El papel de la energía del viento en el Istmo de Tehuantepec

Autor: Dr. Carlos Alberto López Villalobos

La crisis energética mundial y el calentamiento global son dos problemas de suma importancia que actualmente afectan a la humanidad, lo anterior se debe principalmente a un mayor crecimiento de la población, la industria y una mayor dependencia hacia los combustibles fósiles. Esto ha provocado un particular interés en la producción de energía a partir de fuentes renovables. Las energías renovables son fuentes de generación de energía que provienen de fuentes naturales e inagotables, o que pueden regenerarse de manera natural; tales como: energía eólica, bioenergía, geotérmica, solar e hidróelectrica como alternativa a los combustibles fósiles.  En la actualidad la energía eólica o energía proveniente del viento juega un papel importante en la producción de energía de manera sostenible.

 Para convertir en energía útil para la actividad humana, los combustibles fósiles emiten gases tóxicos y provocan el temible cambio climático. Este último se origina por la emisión de gases de efecto invernadero (dióxido de carbono, metano, óxido nitroso, entre otros), que permiten el paso la radiación solar pero que no permite su salida de la atmósfera, provocando un incremento en la temperatura del planeta. Actualmente, en México, el 64 % de energía consumida proviene de los combustibles fósiles, el 21% proviene de generación hidráulica de energía, el 1 % proviene de la energía solar y el 8 %  proviene de la energía del viento.

La energía eólica se caracteriza por aprovechar la energía del movimiento de las masas de aire, es decir, la energía cinética del viento, para el beneficio de la sociedad. En la antigüedad, las personas utilizaban esta energía contenida en el viento para mover las velas de sus pequeñas embarcaciones que empleaban para la pesca o para navegar y descubrir nuevas tierras. Otros la utilizaban para la molienda de granos, los famosos molinos de viento Holandeses, quien Don Quijote hiciera famoso. Esto molinos transforman la energía cinética del viento en energía mecánica, para triturar granos. Estas tecnologías de molienda de granos son bastante similares en apariencia a los dispositivos modernos, llamados aerogeneradores, los cuales transforman en energía eléctrica la energía contenida en el viento. Sin embargo, los aerogeneradores modernos son más eficientes, tienen mayor control para optimizar la extracción de energía y son mucho más grandes, por ejemplo, los antiguos molinos viento tienen un área de captación de 25 metros y los modernos pueden alcanzar los 250 metros. México se encuentra en el segundo lugar en cuanto a producción de energía a partir del viento en toda América Latina. Nuestro país contó con una capacidad instalada de 6,215 MW a finales del 2019. El estado de Oaxaca, concentra el 44% de la capacidad instalada total del país. Esto es debido al fuerte viento de brecha de montaña que viaja a través del Paso Chivela hacia la costa del Pacífico Oriental en el sur de México, más comúnmente entre octubre y febrero. El fenómeno meteorológico a gran escala está asociado con el avance de los frentes fríos sobre el Golfo de México bloqueados por la cadena montañosa conocida como Sierra Madre, lo que resulta en el desarrollo de un gradiente de presión norte-sur a través del Istmo de Tehuantepec. Los valores máximos mensuales de velocidad del viento rondan los 108 km/h de octubre a abril con una excepción en enero, que puede presentar picos cercanos a los 144 km/h.

Esto podría dar la impresión de que es totalmente seguro instalar un aerogenerador en el Istmo de Tehuantepec, por ejemplo, en La Ventosa, Oaxaca, y que estará funcionando de manera normal durante todo el año. Sin embargo, antes de instalar una tecnología eólica, es necesario llevar a cabo la evaluación del recurso eólico y ver que condiciones meteorológicas predominan en el sitio. Lo anterior debido a que es probable que cualquier aerogenerador diseñado para otras latitudes del globo no funcionen para la región. Y esto es totalmente normal, y se ha reportado que al principio del auge eólico en la región del Istmo de Tehuantepec, aerogeneradores de grandes empresas internacionales sufrieron de desperfectos mecánicos o incluso hubieron daños estructurales en los equipos.

A manera de ejemplo, en un artículo publicado en la revista internacional Energies en el año 2018 desarrollado en La Ventosa, se realizó un estudio de la intensidad de turbulencia y su relación con las fallas estructurales en los aerogeneradores en el sitio. Para esto se utilizó una variable de diseño estructural en aerogeneradores, el modelo normal de turbulencia. Se mostró que la intensidad de la turbulencia (parámetro que mide el grado de dispersión del viento) para un rango de velocidades del viento entre 7.2 y 86.4 km/h, algunos valores de la variable medida fueron mayores a los recomendados por la norma internacional. Dando como resultado posibles daños estructurales a las tecnologías instaladas en la zona si no fueron diseñadas para operar en estas condiciones de velocidad del viento.  Es importante mencionar que es necesario realizar otros estudios adicionales como, por ejemplo, impacto en flora y fauna, ruido, entre otros (Para mayor información visitar: Lopez-Villalobos, C.A. et al. Wind Turbulence Intensity at La Ventosa, Mexico: A Comparative Study with the IEC61400 Standards. Energies 2018,11, 3007).

La energía eólica a nivel mundial ha ido en aumento, disminuyendo costos de producción de energía y requiriendo cada vez más personas especializadas en el área, tanto en cuestiones de diseño de aerogeneradores, mantenimiento, optimización de la producción de energía de parque eólicos, evaluadores de potencial eólico para una región en específico, entre otros. Si estás interesado en conocer más sobre el área, no dudes en contactarme.

Quiero agradecer a la M.I. Dulce María Ruiz González por sus comentarios sobre el presente artículo, y al Dr. Valdemar López Villalobos por generar la inquietud de escribirlo.

Semblanza curricular

Dr. Carlos Alberto López Villalobos

Es ingeniero en Energías Renovables y Maestro en Energías Renovables por la Universidad Politécnica de Chiapas (upChiapas), y sustenta el grado el grado de Doctorado en Ingeniería por parte del Instituto de Energías Renovables de la UNAM (IER-UNAM). Ha participado como ponente en congresos de divulgación en la Universidad de La Ciénaga del Estado de Michoacan de Ocampo y como tallerista en la misma Universidad, así como ponente en la Universidad Tecnológica de Nuevo Laredo, y en la Universidad del Istmo. Ha participado como ponente en el taller de modelos meteorológicos en aplicaciones de energía eólica que tuvo lugar en el Departamento de Meteorología de la Universidad de Reading, Reino Unido, en el congreso Iberoamericano de Ingeniería Mecánica en la ciudad de La Plata, Argentina y en el Congreso Nacional de Estudiantes del Instituto de Energías Renovables. Ha participado como revisor de tesis para obtener el grado de Maestro en Ciencias en Energía Eólica de la Universidad del Istmo, así como de jurado en el examen de grado de Licenciatura en el IER-UNAM y en examen de grado de Licenciatura en la Universidad Politécnica de Morelos. Cuenta con un artículo publicado títulado Wind Turbulence Intensity at La Ventosa, Mexico: A Comparative Study with the IEC61400 Standards, y colaboró en el artículo Techno-Economic Feasibility Study of Small Wind Turbines in the Valley of Mexico Metropolitan Area, así como un artículo enviado titulado Effects of wind power spectrum analysis over resource assessment. Ha sido ayudante de profesor de la asignatura de Eólica I y Eólica II, profesor de la asignatura de modelación y análisis de datos atmosféricos para energía eólica en el IER-UNAM. Actualmente comenzará una estancia postdoctoral en el Centro de Ciencias de la Atmósfera de la UNAM (CCA-UNAM) y es miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI).