Descripción
Consiste en analizar el comportamiento estadístico del Índice de Turbulencia calculado a distintos periodos de estacionaridad (intervalos de tiempo en los que se considera estadísticamente constante la magnitud de la velocidad del viento). Para esto, a partir de proyectos anteriores, se cuenta con series de tiempo de la velocidad del viento con frecuencias de muestreo de 10 Hz durante más de tres años.
Se ha encontrado que la variabilidad a corto plazo del viento tiene un efecto importante en la estimación del potencial eólico usando datos diezminutales (periodo de estacionaridad de diez minutos), de acuerdo con lo establecido en normas internacionales (IEC 61400), es decir, la energía se subestima entre 17 % y 20 %. La hipótesis planteada es que la variabilidad a corto plazo del viento también tiene un efecto similar en el Índice de Turbulencia y, en consecuencia, en la estimación de la energía eoloeléctrica.
El entendimiento de este efecto permitirá determinar con mayor certeza la energía eléctrica que se puede generar utilizando aerogeneradores, así como determinar las condiciones de seguridad de la infraestructura utilizada. Adicionalmente, el entendimiento del comportamiento del Índice de Turbulencia en periodos cortos (principalmente su variabilidad a corto plazo) es esencial para determinar las condiciones de calidad del aire en las ciudades e inclusive como medida preventiva, debido a que el transporte de contaminantes es controlado por la velocidad media del viento en el plano horizontal y por la turbulencia en la vertical.
Así, el conocimiento desarrollado permitirá promover condiciones favorables para el bienestar de las generaciones futuras.
Problemática
La intensificación del aprovechamiento de las energías renovables, particularmente la eólica y la solar fotovoltaica, tanto en entornos urbanos como rurales, ha propiciado una creciente preocupación por comprender y modelar adecuadamente la turbulencia del viento y, específicamente, la variabilidad temporal de su intensidad. Para lograr lo anterior, se ha introducido el concepto de Índice de Turbulencia (IT) como la razón entre la desviación estándar de la velocidad del viento y su media. Este parámetro se ha convertido en un indicador fundamental para el diseño estructural y la operación segura de aerogeneradores. Su influencia se extiende a la eficiencia energética, la vida útil de los equipos y la planificación del desarrollo eólico.
En otras áreas del conocimiento, como la Climatología Urbana, el IT representa una problemática sin abordar y se utilizan relaciones empíricas para determinar su valor y, así, la presencia o no de estabilidades atmosféricas, las cuales funcionan como parámetros para determinar la calidad del aire de las ciudades.
Por lo anterior, entender la variabilidad a corto plazo (del orden de segundos a horas) del IT ayudará a establecer parámetros confiables utilizados en las distintas áreas de aplicación, promoviendo condiciones favorables para el desarrollo sustentable.
Objetivo
Analizar el efecto de la variabilidad a corto plazo del viento en la determinación del índice de turbulencia (IT) atmosférico para promover condiciones favorables para el bienestar de las generaciones futuras, particularmente en la generación de energía eoloeléctrica y en la prevención de condiciones adversas de calidad del aire en las ciudades.
Impacto
A pesar de que el proyecto ha sido registrado recientemente en la Convocatoria Interna de la UABC, este es resultado de preguntas de investigación surgidas en proyectos anteriores con el mismo objeto de estudio: el viento. De esos proyectos han surgido tesis de posgrado y artículos en los que se ha plasmado el entendimiento de la variabilidad a corto plazo de la velocidad del viento y su efecto en la determinación del potencial eólico, así como de las funciones de densidad de probabilidad que mejor describen el comportamiento estadístico del viento.
De este entendimiento surgieron las preguntas: ¿qué efecto tiene la variabilidad a corto plazo al determinar el Índice de Turbulencia Atmosférico?, ¿se compromete la seguridad de la infraestructura eólica?, ¿puede ser importante para entender mejor la dispersión de contaminantes y prever condiciones de calidad del aire? Se intentó responder a estas preguntas con resultados preliminares, lo que condujo a proponer el proyecto actual.
A partir de los resultados preliminares, se puede adelantar que los impactos son principalmente económicos y ambientales. Al considerar la variabilidad a corto plazo del viento, es posible obtener del orden de un 17 % a 20 % más de la energía que se estima considerando datos diezminutales. Este mayor porcentaje de energía verde (impacto económico) está acompañado de una reducción de emisiones de CO₂ en la generación de energía, y tanto la reducción de emisiones como las condiciones favorables de calidad del aire tienen impacto en el rubro ambiental.