Estimación y Modelado del Potencial de Recurso Eólico, Caso: Zona Costera de Tabasco

Abstract

En este trabajo se presentan resultados derivados de la estimación y modelación del potencial de recurso eólico (RE). Con estos resultados se cumplen los objetivos generales y específicos propuestos al inicio de la investigación. Las mediciones, análisis de registros y ensayos de modelos eólicos confirman una potencia disponible libre en energía eólica de 264.66 W m−2 a una altura de 54 m.s.n.s. Con esta potencia específica es posible inyectar a la red eléctrica con una potencia eléctrica específica 95 W m−2 de área de rotor de turbinas eólicas. Con la instalación de dos estaciones meteorológicas en una zona costera de Tabasco (Cuauhtemoczin I y II) se ensayaron modelación y evaluación de RE para ambos sitios. La problemática de modelación encontrada fue la falta de ajuste fiel a las distribuciones de frecuencia de la rapidez del viento. Se encontró y verificó que las distribuciones de frecuencia y funciones de densidad de probabilidad en las mediciones eólicas exhiben multimodalidad. Esta multimodalidad de la frecuencia y densidad de la probabilidad de los registros medidos condiciona el ajuste del modelo de Weibull, Rayleigh y otros. Se muestra aquí la metodología para el desarrollo, prueba, contraste y la validación de nuevas versiones multimodales de Weibull y de modelos de nueva creación. Estos modelos exhibieron mejores ajustes a las distribuciones de frecuencia y probabilidades de las principales variables relacionadas a la Energía Eólica EE. Se ensayó y demostró que la rapidez del viento rv a alturas mayores puede ser estimada a partir de un par de mediciones modeladas para diferentes alturas para un sitio específico SE empleando la ecuación ley de potencias. Se comprobó que existen variaciones en el exponente de esta ecuación de potencias. Esto quedó sustentada por variaciones psicrométricas de la temperatura Tair, humedad relativa HR y en consecuencia la densidad del aire ρair. Las variaciones en la potencia disponible de EE por variaciones de la ρair puede representar ≈ 10 %. En conclusión los modelos desarrollados en este trabajo fueron denominados PDF-Weibull-2 Tetra-modal de 9 y 12 parámetros y el modelo PolyPI-N. Estos fueron probados tanto para modelar los valores medios de gráficos de dispersión como de distribuciones de frecuencias y densidad de probabilidades. PolyPI-N es un modelo inspirado en eigenvalores y eigenvectores con solución numérica computacional y características polymorfa, multimodal y grado de multiplicidad. Se ensayaron modelaciones sobre las viables físicas en EE para una y dos variables independientes. Los modelos desarrollados y probados mostraron mejores ajuste y versatilidad que los modelos utilizados normalmente. La potencia por unidad de área en función de la altura mostró proporcionalidad de acuerdo a los ensayos previstos.