Análisis técnico económico del Diseño de una central eólica

Diseño de una central eolica

1. Análisis Técnico-Económico del Diseño de la Central Eólica "Los Cardos" Interconectada a la Red en Aguascalientes. Proyecto final Calderón Cervantes Iván  Cardeña Sánchez Víctor Armando  Vázquez Cervantes Saúl  Mérida, Yucatán — Mayo 2025 1

2. Objetivos Diseñar una Central de generación eólica conectada a la red en la frontera oeste colindante entre el estado de Aguascalientes y el estado de Jalisco, México. Evaluar el recurso eólico y espacio disponible en la zona seleccionada. Elaborar una propuesta para el dimensionamiento de la central eólica. Describir los elementos que conformaran la central eólica propuesta. Objetivo General Objetivos Específicos 2 Determinar la viabilidad económica del sistema a través de la simulación con el software HOMER Energy.

3. Introducción En México, la energía Eólica es una de las fuentes renovables mas presentes en lo que a generación renovable se refiere para 2023, México contaba con: 1 2 3 Estados con mayor generación (AMDEE,2023): Oaxaca (37.20%) Tamaulipas (23.13%) Nuevo León (10.69%) 7413 MW De potencia instalada. 71 Parques Eólicos 5.98% De la generación global. 27.6% De la energía renovable proviene de fuentes eólicas. 3 El presente proyecto consiste en el diseño, dimensionamiento y análisis económico de una Central de generación de energía eólica ubicada en la frontera oeste del estado de Aguascalientes con Jalisco.

4. Estado del Arte Potencial Energético de la región (SENER,2023). 4

5. Estado del Arte Parque Eólico Palo Alto I. 5 Puesta en marcha: Noviembre de 2017. Extensión: 97.43 Hectáreas. Capacidad instalada: 129 MW. # de Aerogeneradores: 43 de 3 MW c/u. Costo de Inversión: 250 millones de dólares. Ubicación: Ojuelos de Jalisco, Jalisco

6. Metodología Caracterización del sitio Fuente de Datos Google earth pro y GlobalMapper 6 Topografía del lugar montañosa. Altitud de la zona entre 2300 y 2400m. Altitud elegida para el parque 2390 ± 5m. Cercanía a subestaciones: Palo Alto (24 km) y Ojuelos (52 km). Mapa de relieve del área Mapa de curvas

7. Metodología Cercanía de Subestaciones. 7 Subestación Palo Alto . Ubicación: localidad de Palo Alto, municipio de El llano, Aguascalientes Distancia desde el Parque: 14.21 km de distancia en línea recta (resaltado en amarillo) 24.39 km siguiendo la línea de transmisión (resaltado en naranja) Subestación Ojuelos . Ubicación: Ojuelos de Jalisco, Jalisco. Distancia desde el Parque: 29.74 km de distancia en línea recta (resaltado en violeta) 52.04 km siguiendo la línea de transmisión (resaltado en Purpura)

8. Recurso eólico Fuente de Datos Velocidad de viento RUOA(2024) AGSC 8 Velocidad promedio extrapolada: 5.19 m/s a 90 m, es decir, 2480m. Rosa de los vientos: predominio NE y S-SO. Mapa de relieve del área

9. Configuración del parque 9 20 aerogeneradores SANY SE12120 (2 MW) D=121m Distancias: 7D frente al viento, 4D transversal. Limitación topográfica: desnivel máximo ±5 m. Se usaron figuras geométricas para validar separación. Esquema de un aerogenerador y sus distancias Distribución del parque

10. 10 20 aerogeneradores SANY SE12120 (2 MW) D=121m Distancias: 7D frente al viento, 4D transversal. Limitación topográfica: desnivel máximo ±5 m. Se usaron figuras geométricas para representar separaciones de viento cruzado y a favor del viento. Acercamiento a la distribución del parque Configuración del parque

11. Línea de evacuación 11 La longitud de la línea de evacuación es de aproximadamente 25 kilómetros S e seleccionó ACSR 477 con poste metálico. Se presenta una tabla de pruebas a los alambres de acero recubiertos de aluminio soldado.

12. 12 Voltaje al final de la línea de alta tensión se aproximo a 112.917 kv Caída de tensión en línea de evacuación: 1.81% Máximo 10% de caída de tensión 24.39km de línea se redondeo a 25km Longitud de la línea aérea de 115kv de la subestación elevadora del parque hasta CFE palo alto Línea de evacuación

13. Metodología Demanda 13 Demanda Energética Total: 163,849.42 kW

14. Curva de potencia 14

15. Metodología Configuración del parque 15 Transformador a pie de AG 2.5 MVA 690V/34.5kV Transformador de la subestación elevadora de 50 MVA 34.5/115 kV. Se interconecta a la subestación de palo alto. Nodo 03PAO-115 perteneciente a El Llano, Aguascalientes

16. Parámetros económicos 16 Concepto Costo unitario Cantidad Total Aerogenerador $3,500,000 20 $70,000,000 Bahia de banco 115/34.5, nueva. 1t 3f 40 MVA $300,9026.97 1 $300,9026.97 Banco de capacitores. 34.5 KV, 1.8 MVAr $1315623.02 1 $1,315,623.02 Línea de distribución ACSR 477 PM $134,926.87 25 $3,373,171.77 Operación y mantenimiento $80,000 20 $1,600,000 SEL 787 $4000 21 $84,000 SEL 751 $1310 6 $7860 inversión inicial de $77,789,681.77.

17. Homer 17

18. Homer 18

19. Homer 19

20. Homer 20

21. Homer 21

22. Homer 22

23. Flujo de compraventa de energía 23 Mes Energía comprada Energía vendida Energía neta comprada Enero 5,254,479 3,715,537 1,538,942 Febrero 5,726,383 2,758,548 2,967,835 Marzo 4,190,970 4,111,730 79,241 Abril 4,357,265 3,665,634 691,631 Mayo 4,501,559 3,220,943 1,280,616 Junio 5,386,611 2,723,594 2,663,016 Julio 5,569,064 2,859,549 2,709,515 Agosto 5,609,123 2,224,179 3,384,944 Septiembre 5,133,848 2,929,620 2,204,229 Octubre 3,957,416 3,833,781 123,636 Noviembre 7,916,622 1,443,369 6,473,253 Diciembre 8,789,726 1,426,276 7,363,450 Anual 66,393,066 34,912,759 31,480,306

24. Diagrama unifilar 24

25. Metodología Configuración del parque 25 Relevador Protección para Ubicación Código SEL 787 Transformador elevador 690V/34.5kV Cada turbina 50, 51, 27, 49, 81 SEL 787 Transformador principal 34.5/115kV Subestación principal 50, 51, 50G/51G, 87G SEL 751 Línea de media tensión Colectora 34.5 kV 50, 51, 67, 32, 27, 59, 81U/O

26. Resultados 26 Velocidad promedio de 5.19 m/s Vientos predominantes con ligera desviación hacia el norte

27. Resultados 27 E n promedio la salida del aerogenerador es de 15,187 kWh. El sistema opera 8581 horas al año

28. Resultados 28 Se generó un total 133,034.013 MWh , de este total de energía se comercializó de manera efectiva la cantidad de 34.91276 MWh La energía comprada fue de 66,393.0658 kWh en todo el año El mes en el que la compra de energía fue mayor fue en diciembre con un total de 7,363,450 kWh considerando que la venta fue de 1,426,276

29. Resultados 29 LCOE=$0.04788 US TIR=6.8% Años de retorno: 17

30. Conclusiones Logros Técnicos y Ambientales: Diseño adecuado de aerogeneradores y línea de evacuación conforme a normas. Evita la emisión de 15,507 tCO ₂/año. Limitantes Energéticas: Velocidad media del viento: 5.19 m/s, insuficiente para aerogeneradores que requieren 9 m/s. Baja generación y alta dependencia de compra de energía. 30

31. Referencias 31 [1] D. Lorede, «Parque eólico Palo Alto, una experiencia de altura,» Energy 21, 22 mayo 2020. [En línea]. Available: https://energy21.com.mx/renovables-2020-05-22-parque-eolico-palo-alto-una-experiencia-de-altura/. [Último acceso: 26 mayo 2025]. [2] VERA & ASOCIADOS, «DOCUMENTO TÉCNICO UNIFICADO MODALIDAD REGIONAL PROYECTO “PARQUE EÓLICO TRES MESAS 4”,» 2018. [En línea]. Available: https://apps1.semarnat.gob.mx:8443/dgiraDocs/documentos/tamp/resumenes/2018/28TM2018E0016.pdf. [Último acceso: 26 mayo 2025]. [3] Secretaria de Energia (SENER), «Atlas Nacional de Zonas con Alto Potencial de Energias Limpias.,» 2023. [En línea]. Available: https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/903922/Atlas_Nacional_de_Zonas_con_Alto_Potencial_de_Energ_as_Limpias.pdf. [Último acceso: 26 mayo 2025]. [4] D. Arias, P. Gavela y J. Riofrio, «Estado del Arte: Incentivos y Estrategias para la Penetración de Energía,» Revista Técnica “energía”, vol. II, nº 18, pp. 91-103 , 2021. [5] Secretaria de Energia (SENER), «Reporte de Avance de Energias Limpias.,» 2024. [En línea]. Available: https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/927403/RAEL.pdf. [Último acceso: 2025 Mayo 26]. [6] Asociacion Mexicana de Energia Eolica (AMDEE), «Reporte Anual 2024,» 2024. [En línea]. Available: https://amdee.org/wp-content/uploads/2024/10/reporte_anual_2024.pdf. [Último acceso: 2025 mayo 26]. [7] Autor Inmobiliario, «Parque eólico Palo Alto I,» Autor Inmobiliario, 24 mayo 2019. [En línea]. Available: https://www.elportalinmobiliario.com.mx/articulos/parque-eolico-palo-alto. [Último acceso: 26 05 2025]. [8] SESELEC, «Parque Eólico “Palo Alto l” 129 MW,» SESELEC, [En línea]. Available: https://seselec.com/proyectos/parques-eolicos/parque-eolico-palo-alto-l-129-mw/. [Último acceso: 2025 05 26]. [9] IEA, «Electricity Market Report 2023,» Febrero 2023. [En línea]. Available: https://www.iea.org/reports/electricity-market-report-2023. [Último acceso: 2025 mayo 26].