Cemie-Eólico, alianza para la ciencia y tecnología del viento

México se ha planteado como meta que en el año 2024, 35 por ciento de la electricidad que genere sea a partir de energías limpias, y en este rubro el viento es uno de sus principales recursos.

A junio de 2015, nuestro país producía siete mil 676 gigawatts hora al año (GWh/a) de energía eólica, con potencial de generación probado de 19 mil 805 GWh/a y un potencial posible de 87 mil 600 GWh/a, según datos del Inventario Nacional de Energías Renovables (Inere).

La generación de energía eólica la realiza, casi en su totalidad, la iniciativa privada en parques eólicos instalados en los estados de Baja California, Baja California Sur, Sonora, Jalisco, Nuevo León, Tamaulipas, San Luis Potosí, Puebla, Oaxaca, Chiapas y Quintana Roo.

Con el propósito de desarrollar tecnologías encaminadas a fortalecer las capacidades nacionales para el aprovechamiento de las fuentes renovables como la energía solar, geotérmica y eólica, en 2014 se crearon los Centros Mexicanos de Innovación en Energía con recursos provenientes del Fondo de Sustentabilidad Energética, conformado por la Secretaría de Energía (Sener) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt).

Es así como surgió el Centro Mexicano de Innovación en Energía Eólica (Cemie-Eólico), un consorcio integrado por instituciones académicas mexicanas y extranjeras, centros públicos de investigación del Conacyt y empresas privadas que trabajan diversos proyectos de investigación, desarrollo tecnológico e innovación enfocados en el dominio y uso favorable de la energía eólica.

El consorcio es liderado por el Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE), al ser pionero en nuestro país en el desarrollo tecnológico para el sector eólico y haber realizado el “Plan de acción para eliminar barreras para el desarrollo de la generación eoloeléctrica en México”, con financiamiento del Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD).

El Cemie-Eólico se configura a partir de una alianza multidisciplinaria para el desarrollo de diversos proyectos estratégicos, entre ellos la fabricación de aerogeneradores de mediana y pequeña capacidad, investigación en aerodinámica y aeroelástica, materiales y recubrimientos; aplicaciones de inteligencia artificial y mecatrónica, trabajos sobre almacenamiento de energía; pruebas, validación de diseño en viento libre y certificación o acreditación de sistemas, subsistemas o componentes para aerogeneradores de mediana capacidad; formación de recursos humanos especializados y la vinculación del ámbito académico con la industria.

Uno de los objetivos insignia está a cargo del IIE y consiste en el desarrollo de un prototipo de aerogenerador de mediana capacidad (1.2 megawatts).

Sumar capacidades

El gerente de Energías Renovables del IIE, Jaime Agredano Díaz, dice a la Agencia Informativa Conacyt que la conformación de este consorcio abre la oportunidad de que las instituciones se vean como aliados y no como competidores, que es lo que sucedía en el pasado en la búsqueda de los recursos.

“Ahora, con la forma de operar de los Cemie, complementamos nuestras capacidades para el desarrollo de los proyectos con centros de investigación y con grupos académicos. Eso a fin de cuentas hace que todos veamos el mismo horizonte respecto a qué es lo que necesita el país”, dice.

Refiere que tiempo atrás, en el IIE surgió la iniciativa de crear sinergias con otras instituciones, la cual pudo materializarse cuando surgió la convocatoria para la conformación de los Cemie en 2013.

En esta suma de capacidades se decidió que fuera el IIE la institución que liderara el Cemie-Eólico, reconociendo la investigación que desde hace casi cuatro décadas realiza en la materia.

“El desarrollo de la industria eólica en el país, especialmente en el sureste, está basada en aquellos trabajos que hicimos hace más de 30 años con muchas ilusiones y con mucha esperanza de que en el país el tema de la energía renovable fuera una realidad, especialmente la eólica”, recuerda.

Jaime Agredano Díaz, experto en sistemas fotovoltaicos, confía que a partir de la conformación del Cemie se impulse el auge de la industria eólica en México a través de cadenas de valor.

“La visión de la gente que me ha precedido en esta gerencia es buscar que la industria empiece a utilizar tecnología generada en México, porque la actual capacidad instalada viene con tecnología foránea. Lo que queremos es generar tecnología mexicana y promover las cadenas de valor”, dice.

Aerogenerador mexicano

En el seno de la Gerencia de Energías Renovables del IIE, surgió un proyecto para el diseño, construcción y pruebas de un prototipo de aerogenerador de potencia media (1.2 MW) para vientos intensos con características “amigables a red”, que sea idóneo para ser transferido a la industria.

Se pretende que la fabricación e integración del prototipo industrial se realice con componentes fabricados y adquiridos esencialmente en México.

En el proyecto participan investigadores del IIE, del Centro de Tecnología Avanzada (Ciateq) y el Centro de Ingeniería y Desarrollo Industrial (Cidesi), ambos centros públicos de investigación del Conacyt, y la empresa Potencia Industrial, S.A., con apoyo del Fondo para el Medio Ambiente Mundial, del Banco Interamericano de Desarrollo.

Jaime Agredano Díaz detalla que esta máquina eólica mexicana está siendo desarrollada para las condiciones de viento de la zona La Ventosa, en Oaxaca y que, por sus características, no todas las tecnologías que se han probado son adecuadas.

El interés de los investigadores que lo desarrollan es crear un prototipo hecho a la medida de la intensidad y frecuencia del viento en esa zona en el suroeste mexicano, que además se adapte a las condiciones de la red eléctrica del país.

“No se trata de una tecnología de ruptura. Lo que estamos haciendo diferente es que nuestra tecnología se armonice con las condiciones de la red eléctrica. Hemos visto en algunos desarrollos eólicos en La Ventosa que la tecnología no se ha adaptado a las condiciones de red que tenemos en México. Esos son dos componentes en los cuales estamos poniendo mucha atención, más que en algún componente de la misma máquina, para que sea diferente de lo que se propone en otras latitudes”, detalla.

Agredano Díaz explica que en ese rubro el IIE es experto en armonizar una tecnología con la red eléctrica nacional, pues desde hace casi 40 años ha estudiado el recurso eólico del país: “Nosotros hemos estudiado los vientos, cómo se comportan, qué intensidades y con qué frecuencia se presentan. Además conocemos la infraestructura y forma de operación de la Comisión Federal de Electricidad (CFE), resultado de la elaboración de proyectos en conjunto durante décadas”.

La máquina que se construye tiene un rotor de diámetro de 60 metros, con orientación viento arriba, con tres aspas, con control activo independiente del ángulo de paso; caja de engranes de tres etapas, generador síncrono, eléctricamente sin escobillas, con conexión a la red mediante convertidor electrónico de potencia completa y transformador elevador. Se colocará sobre una torre tubular tronco-cónica de acero de 60 metros de altura, en el Centro Regional de Tecnología del IIE, ubicado en Juchitán, Oaxaca.

Uno de los aspectos importantes del proyecto es que está formando recursos humanos de licenciatura y posgrado con alta calificación.

“Tenemos la posibilidad de que estudiantes, especialmente de maestría y doctorado, se integren al proyecto porque serán ellos los que darán soporte a una industria que queremos se establezca de manera sustentable en el país”, abunda.

Pionero en diagnóstico eólico

Los primeros estudios sobre la evaluación de los recursos energéticos renovables en el país fueron realizados por el Instituto de Investigaciones Eléctricas. En 1977, con el proyecto Aprovechamiento de la Energía Eólica recopiló información nacional sobre las velocidades del viento, determinó una metodología de prospección para identificar sitios con potencial eólico e iniciar una evaluación del potencial energético de La Ventosa, en Oaxaca, así como evaluar el potencial de la estación experimental que instaló en El Gavillero, en Hidalgo.

El doctor Jorge Maximiliano Huacuz Villamar explica en el artículo “El inventario de las energías renovables en el marco de la transición energética de México” que analizaron los datos de velocidades del viento registrados durante un periodo de 13 años a través de 68 observatorios y 96 estaciones meteorológicas que operaban en varios puntos del país.

Refiere que a través de la CFE instalaron en la década de los setenta dos estaciones anemográficas en La Ventosa, con las que registraron velocidades del viento superiores a 40 kilómetros por hora, con más de dos mil horas de duración en el periodo de un año. Con esos datos, investigadores del IIE determinaron que ese lugar parecía “el más propicio para la instalación de aerogeneradores en gran escala” y con respaldo de información del Observatorio Meteorológico de Salina Cruz, Oaxaca, elaboraron los primeros escenarios para la instalación de hasta 920 MW de capacidad con turbinas eólicas entre dos y cuatro MW cada una.

“La visión de entonces parece limitada a la luz de lo que ahora se tiene instalado y proyectado en esa zona; sin embargo, los escenarios fueron hechos considerando la infraestructura eléctrica existente en aquel tiempo en la zona. El caso de La Ventosa es paradigmático en cuanto a la importancia de la evaluación de los recursos energéticos renovables en sitio, los tiempos que toma el desarrollo de su potencial y la multiplicidad de factores que intervienen en el proceso”, destaca el doctor Huacuz Villamar.

A partir de esos esfuerzos fue conformándose el Sistema de Información Geográfica para las Energías Renovables (SIGER), que está compuesto por mapas en formatos raster y vectorial, así como datos en forma tabular, con información sobre las energías renovables y elementos geográficos que influyen en la determinación de sitios para el aprovechamiento de estas fuentes de energía. Asimismo, cuenta con mapas de la distribución de los potenciales de las energías renovables, información para la determinación de dichos potenciales, los costos de la generación eléctrica y de viabilidad técnica de los proyectos.

Para contribuir con el proyecto, en 2007 el IIE arrancó el proyecto Laboratorio Nacional para la Evaluación de los Recursos Energéticos Renovables en México (LERM), con apoyo del Conacyt, para crear una plataforma tecnológica e infraestructura que incluya datos confiables sobre los recursos energéticos renovables y una cartografía que se utilice en la planeación y desarrollo de proyectos.

El LERM opera en coordinación con una red de instituciones de educación superior y centros de investigación de todo el país.

Por petición del gobierno federal, el IIE desarrolló un mapa eólico mexicano para ser presentado en la Conferencia de las Partes (COP16) de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, realizada en México en 2010. Este trabajo integró una base de datos que fuera útil para la planeación energética como para la toma de decisiones por parte de inversionistas de los sectores públicos y privados.

Fuente: CONACYT.