación $ 16,887.60 $14,354.46 5 717 717 717 717 717

Total $86,126.76 $72,490 717 717 717 717



Inversión inicial para el perfil de 800kWh Equipo cantidad Costo unitario Costo total

Aerogenerador Whisper 500 1 $ 86,161.45 $ 86,161.45Baterias E3600 8 $ 1,254.00 $ 10,032.00Inversor DR2424 2400W 2 $ 1,927.00 $ 3,854.00Torre kit instalación 15m 1 $ 14,000.00 $ 14,000.00Cordón eléctrico uso rudo 100m 1 $ 1,000.00 $ 1,000.00


Total $ 138,056.94





Amortización

0 $138,056.94 $ 12,912.25 $ 200.00 -$124,944.69 1 $ 12,912.25

-$112,032.45 2 $ 12,912.25

-$ 99,120.20 3 $ 12,912.25

-$ 86,207.96 4 $ 12,912.25

-$ 73,295.71 5 $ 12,912.25

-$ 60,383.46 6 $ 12,912.25

-$ 47,471.22 7 $ 12,912.25

-$ 34,558.97 8 $ 12,912.25

-$ 21,646.73 9 $ 12,912.25

-$ 8,734.48 10 $ 12,912.25

$ 4,177.77 11 $ 12,912.25

$ 17,090.01 12 $ 12,912.25

$ 30,002.26 13 $ 12,912.25

$ 42,914.50 14 $ 12,912.25

$ 55,826.75 15 $ 12,912.25

$ 68,739.00 16 $ 12,912.25

$ 81,651.24 17 $ 12,912.25

$ 94,563.49 18 $ 12,912.25

$107,475.73





0 $138,056.94 $ 12,912.25 $ 122,694.28 -$ 2,450.42 1 $ 12,912.25

$ 10,461.83 2 $ 12,912.25

$ 23,374.08 3 $ 12,912.25

$ 36,286.32

4 $ 12,912.25

$ 49,198.57 5 $ 12,912.25

$ 62,110.81 6 $ 12,912.25

$ 75,023.06 7 $ 12,912.25

$ 87,935.31 8 $ 12,912.25

$100,847.55 9 $ 12,912.25

$113,759.80 10 $ 12,912.25

$126,672.04 11 $ 12,912.25

$139,584.29



% Aerogenerador Inclin 1500 $ 86,161.45 $73,237.23 100 73237.2325 0 0 0 0

Baterías E3600 $ 13,886.00 $11,803.10 100 11803.1 0 0 0 0

Torre kit instalación 15m $ 15,000.00 $12,750.00 100 12750 0 0 0 0

Transportación e instalación $ 23,009.49 $19,558.07 5 977 977 977 977 977Total $117,348.40 $98,768 977 977 977 977


Bibliografía Marco Antonio Borja Días; Raúl González Galarza. Estado del Arte y tendencia de la tecnología eoloeléctrica. Editorial: Programa universitario de energía. Año 1998. José Antonio Medina-Ross, Juan C. Mata-Sandoval and Roberto López-Pérez Indicators for sustainable energy development in Mexico Natural Resources Forum 29 (2005) 308-321 Ing. Marco A. Borja Diaz Prospectiva de la Tecnología de Generación Eoloeléctrica Instituto de Investigaciones Electricas Año 2005 Luis Martín Gomes Rocha Aspectos Relevantes de energía eólica “WINDPOWER 2001” Dirección de Energías Renovables CONAE Gary L. Jonson WIND ENERGY SYSTEMS Electronic Edition Manhattan, KS October 10, 2006 The Most Frequently Asked Questions About Wind Energy. American Wind Energy Association. Memoria Seminario de Políticas Públicas para el Sector Eléctrico Comisión de Energía Año 2006 Juan de Cusa Energía Solar para viviendas Ediciones Ceac técnico construcción Año 2004 CONAFOVI Guía para el uso eficiente de la Energía eléctrica. Primera edición 2006 www.conafovi.gob.mx

S. Joseph Levine, Ph.D. Como Escribir y Presentar su Tesis o Disertación Michigan state University East Lansing, Michigan USA [email protected] Asociación Mexicana de Energía Eólica A.C. www.amdee.org Instituto Nacional de Estadística Geografía e Informática www.inegi.gob.mx Sistemas estáticos de energía in interrumpible Documento Por: Juan L. Guzmán Ametek Solidstate Controls www.petroquimex.com CONAE Comisión nacional del ahorro de energía eléctrica Energías Renovables www.conae.gob.mx BORNAY Aerogeneradores www.bornay.com FUERZA EÓLICA S. A. DE C.V. www.fuerzaeolica.com MySolar www.mysolar.com DANISH WIND INDUSTRY ASSOCIATION www.windpower.org SENER Secretaria de Energía www.energia.gob.mx/wb/ Ley del Servicio Público de Energía Eléctrica Publicada en el Diario Oficial de la Federación el 22 de diciembre de 1975 y Reformado mediante decreto publicado en el Diario Oficial de la Federación el 23 de diciembre de 1992.

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