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Método para la localizaciónde parques eólicos.Experiencia de CubaDr. René José Castellanos RomeuInstituto de Planificación Física

Localización del desarrollo actual de la energíaeólica en Cuba.

INTRODUCCIÓN

n Cuba recién comienza eldesarrollo de la energía eólica.Nuestra participación en un grupomultidisciplinario que elabora losestudios nos ha permitido introdu-cirnos rápidamente en este temade forma integral. El conocimien-to de aspectos tecnológicos, eco-nómicos y físico-ambientales quecaracterizan la generación eólica lotradujimos de inmediato a los fac-tores locacionales que determi-nan la racionalidad de su desarro-llo territorial.

También realizamos un análisispormenorizado de las experienciasinternacionales sobre el tema, lo quenos reafirmó las conclusiones a quehabíamos llegado en primera instan-cia: “El viento, su velocidad y ca-racterísticas es el factor principal y

determinante”. Sin embargo, se ci-tan algunas experiencias negativasrelacionadas más bien por deficien-tes estudios de localización y de im-pacto ambiental y no por las carac-terísticas propias de la generacióneólica. También se expresa que elcuestionamiento se ha basado enque no se ha tomado en cuentaotros potenciales usos integralesdel espacio.

De estas confrontaciones llega-mos a la conclusión de que otros fac-tores locacionales deben ser evalua-dos, que aunque subordinados alviento como factor determinante tie-nen cierta influencia en el desarrolloracional e integral de los parqueseólicos y como tal son consideradosen los estudios de localización.

Con estos antecedentes, en elgrupo multidisciplinario creado alefecto se colegian las decisiones de

localización del desarrollo eólico.Por otra parte, una herramienta po-derosa con la que contamos es lalegislación sobre el proceso inver-sionista. Las propuestas de localiza-ción de las inversiones para el de-sarrollo son consultadas a variosorganismos estatales, que dictami-nan sobre sus respectivas áreas deresponsabilidad, lo que determinaque las soluciones tengan los avalesde integralidad imprescindibles.

El método que se ha diseñadopara la localización de parqueseólicos se sintetiza en el esquemasiguiente, en el que se expresan loscinco pasos metodológicos en quese estructura y las relaciones quese establecen, tanto con el ciclo devida de los proyectos en generalcomo con las distintas fases de laelaboración de los proyectos de in-geniería.

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DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO

La secuencia metodológica de lospasos del esquema se explica comosigue:

I. Fase de perfil opreparatoria.

Evaluación de factoresdeterminantes.

Potencial eólico

Por ser el viento el factor funda-mental para el desarrollo de la ener-gía eólica, se jerarquizó la actualiza-ción del mapa eólico de Cuba llevadoa efecto por el Instituto de Meteo-rología en el año 2006, con la cola-boración de otras entidades especia-lizadas.

Otros factores determinantes

En las condiciones de un país tro-pical e integrado por un archipiéla-go, tuvo un peso decisivo la evalua-ción de otros factores, entre los quese destacan:

Huracanes. Surgencia del mar. Corrosión. Rayos y descargas eléctricas. Sísmica.

Ejemplos del peligro que repre-sentan estos fenómenos naturalespara el desarrollo eólico son previ-sibles en las imágenes siguientes.

Nuevo mapa de potencial eólico de Cuba. Año 2006

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La evaluación de los factores de-terminantes fue indicando, por unaparte, los territorios del país dondeel viento se presenta con mayorespotenciales y, por otra, los quemuestran menores riesgos de afec-tación por fenómenos naturales.

En estos territorios se realizóuna evaluación de las evidenciasde la intensidad y dirección de losvientos, con el fin de determinarlas mejores zonas para la ubicacióndel futuro desarrollo de los par-ques eólicos en el país. Estas evi-dencias están dadas fundamental-mente por la deformación de lavegetación, tal como se muestraen las imágenes.

Determinadas las zonas con ma-yores potenciales de vientos, conmenores riesgos de afectación porfenómenos naturales y donde lasevidencias eran positivas, se proce-dió al montaje de una densa redpara la prospección eólica, com-puesta por mástiles de 50 m de al-tura, cuya cantidad estuvo en depen-dencia de la representatividad delárea seleccionada dado por el gradode complejidad del relieve de la re-gión y otros factores.

Estas estaciones anemométricaspermiten la medición del viento a ni-veles de 10, 30 y 50 m de altura, conuna duración de la campaña de me-dición no menor de un año, para quesea representativa de la variaciónestacional del régimen de viento localy de esa forma poder evaluar las carac-terísticas reales del recurso eólico.

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II. Fase de prefactibilidad.

Estudio de factibilidadterritorial

En esta fase utilizamos el con-cepto de factores locacionales,que son aquellos recursos naturales,socioeconómicos e infraestructuralesa través de cuya utilización se mate-rializan las relaciones entre el objetoy el territorio.

En las experiencias nacionales einternacionales que tratan el tema delemplazamiento racional de los par-ques eólicos, se distinguen diferentesfactores con una incidencia mayor omenor en la localización de estas ins-talaciones. Para el caso particular dela localización de parques eólicos enCuba, haremos una distinción un tan-to específica para esta producción deenergía no convencional. En tal sen-tido hemos clasificado estos factoreslocacionales en tres categorías:

a. Principales o determinantes:Son aquellos que tienen que ga-rantizarse inexorablemente porel lugar o locación para el fun-cionamiento óptimo del parqueeólico.

Clasifican aquí el viento y otrascondiciones naturales que favo-recen la asimilación de toda la in-tensidad del viento, tales comopoca rugosidad, no existencia deobstáculos como ciudades, aero-puertos, etcétera. Se requierepara la localización zonas altas noinundables, con potenciales parasu crecimiento y de condicionestopográficas favorables para elacceso al sitio.

b. Restrictivos o condicionantesdel territorio: Son aquellas lo-caciones que tienen restricciónpara el emplazamiento de par-ques eólicos por riesgos de ca-rácter natural o antrópico y quelos planes de ordenamiento deesos territorios limita o condicio-

na su uso al cumplimiento de re-gulaciones muy estrictas.

En este grupo clasifican facto-res como riesgos de huracanes,rayos y descargas eléctricas, altacorrosión, conciliación con el de-sarrollo turístico y con otros in-tereses socioeconómicos: pro-tección de áreas protegidas yzonas ambientalmente sensibles,protección de yacimientos mine-rales y de zonas urbanizables,etcétera.

c. De encarecimiento de los cos-tos de inversión: En esta cate-goría se encuentran un grupo defactores de carácter infraes-tructural que, sin ser principales,tienen un significado importanteen el aumento de los costos deinversión de un parque eólico.

Son gastos en que se incu-rren por inversiones inducidas:la construcción o reconstruc-ción de vías de acceso al sitiodesde el puerto de recepcióndel equipamiento, líneas eléc-tricas para la conexión con elSistema Electroenergético Na-cional (SEN), gastos suplemen-tarios de cimentaciones paraprevención del paso de huraca-nes, sismos o para mejorar lascondiciones geotécnicas de lossuelos presentes en zonas de

alto valor eólico, gastos porindemnizaciones de afectacio-nes de viviendas u otras insta-laciones que deben ser afecta-das para el buen funcionamientodel parque, etcétera.

Las características y funda-mentación de algunos de los facto-res locacionales que se han consi-derado para la evaluación de la fac-tibilidad en la fase de prefacti-bilidad para la generación eólica seofrecen a continuación.

a) Factores principales odeterminantes.

Velocidad de los vientos: Es elfactor principal de este tipo de ins-talación. Entre los factores natura-les o antrópicos con mayor inciden-cia en la maximización de laintensidad de los vientos se en-cuentran la rugosidad, los obstácu-los y la topografía del lugar.

El territorio estará libre de obs-táculos (naturales o antrópicos) queocasionen turbulencias al aero-generador como áreas de bosquesnaturales, zonas de desarrollo fo-restal, desarrollo urbano, etcétera.Son preferibles las zonas margina-les o desérticas y las costeras paraaprovechar los mayores valores develocidad de los vientos.

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Condiciones de forma y tama-ño del área de terreno: Es nece-sario evaluar el potencial del terri-torio en cuanto a forma y tamañodel área propuesta para el empla-zamiento del parque eólico. Paraevitar turbulencias que se crean porla densidad de aerogeneradores delparque, se plantea que ellos debenestar separados entre 3-5 diáme-tros de rotor en dirección perpen-dicular del viento predominante yentre 5-9 diámetros en direccióndel viento dominante.

Se tendrá presente, además, quepara evitar efectos contraproducen-tes hacia los aerogeneradores, el te-rreno seleccionado debe contar conposibilidades para crearle un cordónde protección alrededor del parque,cuyas dimensiones dependen de fac-tores físico-geográficos de la región.

b) Factores restrictivos ocondicionantes del territorio.

Protección contra huracanesy surgencias del mar: La trayec-toria de los huracanes y la penetra-ción del mar pueden vetar la selec-ción de algunas áreas, aunque elequipamiento puede soportar rachasde vientos huracanados de más de65 m/s. También en estos casos seemplean equipos “abatibles”.

rutas de las aves migratorias, lo queprovoca muertes de la avifauna deesos lugares por el choque con laspalas de los aerogeneradores.

Accesibilidad automotor delemplazamiento del parque: Exis-te una tendencia mundial al incre-mento de la capacidad de genera-ción, de la altura de las torres y deltamaño de las palas. Las torres vie-nen desarmadas en tres seccionesy las palas enteras. Se necesitanequipos especiales para la descargaen el puerto y para la transportaciónhasta el sitio de emplazamiento.Para el montaje de un aerogeneradorse emplean grandes grúas que de-mandan de viales y plataformas es-peciales para su funcionamiento enel momento del izaje.

Protección de áreas ecoló-gicamente sensibles: La mayorafectación al medio ambiente natu-ral que se esgrime en la literaturainternacional contra los parqueseólicos, es que el lugar donde ellosse ubican (preferiblemente en zo-nas costeras) suele coincidir con las

c) Factores de encarecimientode los costos de inversión.

Geotecnia y resistencia desuelos para la cimentación: Losaerogeneradores tienen estructurasmuy esbeltas y de gran peso, por loque se requiere de suelos con resis-tencia grande como mínimo de 35-40 kg/cm2. Para aerogeneradores de55 m de altura del buje y con rotorde 52 m de diámetro las cimenta-ciones son en balsa de 100 m2 de áreay unos 2 m de altura del plato.

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Protección de zonas urbani-zadas o con existencia de cons-trucciones: Se plantea que el “rui-do” y las sombras que proyectan losaerogeneradores en su movimien-to giratorio son de los problemasque ellos producen.

Las construcciones cercanas,además de constituir obstáculosque limitan el potencial de genera-ción eólica del parque, requieren deprotección, por lo que tiene que de-terminarse las distancias mínimas

a que pueden desarrollarse o per-mitirse los mismos. Hay normasdanesas que consideran 45 dBcomo el nivel de ruido permisible,que se produciría a 300 m de lafuente emisora del aerogenerador.El software WindPro tiene los mó-dulos para evaluar y solucionar es-tos impactos a la hora de la locali-zación del parque eólico.

Protección de las rutas denavegación aérea: Tanto los más-tiles de prospección de 50 m dealtura como el parque eólico conalturas aúns u p e r i o re s ,const i tuyenobstáculos ala navegaciónaérea.

Conexióncon la red detransmisióneléctrica delt e r r i t o r i o :Para utilizar laenergía gene-rada por el par-que eólico, tie-

ne que realizarsela conexión con lared de transmisióny distribución de33 kV del SEN y, encaso contrario, ha-bría que construirlas líneas para lograrla conexión con elSEN.

C o n c i l i a c i ó ncon el desarrollosocioeconómico dela región: Debe va-lorarse la interaccióndel desarrollo de laenergía eólica conotro tipo de desarro-llo territorial, en par-ticular con las áreasde desarrollo turís-tico. Las zonas demayores potencialesde desarrollo turísti-

co en Cuba, basadas en un turismode sol y playa, emplean las mismaszonas del desarrollo propuesto porla generación eólica en la costa nor-te de Cuba, lo que pudiera represen-tar conflictos en el uso integral delterritorio.

Visibilidad de los aeroge-neradores: Debe analizarse si laubicación es propicia o no parala exposición pública de los aero-generadores y su influencia en elpaisaje turístico y urbano de la re-gión. Este factor también se ha

ident i f i cadocomo uno delos problemasque se aducenen contra delos parqueseólicos. El mó-dulo de ZIV(Zona de Im-pacto Visual)del WindProfacilita la eva-luación y pre-vención de es-te impacto.

Datos para el cálculo del ruido.

Datos para el cálculo de las sombras.

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Condiciones de aislamiento dela zona para su conexión con elSEN: Aunque la generación eólicapor lo general se emplea como com-plemento de la generación conven-cional de electricidad, debe evaluar-se su repercusión en el desarrollode zonas apartadas de interés nacio-nal o provincial con buenos poten-ciales eólicos, en los que se puedaninstalar aerogeneradores pequeñosdesconectados del SEN.

Determinación del orden deprioridades y etapas de ejecucióndel programa: Para coadyuvar a in-tegrar un grupo amplio de factores,se empleó el “método de puntua-ción ponderada”, que como méto-do multicriterio de evaluación cua-litativa se basa en el trabajo grupalde expertos. Esta es una metodo-logía universal de fácil aplicación yque brinda resultados rápidos y sa-tisfactorios, con experiencias apli-cadas en Cuba a otros estudios delocalización para distintas ramas ytemas.

Su funcionamiento se basa en eltrabajo grupal de expertos, los quesiguieron los pasos que aparecen acontinuación:

1. Determinación de los factoreslocacionales, que en este casoactúan como variables o criteriosde evaluación.

2. Determinación de la pondera-ción de esos factores, según suinfluencia en la toma de decisión.

3. Determinación de la escalavalorativa para la calificación delas zonas de prospección.

4. Calificación de las zonas, segúncomo cumplen con cada uno delos factores locacionales o crite-rios de evaluación. Se emplea unacalificación de 1 a 5, según la sa-tisfacción del factor se muevaentre excelente (5 puntos) y muymalo (1punto).

Los criterios de evaluación em-pleados fueron los factores loca-

cionales que se han visto con ante-rioridad. En total en esta fase se tra-bajó con doce factores, que fueron:

1. Huracanes.2. Inundaciones por surgencias

del mar, debido a ciclones tropi-cales.

3. Rayos y descargas eléctricas.4. Sísmica.5. Corrosión.6. Afectaciones de áreas ecológi-

camente sensibles.7. Accesibilidad.8. Conexión con el SEN.9. Carga eléctrica de la región.

10. Conciliación con zonas de desa-rrollo turístico.

11. Obstáculos en la zona.12. Potencial de áreas de la zona.

Se observa que el factor “vien-to” no se consideró, ya que comofactor excluyente será aplicado unavez tenido los resultados de laprospección eólica que se lleva aefecto en los mástiles instaladosen el país.

Para el eficiente funcionamien-to del modelo se construye unamatriz, en la que se colocan en lasfilas las zonas de posibles ubica-ciones de parques eólicos y en lascolumnas los factores o criteriosde evaluación.

Se determina el peso en la deci-sión o ponderación de los criterios yse elabora una propuesta sobre la in-terpretación o descripción de suscontenidos y de la escala de califica-ción a aplicar, de acuerdo con las con-diciones de los factores en las zonas.

Sobre esta base se calificaron laszonas y finalmente se sintetizaronpara obtener un valor total de pun-tuación ponderada. Con ello se rea-lizó una agrupación de las mismasen tres categorías: A: Alto; M: Me-dio; B: Bajo.

Creadas estas condiciones departida se procedió a aplicar el mo-delo para todas las zonas de futurodesarrollo eólico. Los resultados

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se sintetizaron en una tabla finalde evaluación (páginas 10 y 11),donde las zonas, de acuerdo con lapuntuación ponderada total obte-nida, fueron clasificadas en tres ca-tegorías.

A manera de ejemplo se ofrecenalgunos procesos evaluativos paradeterminados factores.

En todos los casos se superpusola capa de la ubicación de las zonas

de desarrollo eólico con el mapa co-rrespondiente y se aplicó la escalade calificación empleando determi-nadas consideraciones de distancia,inclusión dentro de una zona conmayor o menores complejidades,etcétera. Finalmente, las calificacio-nes ponderadas obtenidas por laszonas de desarrollo permitieronagruparlas en las tres categorías deprioridad establecidas.

A partir de este momento se con-tinúa el recorrido metodológico conla elaboración de dos estudios quepermiten eliminar otras incertidum-bres en el proceso de localización, queson la macro y la microlocalización.

Macrolocalización

Constituye el final de los estu-dios de localización de la fase de

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prefactibilidad. Está basado en es-tudios de “ingeniería conceptual”,cuando aún se trabaja con un gradode incertidumbre, por lo que se de-sarrollan alternativas para la solu-ción de diferentes problemas tecno-lógicos, de mercado y otros.

El resultado, por tanto, represen-ta un acercamiento a la solución de-finitiva, que se resuelve en la fase

de estudios de factibilidad. De for-ma general, este estudio tiene elcontenido y alcance siguientes:

1. Determinación preliminar de la ca-pacidad de generación eléctrica y laadmisible por el SEN, en los nodosa los que tributarían el parque.

2. Delimitación preliminar del áreade terreno necesaria para el em-

plazamiento delparque.

3. Determinaciónde alternativas decapacidades, ti-pos y clases deaerogeneradoresa emplear, deacuerdo con lascondiciones delterritorio y el po-tencial eólico dela zona.

4. Determinaciónde la cantidad deaerogeneradoresnecesarios paracubrir la demandaregional de elec-tricidad, según al-ternativas de ca-pacidades, tipos yclases.

5. Alternativas de puntos de recep-

ción del equipamiento y vías au-tomotor o férreas para enlazar-los con el emplazamiento delparque.

6. Determinación preliminar de losinsumos operativos del parqueeólico.

7. Cuantificación de la demanda defuerza de trabajo para la opera-ción y mantenimiento del parque.

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8. Fundamentación de la viabilidaddel parque en términos de lascaracterísticas del viento que sehan prospectado en la zona.

Como se establece en el regla-mento del proceso inversionista,definidos estos temas el inversio-nista solicita el certificado demacrolocalización al Instituto dePlanificación Física, quien elaborael estudio correspondiente. Poste-riormente se procede a circularloentre un grupo de organismos na-cionales de la Administración Cen-tral del Estado, para que dictami-nen sobre sus respectivas áreas deresponsabilidad.

Las regulaciones que planteanestos organismos se unen a las delos planes de ordenamiento territo-rial y urbano de las provincias ymunicipios implicados, y son de obli-gatorio cumplimiento por el inver-sionista.

A partir de este momento, conmenos incertidumbre en el proce-so, el inversionista comienza apreparar la documentación de lafase de factibilidad, que incluyelos estudios de ingeniería básicao anteproyecto; una vez conclui-dos se solicita el certificado demicrolocalización a las DireccionesProvinciales de Planificación Físi-

ca (DPPF) correspondientes, lasque realizan un estudio demicrolocalización con las caracte-rísticas siguientes.

III. Fase de factibilidad.

Microlocalización

La localización de los parqueseólicos culmina con la microloca-lización, que resulta la fase final delos estudios de preinversión. Enesta etapa de la localización se con-sidera un marco territorial de análi-sis muy detallado y como resultadose define el lugar exacto donde seedificaría el parque eólico.

La microlocalización está in-terrelacionada como proceso con losestudios de macrolocalización quehemos examinado anteriormente.La diferencia sustancial con estosúltimos radica en que en esta fasedel ciclo de vida del proyecto se exi-ge un nivel mayor de definición delos parámetros técnico-económicosde la inversión, contenidos en losestudios de ingeniería básica o an-teproyecto.

Para lograr resultados exitososde microlocalización, la solicitud decertificado que hace el inversionis-ta a la DPPF debe acompañar, entreotras informaciones, los esquemas

alternativos formulados y evaluadosdel plan general o micrositting pre-vistos por los estudios de ingenie-ría, cuestión que el softwareWindPro realiza con gran rapidez yprecisión.

Con esta información en el estu-dio de microlocalización se planteael derrotero del área de micro-localización que se aprueba. Al igualque el estudio de macro, el de microse somete a la consulta de los orga-nismos estatales provinciales, losque se pronuncian sobre la inversiónen sus respectivas áreas de compe-tencia.

Con las condicionales, regula-ciones y otros requerimientos,emitidos por los organismos con-sultados y los emanados de los pla-nes de ordenamiento territorial yurbano, y que el inversionista es-tará en la obligación de aplicar ensus proyectos de ingeniería en sufase de proyecto ejecutivo del par-que, culmina el proceso con elotorgamiento del certificado demicrolocalización. El cumplimien-to por el inversionista en lo esti-pulado se verifica por la DPPF enlos momentos acordados entreambas entidades.

Otros avales se desprendendel otorgamiento del certificadode microlocalización, entre otros,los estudios de impacto ambien-tal como paso previo al otorga-miento de la licencia ambiental yde obra, que garantizan la sos-tenibilidad ambiental de la solu-ción y que el proyecto cumpla conlos requisitos del uso del terri-torio previsto en los planes deordenamiento de la región y pro-vincia. Con estos avales la enti-dad constructora de la inversiónpuede iniciar la obra.

Esperamos que este artículosea del interés de especialistas cu-banos y extranjeros que trabajanel tema eólico, con quienes esta-mos en la mejor disposición decolaborar.