Ciencia al descubierto
El Atlas Eólico Mexicano:
un mecanismo para el desarrollo eólico de México
El Atlas Eólico Mexicano es un proyecto interinstitucional, coordinado por el INEEL, que ha permitido ampliar las capacidades en México para el estudio de la energía eólica. Los resultados más relevantes que se han obtenido son la experiencia en la ejecución de modelos numéricos, la obtención de bases de datos nacionales y la formación de recursos humanos.
Resumen
El Atlas Eólico Mexicano es un proyecto interinstitucional, coordinado por el INEEL, que ha permitido ampliar las capacidades en México para el estudio de la energía eólica. Los resultados más relevantes que se han obtenido son la experiencia en la ejecución de modelos numéricos, la obtención de bases de datos nacionales y la formación de recursos humanos.
Introducción
Desde hace más de 40 años, el Instituto Nacional de Electricidad
y Energías Limpias (INEEL) ha realizado investigaciones en el
campo de la energía eólica. En sus inicios lo hizo explorando
el territorio para identificar zonas con potencial eólico a partir
de evidencia ecológica, encuestas y analizando los pocos
datos medidos disponibles de algunas instituciones; posteriormente,
instalando pequeñas torres para medir el viento y
determinar su climatología. Con el paso del tiempo, el Instituto
fue ampliando su infraestructura y los métodos para determinar
el potencial eólico. Así, se realizaron mediciones en
más de un centenar de sitios en el país con torres de hasta
80 metros de altura y se implementaron modelos numéricos,
como el Regional Atmospheric Modeling System (RAMS) y el
Weather Research and Forecasting (WRF). Mediante el uso de
estos modelos se han realizado estudios de todo el país y se
han analizado regiones que muestran un buen potencial eólico.
Con el fin de contar con la participación de especialistas de
la energía eólica en el ámbito internacional, el INEEL ha formado
alianzas con instituciones nacionales y extranjeras.
De esta manera, ha desarrollado proyectos con la participación
de las siguientes instituciones: Universidad Nacional
Autónoma de México (UNAM), Universidad Veracruzana (UV),
Comisión Federal de Electricidad (CFE), Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica
(IPICyT),
National
Renewable Energy Laboratory
(NREL),
Technical University
of Denmark
(DTU).
Actualmente el INEEL cuenta con la capacidad y experiencia
para llevar a cabo campañas de mediciones de viento y
modelaciones numéricas de alta resolución tanto a nivel
de mesoescala como de microescala.
El potencial eólico de México
En el año 2010, con motivo de la Conferencia de las Partes
(COP16), celebrada en la ciudad de Cancún, Quintana Roo,
el INEEL realizó una estimación del potencial eólico de
México. El valor calculado en ese estudio, considerando
solamente el 10% del terreno donde los factores de planta
eran mayores del 20%, fue de 71000 MW, con más de la
mitad de este potencial distribuido en los estados del
noreste. Esto sin tomar en cuenta el potencial costa afuera.
El estudio fue realizado mediante el análisis de dos años
de datos horarios, con resolución espacial de 5 km, modelados
por el Centro de Ciencias de la Atmósfera de la UNAM.
Los datos modelados fueron procesados para generar cartografía
de velocidad y densidad de potencia del viento.
Posteriormente se definió un aerogenerador tipo y se calcularon
los factores de planta para todo el país. La cartografía
sirvió para delimitar zonas con las mejores características
eoloenergéticas y para corroborar que las zonas de desarrollo
eólico de ese momento, y las que se encontraban en
estudio por parte de diversas empresas e instituciones de
investigación, coincidían con lo obtenido por el INEEL.
Los resultados, aunque limitados, fueron los primeros pasos para
determinar de manera confiable el potencial eólico nacional y
compartirlo con el público en general a través de la Internet.
Estudios realizados por otras instituciones han obtenido
valores del potencial eólico mexicano entre 30000 MW (IEA,
2017) y 50000 MW (Perez Denicia, E. et al. 2017). Estos valores
difieren mucho del calculado por el INEEL, sin embargo, lo
importante de estos estudios y resultados es que evidencian
que México cuenta con un gran potencial eólico y que,
dado lo extenso del país y la diversidad de sus climas y
complejidad del terreno, es necesario realizar investigaciones
con mayor profundidad y detalle.
A marzo de 2021 se encontraban instalados en México 3175
aerogeneradores con una capacidad de 7154 MW (AMDEE,
2021), lo cual representa apenas el aprovechamiento del
10% del potencial estimado por el INEEL.
El proyecto AEM
El auge de la energía eólica en el mundo debido, entre
otras cosas, a la disminución de los costos de generación y
a la necesidad de generar energía limpia para hacer frente
a los compromisos de disminución de gases de efecto
invernadero, propició que el gobierno mexicano impulsara
la investigación de la energía eólica en México.
Es así que en el año 2015 se aprobó la realización del proyecto
Atlas Eólico Mexicano, cuyo objetivo principal fue elaborar un
atlas eólico nacional. Los objetivos particulares fueron:
- Desarrollar capacidades de instituciones mexicanas para la utilización de modelos numéricos.
- Generar bases de datos de viento con modelos numéricos y bases de datos medidas.
- Generar cartografía eólica de alta resolución.
- Poner al alcance de la sociedad en general, información confiable sobre el recurso eólico disponible en México.
Para lograr dichos objetivos se formó un grupo interinstitucional
y se desarrollaron una serie de actividades que
incluyeron mediciones de campo con torres y sistemas
láser, modelaciones de viento con modelos numéricos y la
interacción de diversas instituciones para capacitar a los
grupos de trabajo.
El AEM fue financiado por el Fondo para la Transición
Energética y el Aprovechamiento Sustentable de la Energía.
En el desarrollo del AEM participó el Instituto de Geografía de la UNAM, la Gerencia de Estudios de
Ingeniería Civil de la
CFE, la Universidad Técnica de Dinamarca y el INEEL, siendo
este último el coordinador del proyecto.
Velocidad del viento de 10 años a 200 metros de altura.
Resultados
El AEM se desarrolló en un periodo de seis años, durante
los cuales se obtuvieron una serie de resultados. Los más
relevantes son:
Datos medidos
- Bases de datos de viento, temperatura, humedad y presión, medidos en los siguientes 10 sitios del país: la Rumorosa, B. C.; Cd Cuauhtémoc, Chih.; Saltillo, Coah.; San Fernando, Tam.; Ojuelos, Jal.; Lerdo de Tejada, Ver.; la Ventosa, Oax.; Arriaga, Chis.; Mérida, Yuc.; Tepexi de Rodríguez, Pue.
Los datos pueden ser consultados y descargados a través de la página Web del AEM https://aems.ineel.mx/
Recursos humanos
- Capacitación en el uso del modelo WRF de personal de las siguientes instituciones: Facultad de Instrumentación Electrónica, UV; ESIA U. Ticomán, IPN; Instituto de Energías Renovables, UNAM; Instituto de Geografía, UNAM; Gerencia de Estudios de Ingeniería Civil, CFE; Gerencia de Energías Renovables, INEEL.
- Capacitación en el uso del software Wind Atlas Analysis and Application Program (WAsP) y WAsP Engineering a estudiantes del CICESE, Instituto de Geografía de la UNAM y Facultad de Instrumentación Electrónica de la UV, así como a personal de la CFE y del INEEL.
- Apoyo para la elaboración de tesis y servicio social. Algunos ejemplos de los documentos generados son:
Algunos ejemplos de los documentos generados son:
- Sistema automático de pronóstico de viento
empleando modelos atmosféricos de mesoescala.
- Análisis de sensibilidad del modelo WRF para evaluar
el potencial eólico en un área del estado de Tamaulipas.
- Creación de una base de datos de viento y elaboración
de su climatología.
- Elaboración de una base de datos de viento a partir
de los Meteorological Aerodrome Reports (METAR).
- Evaluación de parametrizaciones físicas del modelo
WRF para simular el campo de viento a nivel regional en
México.
- Evaluación del modelo WRF para simular el campo de
viento en altura sobre la república mexicana con y sin
asimilación de datos atmosféricos.
Cartografía
Mapas de velocidad y densidad de potencia del viento promedio
de 10 años, con resolución de 5 km, a 10 m, 50 m, 80
m, 100 m y 200 m de altura.
Densidad de potencia del viento de 10 años a 200 metros de altura.
Siguientes pasos
El AEM vino a fortalecer las capacidades del INEEL en la
modelación de viento y a establecer una relación muy
estrecha con la Universidad Técnica de Dinamarca, lo cual
facilitará la realización de investigaciones conjuntas en el
tema del recurso eólico.
Así mismo, la colaboración de las instituciones mexicanas
para llevar a cabo las campañas de medición, así como
para la capacitación de estudiantes y la realización de
investigaciones que llegaron a convertirse en tesis y otros
documentos relevantes, ampliaron en México la capacidad
para llevar a cabo estudios regionales para determinar con
mayor precisión el potencial eólico y con ello promover el
desarrollo de proyectos.
Por otra parte, eventos de precipitaciones extremas, temperaturas
ambiente muy elevadas, así como la tendencia al
uso de vehículos eléctricos y los avances en el desarrollo
de sistemas de almacenamiento, representan fuertes motivaciones
para conocer con más detalle el potencial eólico
y diseñar políticas que permitan su incorporación en la
mezcla de generación eléctrica.
El AEM se propone como un buen aliado del gobierno
mexicano para hacer que la energía eólica se aproveche
de manera estratégica, sin afectar a terceros ni provocar
grandes impactos en los ecosistemas, ya que la información
obtenida permitirá realizar estudios espaciales y temporales
más detallados enfocados a diseñar una estrategia
para compensar los requerimientos de energía eléctrica.
Autores:
Ubaldo Miranda Miranda, RevistaTransicionE@ineel.mx
Flor Morales Reyes, fmorales@ineel.mx
Gerardo Pérez Martínez, gperez@ineel.mx
Ramón Lira Argüello, ramon.lira@ineel.mx
Ricardo Saldaña Flores, rsf@ineel.mx